基于無線傳感器網絡的供電智能控制系統設
作者：上海穩壓器廠 發布時間：2016-09-23
0引言無線傳感器網絡(Wireless Sensor 無線傳感器網絡在軍事偵察或環境監測或醫療護理或智能家居或工業生產控制以及商業等領域有著廣闊的應用前景。 無線傳感器網絡大部分是采用電池供電,...0 引 言 無線傳感器網絡(Wireless Sensor 無線傳感器網絡在軍事偵察或環境監測或醫療護理或智能家居或工業生產控制以及商業等領域有著廣闊的應用前景。 無線傳感器網絡大部分是采用電池供電,工作環境通常比較惡劣。而且數量大,更換電池非常困難,所以低功耗是無線傳感器網絡最重要的設計準則之一。在網絡節點有些模塊不工作或者處于休眠狀態時,就可以將其供電電路斷開以節約用電,當有指令將其喚醒時,則接通其供電電路以保證系統的正常工作。這樣便可有效節約電能,延長電池的供電時間和使用壽命,同時也保證了整個網絡系統的工作質量,延長了使用壽命。 1 系統穩壓器模塊硬件設計 本系統穩壓器模塊主要對穩壓器檢測或穩壓器開關智能控制以及穩壓器轉換進行了設計。電路系統硬件構成框圖如圖1所示。 本穩壓器系統各部分主要實現的功能如下:供電穩壓器由2塊12 V的鉛酸蓄電池串聯而成,為系統提供24 V的直流電壓;電池檢測模塊主要是通過對供電穩壓器的輸出電壓進行取樣,以獲取蓄電池的電量消耗信息,實時對電池充電以保證整個系統正常穩定的工作;穩壓器各路開關控制模塊主要是根據系統負載的工作狀態,通過開關控制決定是否為該負載供電,以此來降低待機功耗,延長電池的使用時間;穩壓器變換模塊主要用模塊DC-DC轉換器作為構建單元實現穩壓器電壓的轉換為負載提供合適的電壓。 1.1 電池檢測模塊電路設計 電池檢測模塊通過對供電穩壓器輸出電壓取樣來判斷蓄電池的電量是否充足。在此將穩壓器輸出電壓劃分為:25 V以上為電池電量滿狀態或24.2~25 V為電池電量充足狀態或23.5~24.2 V為電池正常工作狀態或22.8~23.5 V為電池電量不足但尚能工作狀態或22.8 V以下為電池不能正常工作狀態5個狀態,通過狀態讀取來判斷電池能否正常為整個系統供電,決定是否為電池充電,以保證整個系統的正常運行。該模塊電路結構如圖2所示。 該模塊電路主要由低壓差線性調壓器(LMlll7)或(R1,R2,R3,R4,R5)或取樣電阻的電壓比較器(LMl39)或逆變器(74HC04)和(74HCl48)編碼器。低壓差線性穩壓器lmlll7提供3.3 V參考電壓,與采樣電阻采樣輸入電壓比較器lml39電壓進行比較,比較器輸出電壓水平,通過反相器74HC04輸入編碼的74hcl48編碼器,通過編碼器輸出的二進制代碼反映電池的信息。電池電壓采樣電阻網絡是通過采樣電阻輸出電壓的電池組合分壓采樣,電池電壓,對應的端點的電阻值:22.8 V至23.5 V [對應相應的R2、R3工業電器網-中國工業電器網] r4 V R5,對應24.2,對應25、當電池電壓輸出值等于設定每個電阻值,電阻采樣電壓為3.3 V;當電池輸出的電壓值大于設定每個電阻值,電阻采樣電壓大于3.3 V;當電池輸出值電壓低于設定V國家電阻值時,取樣電阻的端電壓小于3.3 V的采樣電阻R1 R2 R3,R4,R5,和值可以由以下方程:解:編碼器74hcl48活性低,因此在lml39比較器然后反相器74HC04編碼器的輸入/(真值表)二進制代碼在表1中所示的電池輸出電壓。1.2穩壓器開關控制模塊電路設計的穩壓器系統各支路的開關控制主要由場效應晶體管開關電路實現。電路結構實現的功能如圖3所示。FET選擇增強P溝道場效應管和增強型N溝道場效應管irf9640 2222L。場效應晶體管irf9640作為開關管控制電路的開和關,而場效應晶體管2222L作為控制電路。為了控制開啟和切換控制管場效應管irf9640關閉。當輸入的控制信號輸入高,開關電路接通;當控制信號輸入的輸入低時,斷開開關電路。測試結果:當控制信號電壓從0 V到1.8 V時,逐漸增加的開關接通;當電壓從高水平(如3.3 V)逐漸下降到1.8 V時,開關。該開關電路的性能如圖4所示。1.3穩壓器轉換模塊電路的設計,穩壓器轉換電路芯片主要用于金升陽DC/DC模塊穩壓器與三端穩壓穩壓器78系列。產品特點:直流/直流穩壓器模塊(2:1~4:1)寬輸入電壓,效率高達85%,高低溫性能好,能滿足工業生產技術工作溫度的要求:40 ~ + 85度,隔離電壓1500伏直流電,雙輸出,金屬屏蔽包裝,國際標準銷,MTBF > 1 000000小時。為了保證滿負荷的情況下仍能很好地保持在最佳工作狀態,額外的電容,以進一步減少輸入/輸出紋波,cout輸出電容電容增加或串聯電容器的等效阻抗值的選擇,但電容值不能太大。DC的DC/DC模塊穩壓器vra2412d輸入/輸出電容分別與100μF的電容,wra2405cs輸入和輸出電容分別為22 F和100μF的電容;78系列三端穩壓穩壓器電路根據典型應用的輸入和輸出電容分別與電容器o.33 F,0.1 F 2介紹無線傳感器網絡的基本概念,分析了無線傳感器網絡的功率模塊的重要性可以整個系統安全可靠,詳細介紹了無線傳感器網絡供電系統的實施過程和電路結構和功能模塊,并通過實驗證明其性能符合要求規定的性能要求。
