无线传感器节点的低功率电源转换方案

时间:2022-03-17来源: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

“为人而设计”的酒店照明

长期以来很多酒店在外部装潢上下大力气,以营造一种高端的氛围,其实单在酒店照明 设计的问题上,如将亮如白昼作为夜晚照明的标准,如色彩的变化不考虑季节的变化,如为了隐藏...
2022-07-15

城市灯光工程做出来的效果不满意?哪里出现了问题?

随着经济的快速发展,许多城市和社区的灯光照明工程已经成为基本建设发展趋势的重中之重。如何才能做好 城市灯光工程 ? 1、高技术标准和求高。精心多变的设计理念。城市灯光工...
2022-08-09
城市灯光工程做出来的效果不满意?哪里出现了问题?

公园夜景照明设计应符合哪些要求?

一、 公园夜景照明设计 应符合下列规定: 1、应依据公园的功能类型、附近园林景观自然环境、主题元素和晚间照明灯具应用状况,明确公园的照度水平和挑选适合的照明设计方法;...
2022-10-15
公园夜景照明设计应符合哪些要求?

城市夜景照明设计规划的几点建议

在近几十年来,我国的城市夜景照明 先后经历了由“亮起来”到“美起来”的发展过程,然而由于我国城市照明 相比其他国家起步较晚缺乏经验,我国城市夜景照明设计 规划的现状还...
2022-07-15

监理工程师报名时间陆续公布:深析建设工程合同管理的分值分布

分值分布 2023版《建设工程合同管理》共167页,分为九章。从2019年到2022年最近四年的真题考试来看,落实到各章节分值分布情况如下表。 提纲挈领 看书得学会看目录,所谓提纲挈领,...
2023-07-18
监理工程师报名时间陆续公布:深析建设工程合同管理的分值分布

热销商品

四氟包覆/FEP/PTFE包覆胶O型圈全氟醛FFKMO型圈耐化学腐蚀氟胶

四氟包覆(FEP/PTFE)O型圈及全氟醚(FFKM)O型圈是高性能密封解决方案,专为极端化学环境设计。FEP或PTFE包覆氟橡胶(FKM)芯材的O型圈兼具外层优异的耐化学腐蚀性、抗溶胀性...
5

100%桑蚕丝香云纱饰品发圈发夹口罩眼罩发带腰封直播专拍单拍无效

100%桑蚕丝香云纱饰品系列,精选天然桑蚕丝与非遗香云纱工艺匠心打造,质感柔滑亲肤,光泽雅致,尽显东方韵味。包含发圈、发夹、口罩、眼罩、发带、腰封等多款实用配饰,适...
0.85

日本田岛美工刀工业用重型全钢加厚壁纸刀切割工具刀进口美工刀架

日本田岛美工刀是一款专为工业用途设计的高品质切割工具,采用重型全钢加厚结构,具备卓越的耐用性与稳定性。其刀架由进口优质钢材精工打造,防锈耐磨,可长时间保持锋利...
15.3

氟胶星型密封圈X型圈线径1.78/2.62/3.53/5.33氟橡胶星形圈X-ring

氟胶星型密封圈(X型圈)采用高性能氟橡胶(FKM)材料制成,具有优异的耐高温、耐油、耐化学腐蚀及耐老化性能,广泛应用于汽车、航空航天、液压系统及高端机械设备中。其独特...
2

大量现货 NBR耐油 密封圈 O型圈 橡胶密封圈

大量现货供应NBR耐油密封圈、O型圈及橡胶密封圈,采用优质丁腈橡胶(NBR)材质,具有优异的耐油性、耐磨性和抗压缩永久变形性能,适用于-30℃至+120℃的工作环境。产品广泛...
1

网站栏目