无线传感器网络节点太阳能供电系统设计

ZigBee无线传感器网络节点太阳能供电系统由太阳能电池板、充电控制电路和锂电池组成,采集光能并将其转换为电能存储在锂电池中。通过锂电池充电管理芯片CN3063组成充电控制电路对锂电池进行充电管理。利用超低功耗锂电池电压检测芯片CN301组成放电保护电路,最大限度地延长锂电池的寿命。由于电源能量来自太阳能,因此非常适合野外布置的ZigBee无线传感器网络数据采集节点使用。     

便携式Er:YAG固体脉冲激光采血仪的研制

本文介绍了便携式Er:YAG固体脉冲激光采血仪的整体设计,包括采血仪的工作原理、其外围电路的硬件模块的设计和工作流程.采用PIC16C773作为主控制芯片,锂电池作为电源供电,通过2次DC/DC变换将电压分别转换为芯片工作电压和放电电压,达到产生激光脉冲的要求,从而实现了采血仪的功能.由于采用单片机和DC/DC变换电路,大大简化了内部设计,使得仪器体积小、成本低,易于实现国产批量化生产.     

面向水产养殖无线传感器网络的绿色供能技术研究

为水产养殖提供水质监测数据的无线传感器网络寿命受限于单节点工作时长.提出一种基于模糊聚类理论的太阳能最大功率点跟踪(MPPT)方法,设计的结合太阳能电池和锂电池的环保型供电智能控制系统,可根据供电能量变化自动选择供电电源,输出多路稳定电压,并能提供锂电池充电管理,延长了网络的最大工作时间.     

WSN节点电池供电性能测试研究

无线传感器网络的传感器节点主要依靠电池供电,为保证节点能较长时间地稳定工作,对电池的供电性能具有较高的要求。本文作者组建了一个基于ZigBee协议的节点功耗测试网络,提供了一种基于WSN的电池电压在线监测的方法,测量误差范围在1%左右,分别对镍氢电池和太阳能电池供电性能进行了测试。实验结果显示,在数据采集周期为2s~600s的情况下,用普通镍氢电池为WSN节点供电只能维持其正常工作10天左右;而使用2000mAh锂电池搭配0.7W太阳能电池板对传感器节点进行供电时,可以维持节点长时间工作,本文的工作可以为今后节点电源设计和节点生存时间估计提供参考。     

基于MSP430F149的水质监测数据采集系统设计

针对当前水质环境监测中存在的布线难、覆盖范围低、成本高等问题,设计了一种基于MSP430F149的水质监测数据采集系统。该系统以MSP430F149为主控芯片,硬件系统由MSP430F149控制电路、串口无线通信电路、传感器电路、调理电路、电源电路等构成。其中,调理电路采用四级放大电路用于对传感器采集信号的滤波与放大;RS-232与SIM900A以串口无线通信方式,实现水质环境因子温度、pH值和浑浊度的远程实时监测;电源电路由太阳能光伏板、锂电池、继电器、稳压芯片等组成,可实现太阳能光伏供电与锂电池供电这两种模式的自动双向切换。Multisim仿真及实测试验表明,在两种模式下均可产生稳定的±5 V电压。系统上位机采用LaBVIEW设计,具有界面友好、功能完备和操作简单等特点。在实验室对系统进行模拟试验和数据分析。结果表明,采集数据波动在可接受范围内,具有一定的参考价值。     

带电池管理系统的矿用不间断电源

矿用不间断电源是为矿井监测和通信系统供电的重要设备。介绍了一种带电池管理系统的矿用不间断电源设计方案。采用集成开关稳压器LM2576构成DC/DC稳压电路,实现多路稳压输出。以20节镍氢电池组作为后备电池,并采用低功耗16位单片机MSP430F149和电池组监控管理芯片LTC6803-3实现了电池组状态监控与管理功能,使电池组保持电压均衡,同时将采集的单体电压、电流、温度等信息显示在LCD12864上。测试结果表明,设计的矿用不间断电源达到了系统要求的各项参数指标。该电源结构简单,电池管理功能全面,运行安全可靠,具有重要的实用意义和推广价值。     

井下微能量收集装置设计

井下无线传感节点能量有限,可利用能量收集技术将井下环境能量转换为电能为传感节点供电,从而延长无线传感节点生命周期。测试并分析了井下巷道弱光环境下光照强度,结果表明距光源1～2m范围内,光照强度为50～170Lux,符合非晶硅、钙钛矿等光电材料工作范围,因此将井下弱光能量转换为电能具有可行性。采用30cm×40cm非晶硅光伏电池板、BQ25505型电源管理芯片和锂电池设计了一种井下微能量收集装置,可将井下弱光能量转换为电能并存储。针对井下环境能量不连续的特点,设计了能量缓存机制,即采用容量较小的可充电锂电池为能量缓存电池,选用较大固定容量的锂电池为备用电池,当可充电锂电池电压达到设计值时由其供电,当电压不足时切换备用电池供电,确保无线传感节点正常工作。对微能量收集装置进行了实验室及井下测试,结果表明:装置在50Lux以上光照强度条件下即可输出毫瓦级电能;当井下光照强度达到170Lux以上时,装置能够利用转换的能量为低功耗无线传感节点供电,无需启用后备电池;当光照强度未达到170Lux时,能量缓存机制协调可充电锂电池和备用电池为无线传感节点供电,有效提高了节点生命周期。     

防爆电动车锂电池管理系统设计

根据GB 3836—2010系列标准和《矿用隔爆(兼本安)型锂离子蓄电池电源安全技术要求(试行)》的相关要求,设计了一种防爆电动车锂电池管理系统。该系统以STM32F105VCT7主控制器、LTC6804-2电池管理芯片为核心,基于RT-Thread实时操作系统设计,采用电池被动均衡策略来均衡电池电压。测试结果表明,采用该系统前后,12串锂电池之间的最大压差分别为0.237,0.025V,电池电压均衡效果明显。     

三环控制锂电池充电器的设计

针对现有充电器存在的不足,设计了基于DK-LM3S9B96嵌入式处理器的锂电池充电器,阐述了充电器的硬件电路结构、工作原理及软件程序设计.该充电器增加了温度环,根据锂电池取样电流、电压值及电池温度等信息,由DK-LM3S9B96输出PWM信号用以控制DC/DC变换器工作和锂电池充电过程,从而实现锂电池充电器的数字化和智能化.试验结果表明,所设计的锂电池充电器具有三段式充电功能,能够满足锂电池高效充电的要求,同时也避免了使用集成芯片控制容易引起的温升、控制精度不高等问题.     

升压型DC/DC MAX756应用研究

针对无线传感器网络节点的供电问题,应用升压型DC/DC MAX756设计了具有输出电压选择与电池监视功能的无线传感网络节点供电单元。给出了供电单元的原理图设计与印制电路板的设计要点;得到了供电单元的转换效率与输入电压的关系,转换效率随输入电压升高而升高,随输出电流的增大而增大;测试了供电单元的负载瞬态响应能力。结果显示,负载发生突变时输出电压有较大噪声,说明电源的滤波设计需要改进。     

一种锂电池组的双重均衡充电管理系统

将无耗散型（DC/DC开关电源均衡充电）和有耗散型（电阻网络分流）相结合,利用其各自优点,设计了一种动力锂电池组充电均衡系统,实现对锂电池组充电的双重均衡控制。仿真结果表明,该系统不仅具有防过充电功能,还能够实现对电压较低电池单体进行补偿充电,可以有效均衡电池组单体电池电压。     

基于LoRa无线通信的工业机器人远程监控系统设计

目前设计的工业机器人远程监控系统存在抗干扰能力差、功耗过高的问题。基于LoRa无线通信设计了一种新的工业机器人远程监控系统,系统硬件主要设计了主控芯片、工业机器人接口、电源电路和位移传感器四部分。主控芯片为SX1265/7/8型号射频芯片,选用STM32F1103C8T6型号MCU主控芯片作为LoRa无线通信的组网处理硬件,根据MCU主控芯片性能建立信号链,采用SPI接口使SX1276无线收发装置和单片机设备的接口关联,利用锂电池作为电源电路,通过AME8800AEETL稳压芯片稳定锂电池电源电压,使用WXY31拉线式位移传感器实现传感。引入LoRa无线通信技术,建立LoRa无线通信信号储存时序,接收采集平台下发监控指令,更新显示屏上的机器人工作状态,实现远程监控软件操作。实验结果表明,设计的基于LoRa无线通信的工业机器人远程监控系统抗干扰能力得到有效加强,功耗明显降低。     

一种数字式可调稳压电源系统的设计

针对自动检测等应用系统对直流稳压电源的需求,设计了一种数字式可调稳压电源系统;该数字式可调稳压电源系统选择单片机(AT89S51)作为核心控制部件,外围模块电路包括MCP4921构成的AD转换模块、基于集成运放LM324设计的电压电流放大模块与采样电压降压模块、液晶显示模块及基于78系列、79系列集成稳压芯片设计的电源供电模块;系统软件设计采用C语言进行了模块化程序结构设计;测试结果表明:该系统输出可调直流电压范围为0~12 V、输出直流电流为500 mA、电压误差小于0.1 V,且可以通过键盘电路进行目标电压的设置;具有设计简单、输出电压稳定、性能可靠等特点。     

飞轮电池提高离网型风力发电系统稳定性研究

针对目前风力发电系统中储能装置(化学电池)的不足,设计了采用飞轮电池作为离网型风力发电系统的储能装置,提出了飞轮电池快速充、放电的控制策略。在系统的充电方式下,采用了感应电机的矢量控制算法;放电方式下,采用了以直流母线电压为控制信号的控制策略实现了直流母线电压的自动调整,达到了稳定系统的直流母线电压的目的。仿真结果表明,该储能装置能实现稳定风电场直流母线电压的作用,从而有效地提高离网型风电场的电能质量和稳定性。     

单片机控制的降压型直流开关稳压电源

本系统是以降压控制器LM5117芯片和CSD18532KCS MOS管为核心器件,以MSP430F5529单片机作为系统主控单元,来实现具有输出电压精确稳定的降压型直流开关稳压电源.用单片机内置A/D模块测量输出电压值并使显示器显示,用DAC8501将单片机数据送给LM358构成的PI电路,PI电路比例积分处理后的信号送到LM5117的FB端,最终得到稳定的直流电压.电压调整率和负载调整率低于0.5％,开关稳压电源的效率达85％以上,具有灵敏的过流保护功能以及负载识别功能.     

一种电池供电的采煤机启动预警电路设计

介绍了一种电池供电的采煤机启动预警电路的软、硬件设计方案,电路调试方法,调试过程中出现的问题及优化方法。该电路采用12 V充电电池作为系统电源,由MSP430F149单片机控制采煤机机身上电的预警过程,并且实时监控电池电量;如果单片机检测到的电池电压低于程序预设的低电压阈值,则驱动LED发出闪烁提醒信号,提醒用户给系统电池充电;整个电路在不用时处于低功耗模式,以延长使用时间。经过调试及优化,该电路程序运行正确,静态功耗仅为0.2 mA,满足低功耗设计要求。     

光伏供电系统在无线传感器网络中的应用

无线传感器网络中每个节点电源的有限性极大地束缚了无线传感器网路的发展;从硬件构成和软件流程等方面分析了光伏控制系统作为无线传感器网络节点能源供电的过程,着重描述了对锂离子电池充电过程的管理和保护;在电池电量计算方法上,结合供电系统的实际运行情况,将电流积分法和测量电压法相结合,提高了电池电量计算的精确度及可靠性;并结合实验情况,分析了系统供电性能的可靠性、高效性及智能化等优点。     

DC/DC开关电源模块并联供电系统均流控制研究

介绍了由两个DC/DC开关电源模块并联构成的供电系统电路结构和工作原理。该系统采用ARM芯片STM32为主控芯片产生驱动功率开关器件MOSFET的PWM脉冲[1],对供电系统的输出电压和各个模块的输出电流均实现了全数字闭环PI控制。系统输出电压稳定,能实现两个模块电流的比例分配,同时具有输出负载短路及延时恢复功能。仿真和实验结果验证了控制技术的正确性和可行性。