无线传感器节点的低功率电源转换方案

时间:2022-03-17作者:佚名

我们周围有大量环境能源,传统的能量收集方法一直采用太阳能电池板和风力发电机。不过,新的收集工具允许我们用种类繁多的环境能源产生电能。此外,重要的不是电路的能量转换效率,而是那些可以用来给电路供电的“平均收集”能量数量。例如,热电发生器将热量转换成电能,压电组件转换机械振动,光伏组件转换太阳光 (或任何光源)。这样就有可能给远程传感器供电,或者给电容器或薄膜电池等储能器件充电,以便微处理器或发送器能够无需本地电源而接受远程供电。

无线传感器节点(WSN)基本上是一个独立的系统,它由一些换能器组成,能将环境能源转换成电信号,其后跟着的通常是DC/DC转换器和管理器,以通过合适的电压和电流给下游电子组件供电。下游电子组件包括微控制器、传感器和收发器。

在实现WSN时,需要考虑的一个问题是:运行这个WSN需要多少功率?从概念上看,这似乎是一个相当简单的问题,然而实际上,由于受到若干因素的影响,这是一个有点难以回答的问题。例如,需要间隔多长时间获取一次读数?或者,更重要的是,数据包多大?需要传送多远? 这是因为,获取一次传感器读数,系统所用能量约有50%是收发器消耗掉的。有若干种因素影响WSN能量收集系统的功耗特性。

当然,能量收集电源提供的能量多少取决于电源工作多久。因此,比较能量收集电源的主要衡量标准是功率密度,而不是能量密度。能量收集系统的可用功率一般很低,随时变化且不可预测,因此常常采用连接到收集器和辅助电力储存器的混合架构。收集器(由于能量供给不受限制和功率不足)是系统的能源。辅助电能储存器 (电池或电容器) 产生更大的输出功率但储存较少的能量,在需要时供电,除此之外定期接收来自收集器的电荷。因此,在没有可从其收集能量的环境能源时,必须用辅助电能储存器给WSN供电。当然,从系统设计师的角度来看,这进一步增加了复杂性,因为他们现在必须考虑,必须在辅助电能储存器中储存多少能量,才能补偿环境能源的不足。究竟需要储存多少能量,取决于几个因素,包括:

(1) 环境能源不存在的时间。

(2) WSN占空比(即读取数据和发送数据的频度)。

(3) 辅助电能储存器(电容器、超级电容器或电池)的尺寸和类型。

(4) 环境能源是否足够? 即既能充当主能源,又有足够的富余能量给辅助电能储存器充电,以当环境能源在某些规定时间内不可用时,给系统供电。

环境能源包括光、热差、振动波束、发送的RF信号或者其他任何能够通过换能器产生电荷的能源。以下表1说明了不同能源能够产生的能量大小。

相关阅读

市政亮化工程对城市发展有着不可取代的作用

在城市化过程推动中, 市政亮化工程 至关重要,对城市发展趋势拥有不能替代的作用。有一种叫法说一座城市的经济发展能力能够决定一座城市亮化工程的普及率,为此看得出了亮化...
2022-10-04
市政亮化工程对城市发展有着不可取代的作用

沈阳工大学者提出一种高速永磁屏蔽电机的摩擦损耗分析与计算方法

基于3D流体场模型和有限元体积法,沈阳工业大学电气工程学院、贵州航天林泉电机有限公司的张文校、胡岩、曹力、卓亮、刘爱民,在《电工技术学报》上撰文,针对高速永磁屏蔽电...
2024-03-27
沈阳工大学者提出一种高速永磁屏蔽电机的摩擦损耗分析与计算方法

大楼亮化工程这三点不能忽视-河南明亮照明

大楼的亮化是在夜间通过光的方式表现建筑物的形状,足以突出其形状,同时也能突出楼体的高大雄伟。因此,在进行 大楼亮化工程 时这三点不可忽视。 1、大楼亮化工程光的使用 光...
2022-08-23
大楼亮化工程这三点不能忽视-河南明亮照明

文旅灯光照明如何打造网红打卡地?

文化旅游项目运作中最重要的一点是要有传播性,文化旅游项目的文旅灯光照明是一种非常引人入胜的方式。当前文旅灯光行业发展迅速,产业边界不断拓展,呈现出跨界融合的趋势。...
2022-09-05
文旅灯光照明如何打造网红打卡地?

城市亮化设计选择合适的照明方式

城市亮化设计 不仅仅是照亮,如果城市亮化设计一味地在建筑上大量叠加LED,一味地动态变化效果,组合搭配,然后分清照明“特色”,什么能用,什么不能用,如果城市亮化设计在建...
2022-09-17
城市亮化设计选择合适的照明方式

热销商品

拷边机 包缝机内六角上针匙 开刀 上针内6角螺丝刀扳手 1.5 1.6

拷边机(包缝机)专用内六角上针匙及开刀工具,适用于精确调整机针位置与维护设备。配备1.5mm与1.6mm两种规格的内六角螺丝刀扳手,专为紧固或拆卸上针螺丝设计,确保机针安...
1.65

暗装开关插座面板单开双控一开五孔二三极USB快充肤感超薄家用4开

暗装开关插座面板,简约设计,完美融入家居环境。单开双控,轻松实现远程控制,方便实用。一开五孔,满足多种电器插孔需求;二三极USB快充,快速充电,高效便捷。超薄设计,节省空...
1.2

鸿雁开关插座面板旗舰店家用暗装墙壁86型一开带五孔多孔X86-1

鸿雁开关插座面板旗舰店推出的家用暗装墙壁86型一开带五孔多孔X86-1,是一款设计精良、功能齐全的家居电气产品。该产品采用86型标准面板尺寸,安装方便,适用于各种暗...
4.71

不锈钢加厚镊子维修工具夹子圆头弯头防滑带齿止血烧烤夹茶杯水草

不锈钢加厚镊子维修工具夹子圆头弯头防滑带齿止血烧烤夹茶杯水草 这款不锈钢加厚镊子维修工具夹子是设计用于各种专业场合的多功能工具。它拥有一个厚实的手柄,确...
0.8

三色变光led筒灯2.5寸3W5瓦开孔6 7.5 8公分家用客厅嵌入式天花灯

三色变光LED筒灯,2.5寸精巧设计,功率可选3W/5W,适用于开孔直径6.7–8公分的家用嵌入式安装。采用高亮LED光源,支持暖光、自然光、白光三色切换,满足不同场景氛围需求。...
7.2

网站栏目