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无线传感器节点的低功率电源转化计划

无线传感器节点的低功率电源转换方案-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。

  咱们周围有很多环境动力,传统的能量搜集办法一向选用太阳能电池板和风力发电机。不过,新的搜集东西答应咱们用品种繁复的环境动力发生电能。此外,重要的不是电路的能量转化功率,而是那些可以用来给电路供电的“均匀搜集”能量数量。例如,热电发生器将热量转化成电能,压电组件转化机械振荡,光伏组件转化太阳光 (或任何光源)。这样就有可能给长途传感器供电,或许给电容器或薄膜电池等储能器材充电,以便微处理器或发送器可以无需本地电源而承受长途供电。

  无线传感器节点(WSN)基本上是一个独立的体系,它由一些换能器组成,能将环境动力转化成电信号,这以后跟着的通常是DC/DC转化器和管理器,以经过适宜的电压和电流给下流电子组件供电。下流电子组件包含微控制器、传感器和收发器。

  在完成WSN时,需求考虑的一个问题是:运转这个WSN需求多少功率?从概念上看,这似乎是一个适当简略的问题,但是实际上,由于遭到若干要素的影响,这是一个有点难以答复的问题。例如,需求距离多长时刻获取一次读数?或许,更重要的是,数据包多大?需求传送多远? 这是由于,获取一次传感器读数,体系所用能量约有50%是收发器消耗掉的。有若干种要素影响WSN能量搜集体系的功耗特性。

  当然,能量搜集电源供应的能量多少取决于电源作业多久。因而,比较能量搜集电源的首要衡量标准是功率密度,而不是能量密度。能量搜集体系的可用功率一般很低,随时改变且不行猜测,因而常常选用连接到搜集器和辅佐电力贮存器的混合架构。搜集器(由于能量供应不受约束和功率缺乏)是体系的动力。辅佐电能贮存器 (电池或电容器) 发生更大的输出功率但贮存较少的能量,在需求时供电,除此之外定时接纳来自搜集器的电荷。因而,在没有可从其搜集能量的环境动力时,有必要用辅佐电能贮存器给WSN供电。当然,从体系设计师的视点来看,这进一步增加了复杂性,由于他们现在有必要考虑,有必要在辅佐电能贮存器中贮存多少能量,才干补偿环境动力的缺乏。终究需求贮存多少能量,取决于几个要素,包含:

  (1) 环境动力不存在的时刻。

  (2) WSN占空比(即读取数据和发送数据的频度)。

  (3) 辅佐电能贮存器(电容器、超级电容器或电池)的尺度和类型。

  (4) 环境动力是否满足? 即既能充任主动力,又有满足的充裕能量给辅佐电能贮存器充电,以当环境动力在某些规则时刻内不行用时,给体系供电。

  环境动力包含光、热差、振荡波束、发送的RF信号或许其他任何可以经过换能器发生电荷的动力。以下表1说明晰不同动力可以发生的能量巨细。

  表1:动力及其发生的能量巨细

  无线传感器节点的低功率电源转化计划

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