Солнечный источник питания для автономных датчиков (Тексты для перевода на английский язык), страница 4

Таким образом, с Суперконденсаторы, плата в 3 V, система не поддерживает загрузку в течение всего второго ночи, но резервная батарея нанесенным выходное напряжение 3.3 v снова. Третий день вышли снова в 8 часов (44 h после запуска) и на этот раз он был блестящий день. Суперконденсаторы были пополнены из своего минимального напряжения 1.53 v до его максимального напряжения 4.35 v в менее чем за три часа. Кроме того так как батарея вряд ли был выписан последний день, источник питания подзаряжать батарею в то время, и это едва заметных на рисунке 5 c. Хотя 5e цифра показывает, когда батарея включена для подзарядки, это не подразумевает, что батарея является время перезаряжаться потому, что это зависит от того, является ли батарея полностью или нет, и является ли выходное напряжение адаптера уровня напряжения выше чем 4.35 v или нет.

Затем два солнечных дней, источник питания хранится на питания нагрузки без использования батареи лития. Так как Суперконденсаторы вряд ли ухудшилось, как время проходит, источник питания обещает долгим временем жизни потому что батарея будет использоваться только в неблагоприятных климатических условиях, это без почти солнечного света.

Второе измерение был проведен для оценки времени восстановления литий-ионный аккумулятор. Первоначально, мы намеренно оставил Суперконденсаторов и аккумулятор разряжен на 1.57 v и 3.67 v соответственно. Затем мы подвергаемся панели солнечных батарей для солнечного света в течение трех дней. Рисунок 6 показывает эволюцию напряжения на Суперконденсаторов и аккумулятора, при этом питания нагрузки на 4% рабочий цикл. Во-первых был энергию из солнечной панели для полностью пополнения Суперконденсаторы от 1,57 v до 4,35 V, который занимает менее 2 ч. После этого, хотя на второй день было немного пасмурно, 3.7/1Ah литий-ионный аккумулятор начал получать энергию от солнца и подзаряжать батарею от 3.67 v 4.1 v в два с половиной дня во время питания нагрузки на 4% рабочий цикл. Это демонстрирует способность восстановления этого источника неисчерпаемый питания даже в разряд глубокую батареи. Наконец мы провели несколько больше экспериментов для оценки продолжительности жизни нашего источника питания. Для этого мы считаем, что автономия может быть возле вечного, если при нормальных климатических условиях, это солнечных дней, солнечные панели и Суперконденсаторы hold вверх нагрузки в течение всего дня и всю ночь. Таким образом, в зависимости от географического расположения, аккумулятор только в конечном итоге используется во время самого дождливые дни.

Поэтому мы приобрели напряжения образцы Суперконденсаторы в течение многих дней и ночей с токами нагрузки, это, различной рабочий цикл. Мы центре нашего внимания в ночи, когда Суперконденсаторы остаются как источник уникальных активной энергии. Рисунок 7 показывает эволюцию напряжения в Суперконденсаторы во время четырех различных ночи с нагрузкой на 1%, 3%, 4% и 5% рабочий цикл. Начиная с Суперконденсаторы полностью обвинение и перекрывающихся четыре кривых в тот же час дня, можно легко сравнить склона для каждого рабочий цикл. Кроме того рисунок 7 определяет, что 4% максимальный непрерывный рабочий цикл, который наш источник питания способен поддерживать в сентябре ночь без использования аккумулятора. Это означает, что 4% — это примерно непрерывный рабочий цикл, позволяющий избежать ежедневной разряда и подзарядки литий-ионный аккумулятор, расширяя гораздо больше жизни источника всей энергии.

Кроме того с помощью переменной рабочий цикл, это адаптируется нагрузки потребление энергии, доступных, источник разработан питания может работать даже при более высоких рабочих циклов чем 4% в течение дня и сокращение в течение ночи в зависимости от задач узла беспроводной датчик на питание.

Это тяжелый труд предсказать время жизни нашего источника питания, потому что это зависит, среди других параметров на непредсказуемые климатические условия, но мы ожидаем так намного дольше 3 лет, что является типичным время жизни литий-ионные батареи, если используется ежедневно и предъявлено обвинение и глубоко (Buchmann, 2005).

Кроме того ожидается, что батарея не освобождается глубоко при использовании в наш источник питания, давайте взять максимальное использование 7 дней, что является длительный период без солнечного света. Используя рабочий цикл 4% для загрузки на рис. 5, Средний ток — 886 цА, как это отмечено в уравнении 1. С текущего потребления два Суперконденсаторов в серии способны провести вверх системы питания в течение 1 дня (tsupercap) без каких-либо пополнения от солнечной энергии, в соответствии с уравнением 2 (ХР, 2007).

Где С номинальная емкость Суперконденсаторов Фарад, Iload является Средний ток на нагрузку, Vmax и Vmjn максимальный и минимальный порог напряжения для надлежащей работы и t является провел время. Ожидаемое время была рассчитана с 25F, 886цА, 4.6V и 1.53V. Ожидаемое время жизни литий-ионный аккумулятор — 47 дней (tbattery), как они были рассчитаны в уравнении 3. Таким образом 7 дней разряда соответствуют 15% от общей производительности и низкого разряда процент заряда/разряда означает больше времени жизни, близко к то, что мы можем назвать возле вечного операцию для такой меняющейся технологии.

6. Заключение

В этой главе обсудили метод проектирования и реализации источника неисчерпаемой энергии, без вмешательства человека управляет и полностью зарядите две энергии буферы от солнечной энергии. После нескольких недель испытаний никогда не вывода 3,3 в и батарея прибегала лишь очень дождливый день. Мы продемонстрировали автономная операция для беспроводной датчик узлов с среднее потребление 886 ^ а. Это значение соответствует значению нагрузки с фиксированной 4% рабочий цикл, но мы могли бы также заверить автономного питания для даже выше обязанности циклов в случае, если нагрузка динамически регулирует его Рабочая нагрузка. Поскольку узел беспроводной датчик можно ощутить энергию в нашем источник питания, он может сократить свою деятельность в течение ночи и увеличить его в течение дня. Тем не менее, Рабочая нагрузка зависит от конкретного приложения и наш источник питания оцениваемых широко охватывать большую часть поля датчик приложений где обязанность циклов 1% или менее оказываются достаточно (Zhang et al., 2004; Вернер Аллен и др., 2005 год; Нода et al., 2006). В конце новой архитектуры системы, на котором основан этот источник питания, открывает новые горизонты для экспериментов с другими энергии, очистки источники, потому что надлежащего использования Суперконденсаторов как основной источник может устранить необходимость больших и разложению батареи, которые будет означать полное автономного питания.