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

Солнечный источник питания для автономных датчиков.

1. Введение

Эта глава посвящена источника солнечной энергии для автономных датчиков. В настоящее время низкое потребление энергии играет главную роль в разработке встроенных электронных устройств или устройств с батарейным питанием, главным образом в беспроводных сенсорных сетей (WSN) 0. В самом деле потребление электроэнергии текущей беспроводной трансиверов IC спускаясь до таких уровней, которые принимают нас изучать применение возобновляемых источников энергии для автономного питания беспроводных сенсорных сетей, которые оказались неэффективными или не достаточно эффективным, до сих пор. Обсуждать несколько статей о количество энергии, которые могут быть получены от многих экологических энергий (Raghunathan et al., 2005; Roundy et al., 2004), (парк et al., 2004; Ханде et al., 2006; Чу и др., 2005 год; Raghunathan et al., 2005; Kansal et al., 2004; Alberola и др., 2008) и кажется Солнечный свет является наиболее мощной энергии на вероятного местонахождения в сети беспроводной датчик на открытом воздухе. В настоящее время небольшие солнечные панели обеспечивают достаточно энергии для зарядки аккумуляторов и питания для беспроводных узлов эти малой мощности (оружия et al., 2005; Рахими et al., 2003; Hsu et al., 2005). Таким образом их основные последствия задействующим дизайн источника неисчерпаемой энергии не только уход за получить много энергии из панели солнечных батарей, но главным образом заботиться о Холдинг вверх энергии. Таким образом тщательный выбор электронных компонентов в схеме управления питания важно достичь высокой эффективности в очень низкие токи. Кроме того дизайнер должен иметь в виду, что батареи страдают от проблемы старения, которых они позволяют уменьшить резко их потенциала в двух или трех лет, если они являются подзаряжать ежедневно. Эта глава посвящена практическому применению автоматически управлять энергией солнечного света и хранить его эффективно, при этом к минимуму нагрузку на компоненты хранения продлить срок службы источника питания.

2. Справочная информация и связанные(соответствующая) с работой

Большую часть солнечной энергии устройств с резервного копирования системы состоят в солнечные панели, зарядное устройство управления и резервного копирования элемент одной батареи (Дреер et al., 2004; Panasonic, 1999). К сожалению проблема старения всегда является патент в батареях. Следовательно дизайн источник реальной неисчерпаемой энергии должны заботиться о его с помощью хранения элементов без почти усталость, как Суперконденсаторов. Как описано в (Цзян et al., 2005), «Прометей» использовать архитектуру системы с двумя энергии буферов, две Суперконденсаторов и батарея Li +. Там электронная система как микроконтроллер управляет подпитываемым циклов батареи и выбирает путь энергии к нагрузке с помощью переключателя. Эта архитектура сильно зависит от микроконтроллера, эти контролирует переключение на пороге правой напряжения. Работа на низкий уровень рабочих циклов (среди сна и рабочее время), обычно в сеть датчиков, можно было слишком отложено wake-up микроконтроллера для переключения резервная батарея на время. Таким образом, система может потерять напряжения питания и не wake-up больше. С другой стороны потребление микроконтроллер активного надзора запасенной энергии в Суперконденсаторы как на высокий уровень рабочих циклов могут быть сопоставимы с потребления текущих микро мощность контролеров IC рабочих на полный рабочий день, но обеспечение безопасного резервного копирования переключения.

Поэтому мы оцениваем новой архитектуры системы, как показано на рисунке 1, который является полностью независимым от микроконтроллера. Блок автоматического управления микро power управляет поток энергии для груза. Кроме того аккумулятор зарядить от солнечной энергии независимо от состояния Суперконденсаторов. Это сохраняет энергию, хранящиеся в Суперконденсаторы максимальной, в то время как солнце скрывается. Анализ текущих потребностей в двух мощности путей, как много в обязанности как в выполнении, нас добиться максимальной эффективности в рамках каждой путь для мощности, путем выбора наиболее эффективного DC-DC преобразователи для требуемых течений.

3. Дизайн

Наш источник неисчерпаемой энергии поставляет регулируемого напряжения 3,3 v узел беспроводной датчик с низкой мощности РФ трансивер CC2420, который является IEEE 802.15.4 совместимыми. Эти рода беспроводных устройств используют проводить большую время сна или в рамках некоторых режим потребление низкой мощности для экономии энергии и циклов среди 1% и менее 10% (см. Рисунок 2) являются типичными в поле зондирования (Roundy et al., 2003; Polastre et al., 2004). Поэтому Дизайн ориентирован для эффективного управления действительно низкие токи (около 6 цА) в режим сна и быстро реагировать на относительно большие токи (около 22 МА) просьбе нагрузки в некоторых активном режиме (передачи, получения или синхронизации). Активное время (когда потребление составляет 22 МА) устанавливается произвольно до 100 мс и процент будет передан в этот раз. Остальное время (с током нагрузки 6 цА) соответствует спальный время. Прямые линии соответствуют Средний ток. Эти значения тока только приближенных и они пытаются вряд ли модели энергопотребления беспроводного узла в сети. Тем не менее эти ценности являются полезными для выбора наиболее эффективного DC-DC преобразователь для требуемых токов.

Таким образом с учетом количества тока, запрашиваемых элементов хранения и нагрузки, а также оценкой контражур и понижающие преобразователи на текущем рынке, мы предлагаем и оценить новой архитектуры системы, показал на рисунке 1. Там мы различаем два пути энергии с разными ограничениями; «Main» и «Backup». Токи в каждом пути имеют разные уровни, поэтому учитывать их ценность и максимально повысить эффективность «Main» путь, который является наиболее критическим путем.

3.1 Путь «Main»

Это энергия путь по умолчанию, потому что когда солнечной энергии, блок управления дает самое приоритетное внимание к нему. Это путь, где мы хотели бы поставлять энергию для загрузки постоянно; Это, принимая энергию от солнца для пополнения основной буфер и доставки требуемых ток нагрузки без нанесения первичного буфера. Таким образом, было бы свести к минимуму использование системы резервного копирования и расширила время жизни всей системы.