一種基于太陽能采集無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的超級電容儲能裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種基于太陽能采集無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的超級電容儲能裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種發(fā)展迅速，應(yīng)用前景廣泛的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。它能夠運用于國防 軍事，環(huán)境監(jiān)測，精細(xì)農(nóng)業(yè)，智能家居，城市交通，醫(yī)療保健等重要領(lǐng)域。由于無線傳感器網(wǎng) 絡(luò)節(jié)點數(shù)量多，分布廣，且更換電池成本大或無法從電網(wǎng)獲得電能等的特點，節(jié)點的能量獲 取和存儲便成為制約節(jié)點壽命的主要因素。能量采集無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)⒐?jié)點周圍環(huán)境 的微能量轉(zhuǎn)化為電能，供給節(jié)點系統(tǒng)的能量消耗，是一種延長節(jié)點壽命的有效途徑。目前使 用較為廣泛的能量采集技術(shù)是太陽能采集技術(shù)，主要的能量存儲裝置是可充電電池。
[0003] 現(xiàn)有的太陽能采集無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點超級電容儲能裝置，存在以下兩個方面的 問題。在能量存儲方面，使用可充電電池，如鋰電池和鉛蓄電池等，其本身充放電次數(shù)相對 較少；在太陽能采集方面，MPPT(最大功率追蹤）模塊耗能較多，且自身算法存在一定的不 足，如：追蹤模塊耗能較多和擾動耗時長等。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于太陽能采集無線傳感器 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的超級電容儲能裝置。為了達(dá)到上述目的本實用新型采用如下技術(shù)方案：
[0005] -種基于太陽能采集無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的超級電容儲能裝置，其特征在于：
[0006] 包括太陽能電池板、電源控制器、超級電容、微處理器、光強(qiáng)傳感器和DAC芯片；
[0007] 太陽能電池板與電源控制器連接，電源控制器與超級電容、微處理器和DAC芯片 連接，微處理器與DAC芯片和光強(qiáng)傳感器連接。
[0008] 優(yōu)選的，所述太陽能電池板采用最大輸出電壓為6V的太陽能電池板。
[0009] 優(yōu)選的，所述電源控制器采用TI公司的BQ25504電源控制器。
[0010] 優(yōu)選的，所述微處理器具有多通道ADC模塊、SPI和I2C串口通信模塊、看門狗以及 一個以上時鐘源。
[0011] 優(yōu)選的，所述微處理器采用TI公司MSP430RF2274單片機(jī)。
[0012] 優(yōu)選的，所述超級電容采用的最大工作電壓為6V。
[0013] 優(yōu)選的，所述DAC芯片采用TI公司的TLV5638DAC芯片。
[0014] 優(yōu)選的，所述光強(qiáng)傳感器采用TA0S公司的TSL2561光強(qiáng)傳感器，與所述的微處理 器通過I2C接口串行同步通信。
[0015] 優(yōu)選的，所述電源控制器輸出電壓為3V。
[0016] 優(yōu)選的，所述微處理器和所述光強(qiáng)傳感器的電源電壓為所述電源控制器輸出電 壓。
[0017] 本實用新型提供的基于太陽能采集無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的超級電容儲能裝置優(yōu) 點在于使用可充電次數(shù)較高的超級電容，以此到達(dá)延長超級電容壽命的目的；同時設(shè)計相 關(guān)的優(yōu)化電路，加快超級電容的充電速度，即超級電容兩端并聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娮琛Ｊ褂秒娫纯刂?器、微處理器、光強(qiáng)傳感器、DAC芯片構(gòu)成的MPPT模塊，模塊涉及的芯片自身功耗極低，并且 將追蹤算法與光強(qiáng)傳感器相結(jié)合，實現(xiàn)了優(yōu)化算法的目的。新的算法能耗低；使用單片機(jī)計 算電壓，精確度高；判別功率與電壓關(guān)系對擾動提供參考，避免擾動方向錯誤，變步長擾動 次數(shù)減少，縮短擾動時間。
【附圖說明】
[0018] 此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分， 并不構(gòu)成對本實用新型的不當(dāng)限定，在附圖中：
[0019] 圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)框圖；
[0020] 圖2是本實用新型算法主要步驟流程圖；
[0021 ] 圖3是本實用新型MPPT算法流程圖；
[0022] 圖4、5是本實用新型的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0023] 下面將結(jié)合附圖以及具體實施例來詳細(xì)說明本實用新型，在此以本實用新型的示 意性實施例及說明用來解釋本實用新型，但并不作為對本實用新型的限定。
[0024] 實施例：
[0025] 如圖1所示，一種基于太陽能采集無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的超級電容儲能裝置，包 括太陽能電池板1、電源控制器2、微處理器4、光強(qiáng)傳感器5、DAC芯片6和超級電容3。太 陽能電池板1與電源控制器2連接，電源控制器2與超級電容3、微處理器4和DAC芯片6 連接，微處理器4與DAC芯片6和光強(qiáng)傳感器5連接。
[0026] 如圖4示，所述微處理器4采用TI公司的MSP430RF2274單片機(jī)，管腳 "GND，VCC"用于MSP430供電，管腳"UCBOSCL，UCB0SDA"為12C總線管腳，同時需要上拉 電阻，用于與光強(qiáng)傳感器TSL2561串行通信，管腳"P2. 7"置為時為片選TSL2561 ;管腳 "UCBOSDA，UCBOCLK，P2. 6"為三線SPI總線管腳，用于與DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換器串行通信。由于 MSP430F2274內(nèi)有多種通信模式，所以在使用"監(jiān)控光強(qiáng)"I2C通信，"數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC模塊" 三線SPI串行通信，以及"無線通信"四線通信，因分別先選擇芯片置位管腳"P2. 7"管腳 "P2. 6"管腳"UCB0STE"然后重新設(shè)置相關(guān)寄存器。管腳"A0,Al，A2"為ADC通道，ADC采 樣采用多序列通道單次模式采樣，通過A0，A1值可以得出太陽能電池的輸出電壓，通過A1， A2值以及小電阻可以知道輸出電流。
[0027] 如圖5示，所述電源控制器2采用TI公司的BQ25504電源控制器。電源管理器2 負(fù)責(zé)將太陽能電壓經(jīng)過DC-DC裝換成穩(wěn)定電壓輸出，即將管腳"VIN_DC"輸入電壓濾波后太 陽能電池板正極電壓；管腳"V0C_SAMP"輸入DAC芯片反饋的太陽能電池板最大功率輸出電 壓Um;管腳"VREF_SAMP"保持管腳"V0C_SAMP"的電壓信號；管腳"VBAT_0V"和"VBATJJV" 編程超級電容兩端電壓的過電壓閾值和欠電壓閾值；管腳"〇K_HYST"和"0K_PR0G"編程芯 片輸出電壓，電壓輸出管腳為"VBAT_0K"，電壓值為3V;管腳"0T_PR0G"編程芯片過溫度閾 值；管腳"AVSS"，"VSS"接地；管腳"VBAT"接超級電容；管腳"LBST"為芯片的啟動開關(guān)。
[0028] 所述光強(qiáng)傳感器采用TSL2561光強(qiáng)傳感器，"VCC，GND"用于TSL2561通電；"ADDR SEL"置地；管腳"SDA，SCL"為I2C總線管腳；管腳"INT"為片選管腳，置1時進(jìn)行通信。
[0029] 所述DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換器采用TI公司的TLV5638芯片。該芯片精確度是10位。管 腳"VCC，AGND"用于TSL2561通電；管腳"DIN，SCLK"用于三線SPI，由于TLV5638是處于從 機(jī)，所以沒有S0MI管腳；管腳"~CS"用于片選，置0時進(jìn)行通信。管腳"0UTB"輸出轉(zhuǎn)換電 壓。當(dāng)TLV563