[实用新型]一种无线传感器的混合能量收集装置

说明书

本实用新型为一种无线传感器的混合能量收集装置，本装置包括太阳能和风能收集子系统，还有中心处理器、PWM和储能电容。中心处理器控制两个子系统，收集的太阳能和风能存储于储能电容，为无线传感器节点供电。其运行方法为光伏电池和风力发电机分别将太阳能和风能转换为电能，分别存于太阳能存储模块和风能存储模块，所存电能达到最大，输出至储能电容。同时中心处理器根据光伏电池输出电压使光伏电池工作于最大功率点，同时中心处理器根据风力发电机的当前功率调整风力发电机转速，使风力发电机工作于最大功率点。本实用新型同时收集光能和风能，为无线传感器网络提供能源，持续可靠工作。

技术领域

本实用新型属于无线传感技术领域，具体涉及一种无线传感器的混合能量收集装置。

背景技术

近年来，随着科学技术的发展，微机电系统，片上系统，无线通信和低功耗嵌入式的普及，无线传感器网络的应用范围变得越来越广泛。

能源是无线传感器网络所必需的,也成为无线传感器网络的研究的核心问题之一。现有的无线传感器能量收集方式均为单一方式，如有些方案是用光伏电池收集太阳能为无线传感器节点供电，另一些方案则是用风力发电机收集风能供电。

为了让无线传感器网络持续正常工作，就需要采取有效的方法源源不断地为各节点供应能量。目前的无线传感器供电装置只能由单一的某种环境能源收集能量，当节点所处环境的此能源缺乏(如夜间光伏电池只能停止工作)，该节点就无法不停顿地可靠工作。

我们生活的环境中存在大量的形式各样的能源。例如风能和太阳能是人类较早利用的可再生能源，同时也是地球上最为丰富的自然能源。全世界风能资源总量达到了全年2×10¹²kw，而太阳每秒钟照射到地球的能量相当于500万吨煤的能量供给。

不同的环境条件下自然能源存在的情况不同，如果节点能在其当前所处的环境中从不同的自然能源中收集获得所需的能量，即可最大程度地保证节点长期稳定工作。

实用新型内容

本实用新型的目的是设计一种无线传感器的混合能量收集装置，包括太阳能收集子系统和风能收集子系统，还有中心处理器、脉冲宽度调制器(PWM)和储能电容。中心处理器控制太阳能收集子系统和风能收集子系统，收集的太阳能和风能存储于储能电容为无线传感器节点供电。同时中心处理器根据光伏电池的输出电压使光伏电池工作于最大功率点。风力发电机收集到的风能转换为电能储存于风能存储模块中。当风能存储模块所存能量达到最大，输出至储能电容储存。同时中心处理器根据风力发电机的当前功率调整风力发电机转速，使风力发电机工作于最大功率点。

本实用新型设计的一种无线传感器的混合能量收集装置，包括太阳能收集子系统和风能收集子系统，还有中心处理器、脉冲宽度调制器(PWM)和储能电容。

所述风能收集子系统包括风力发电机、整流器、升压变换器、风能储存器，风力发电机输出端安装有电流传感器、电压传感器和转速传感器，电流传感器、电压传感器和转速传感器的输出信号线接入中心处理器的信号输入端，中心处理器的控制信号接入脉冲宽度调制器，脉冲宽度调制器连接风力发电机控制其转速，风力发电机输出的电能经过整流器和升压变换器接入风能存储模块，风能存储模块经风能二极管接入储能电容。当所述风能存储模块收集的能量达到最大值，风能二极管导通，风能存储模块内的能量输出至储能电容储存；

所述太阳能收集子系统包括光伏电池、具有MPPT(Maximum Power PointTracking最大功率点跟踪)的升压变换器和太阳能存储模块；光伏电池输出端安装有光伏电池电压传感器，光伏电池电压传感器的输出信号线接入中心处理器的信号输入端，中心处理器的控制信号接入脉冲宽度调制器，脉冲宽度调制器连接具有MPPT的升压变换器控制光伏电池的输出电压，光伏电池输出的电能经过具有MPPT的升压变换器接入太阳能存储模块，太阳能存储模块再经太阳能二极管接入储能电容。当所述太阳能存储模块收集的能量达到阈值，太阳能二极管导通，太阳能存储模块内的能量输出至储能电容储存。