太阳能供电的无线传感系统的设计.doc
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1、太阳能供电的无线传感系统的设计布置在野外的无线传感网络的供电问题极大地束缚了该系统的生命周期,为了延长该系统的生命周期,该文设计了一种太阳能供电系统,介绍了该供电电路在无线传感网络中的应用,通过实验分析了该系统的工作情况,所测温度和湿度的准确度。1.引言无线传感网络是新一代的传感器网络,具有非常广泛的应用范围。传感网络的节点一般由传感器模块、处理器模块、无线通讯模块、电源模块构成。其中电源模块决定着该节点的生命周期的长短,目前,一般用高性能的电池作为电源,然而电池用完需要更换,这会增加系统的维护成本。太阳能供电不仅解决了野外长时间无人监护的网络节点的供电问题,还具有供电持久,节能环保的优点,具
2、有良好的应用前景。本文设计了一种高效的太阳能供电电源,用来给无线节点供电,以保证该系统能够长时间工作,而不需要更换电池。经过整机测试,该电源成功运用在由Atmega16A,nRF905和SHT11组成的无线传感系统中,经测试,系统能够正常可靠工作。2.系统硬件电路设计本文中太阳能供电的无线传感系统:由电源部分、传感器部分、无线收发部分、处理器部分构成。电源部分为整个系统供电;传感器部分用来测量温湿度;收发部分用来进行无线数据的收发;处理器部分用来控制传感器部分,收发部分,以及对数据进行处理。接受部分把接收到的数据传给PC机终端。系统电路的结构框图如图1所示。3.无线收发模块nRF905nRF9
3、05是挪威Nordic公司的产品。该芯片采用1.93.6V供电,具有433/868 /915MHz三波段载波频率。具有特有的ShockBurst信号发射模式和发射信号载波监测功能,可有效避免数据冲突,能够很容易地通过SPI接口进行编程配置。电流消耗很低,在发射功率为-10dBm时,发射电流为11mA,接收电流为12.5mA,nRF905特别突出的优点是:该模块电路设计简单,需要的外围器件少,不工作时可以进入休眠状态,功耗很低。4.温湿度传感器SHT11SHT11是瑞士Sensirion公司生产的具有I2C总线接口的单片全校准数字式相对湿度和温度传感器。测温范围:-40123,精度为0.5,测湿
4、范围:0100%RH,精度为3%RH;电流消耗极低,测量时为550A,平均为28A.在测量结束后,SHT11会自动转入休眠模式,以便节能,非常适合低功耗的场合。5.供电部分设计5.1 太阳能电池板的选择太阳能电池板主要分为单晶硅和双晶硅两种,单晶硅太阳板的转换效率比较高,但是加工工艺要求高,价格也高,多晶硅太阳能电池的转化效率低,成本较低,出于成本考虑,选择多晶硅的太阳能电池板。由于选用的电源管理芯片BQ25504的输入功率范围在 0300mW之间,输入电压在05.5V,所以可以选用300mW,输出电压为2V,短路电流为150mA,尺寸为6cm6cm的多晶硅太阳能电池板。5.2 锂电池的选择锂
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