Солнечный источник питания для автономных датчиков (Тексты для перевода на английский язык), страница 3

Совет также обеспечивает 10 подряд коннектора, используемый для измерения все важные напряжения в цепи, в которые Совет приобретения подключен через.

4.1 Оборудование

В этом разделе описывается выбор компонентов внутри блоков, показано на рисунке 1 и на рисунке 3 и используется для проверки нашего источник неисчерпаемой энергии в крыше дома workbench(рабочая скамейка?):.

1) Солнечные панели

Мы используем MSX-005F (114 мм х 66 мм) 0.5 Вт от Solarex. Он был выбран потому что указывают максимальную мощность (3.3 V) ближе к диапазон напряжения, который управляет нашим хранения компонентов. Кроме того, он поставляет 150 мА на номинальный точки (максимальной солнечной радиации), который гораздо больше, чем максимальный ток, который нуждается наша нагрузки (около 22 МА). Таким образом, солнечные панели имеет огромный текущий запас для подзарядки элементов хранения энергии быстро в условиях солнечного света.

2) Адаптер напряжения уровня

Мы используем контражур преобразователя (MAX1795) между панели солнечных батарей и Суперконденсаторы (рис. 3). Таким образом мы достигнем требуемое напряжение (более 4.35V) для зарядки батареи лития, а также для максимального увеличения заряда, хранимого в Суперконденсаторов. Контражур конвертер возводит напряжения 5В и позволяет текущие потоки в Суперконденсаторы даже при слабой Солнечный свет. Таким образом преобразователь увеличивает энергию из солнечной панели.

3) Основной буфер (Суперконденсаторы)

Поскольку каждый конденсатор допускает только 2.3V мы соединяем два в серии, которая позволяет быстро зарядить Суперконденсаторы близко к 4.6V и уменьшает ток утечки. Больше является способность Суперконденсаторов Нижняя его тока утечки, цена увеличивается гораздо больше. Мы используем две Суперконденсаторы 50F от PANASONIC обусловлено его доступность и относительно низкой цене.

4) Импульсный источник мультиплексор

Новая автоматическая власть мультиплексор из Техаса (TPS2113PW) является тем по отбора мощности путь к нагрузке. Он автоматически переключается между основной и вторичный буфер в зависимости от напряжения Суперконденсаторов.

5) Блок управления

Блок управления на самом деле встроенный в других блоках. Вот почему он появляется с пунктирными линиями на рис. 1. Он состоит из компаратора, используемые в рамках уровня адаптер напряжения и компаратор в рамках импульсный источник мультиплексор. Первый компаратора, который построен в контражур преобразователь напряжения уровня адаптера, используется для того, чтобы заряда литий-ионный аккумулятор.

Это происходит, когда напряжение на панели солнечных батарей находится выше 3.3 V (ПКД) и она отключена ниже 2.7 V. Эта компаратора имеет большой гистерезиса для предотвращения ложных положить в плату за счет падение напряжения, когда батарея начинает быть пополнена. Второй-компаратора, встроенный в импульсный источник мультиплексор. Он позволяет автоматически среди входов, назначение приоритет первого (Суперконденсаторы). Это означает второй вход (батареи), только когда напряжение Суперконденсаторы падает ниже минимального порога, который держит коммутации питания мультиплексор на (в данном случае это 1,53 В, рис. 7). Этот компаратор также имеет небольшой гистерезиса (около 60 mV) для предотвращения ложных выплат среди материалов или энергии пути.

6) Интегральный регулятор напряжения

Этот блок состоит из одного чипа с контражур конвертер и регулятор напряжения. Ее вывод является фиксированной напряжение на 3.3 V. Мы используем TPS61025 от Texas Instruments, потому что он имеет очень плоский эффективности граф (90%-94%) даже при низких токов (от 1 мА до 40 мА).

7) Вторичный буфер (батарея)

Мы используем 1Ah батарея литий-ионные (Li +) из-за своей доступности и низкой цене.

8) Зарядки управления

Поскольку литий-ионный аккумулятор будет использоваться на открытом воздухе и требует тщательного и безопасность пополнение с ограниченным током, мы решили использовать выделенный заряда элемента управления чипа, MAX1811, который ограничивает текущего заряда и защищает батареи

4.2 Загрузить (симулятор)

Мы включаем два транзисторы в Совете прототипа. Каждый из них имеет резистора между узлом своих мозгов и выходного напряжения (3.3 V), значение которого была рассчитана для получения токов нагрузки, показаны на рисунке 2. Таким образом, мы цифровой переключить их моделировать ток нагрузки, использующий узел беспроводной датчик приблизительно, но только с помощью двух средние значения (22 МА и 6 ^ A), которые соответствуют режимы работы описано ранее (активные и спальные).

Цифровой коммутации транзисторы управляется микроконтроллер внешней доске, который используется исключительно для целей моделирования нагрузки, и он питается от портативных приобретения системы.

4.3 Система сбора

Мы используем платы сбора данных N1 USB-6008 от National Instruments для выборки эволюции наиболее значимых напряжений. Поскольку напряжений в нашей схеме источник питания не изменяются быстро достаточно с помощью дешевых приобретение модуля для получения выборки восьми узлов напряжения каждую секунду.

Приобретение системы подключен к компьютеру по USB кабель, что питание на него. Затем программа, разработанная с использованием LabVIEW показывает и сохраняет данные выборки.

5. Результаты и обсуждение

Мы расположены неисчерпаемой энергии источник на крыше дома в течение нескольких дней. Используя переносной компьютер подключен к системе портативного приобретение, мы проверили наш неисчерпаемой энергии источник выборки каждую секунду напряжения на следующих узлах:

* Терминалы панели солнечных батарей.            * Конец сигнал заряда аккумулятора.

* Выход напряжения * адаптер уровня заряда батареи включить. сигнал.

* Суперконденсаторов.       * Государственные мультиплексор сигнал.

* Выход источника питания.          * Аккумулятор.

Рисунок 5 показывает эволюцию главных напряжений в источник питания. В этом случае мы позволим работе системы самостоятельно в течение 5 дней. Оно снабжало 3.3 v до имитации нагрузки, который работает на 4% рабочий цикл. Мы начали измерения по 22 сентября в полдень 12: 00 часов с полного солнечного света, Суперконденсаторы, полностью пополнен на 4,35 v и аккумулятор полностью заряжен на 4.1 V (Рисунок 5a). Панели солнечных батарей было подавать питание непосредственно к нагрузке. После семи часов солнца начали скрывать и Суперконденсаторы взял на себя роль питания нагрузки. Первая ночь вышел (Последуйте за солнечной панели напряжения), и Суперконденсаторы сделал не удержания вверх нагрузки текущей в течение всей ночи потому что осенило, на второй день дождь. Хотя восход в 8 часов (20 ч после начала), солнечной радиации был слишком слаб для пополнения Суперконденсаторов. Поэтому в 10 часов утра (22 h после запуска) Суперконденсаторы упала ниже порога рабочей 1.53 v и система автоматически переключается на батареи для поддержания ток нагрузки (Рисунок 5 d). В несмотря на от слабого солнечного света на черный день Суперконденсаторы надо поднять его напряжение в течение часов благодаря для выходного уровня адаптер (Рисунок 5b), но явно с меньших склона.