本实用新型专利技术公开了一种基于太阳能采集无线传感器网络节点的超级电容储能装置，太阳能电池板与电源控制器连接，电源控制器与超级电容、微处理器和DAC芯片连接，微处理器与DAC芯片和光强传感器连接。本实用新型专利技术优点在于使用可充电次数较高的超级电容，以此到达延长超级电容寿命的目的；同时设计相关的优化电路，加快超级电容的充电速度，即超级电容两端并联适当的电阻，使用电源控制器、微处理器、光强传感器、DAC芯片构成的MPPT模块，模块涉及的芯片自身功耗极低；使用单片机计算电压，精确度高；判别功率与电压关系对扰动提供参考，避免扰动方向错误，变步长扰动次数减少，缩短扰动时间。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种基于太阳能采集无线传感器网络节点的超级电容储能装置。
技术介绍
无线传感器网络是一种发展迅速，应用前景广泛的网络技术。它能够运用于国防 军事，环境监测，精细农业，智能家居，城市交通，医疗保健等重要领域。由于无线传感器网 络节点数量多，分布广，且更换电池成本大或无法从电网获得电能等的特点，节点的能量获 取和存储便成为制约节点寿命的主要因素。能量采集无线传感器网络能够将节点周围环境 的微能量转化为电能，供给节点系统的能量消耗，是一种延长节点寿命的有效途径。目前使 用较为广泛的能量采集技术是太阳能采集技术，主要的能量存储装置是可充电电池。 现有的太阳能采集无线传感器网络节点超级电容储能装置，存在以下两个方面的 问题。在能量存储方面，使用可充电电池，如锂电池和铅蓄电池等，其本身充放电次数相对 较少；在太阳能采集方面，MPPT(最大功率追踪）模块耗能较多，且自身算法存在一定的不 足，如：追踪模块耗能较多和扰动耗时长等。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于太阳能采集无线传感器 网络节点的超级电容储能装置。为了达到上述目的本技术采用如下技术方案： -种基于太阳能采集无线传感器网络节点的超级电容储能装置，其特征在于： 包括太阳能电池板、电源控制器、超级电容、微处理器、光强传感器和DAC芯片； 太阳能电池板与电源控制器连接，电源控制器与超级电容、微处理器和DAC芯片 连接，微处理器与DAC芯片和光强传感器连接。 优选的，所述太阳能电池板采用最大输出电压为6V的太阳能电池板。 优选的，所述电源控制器采用TI公司的BQ25504电源控制器。 优选的，所述微处理器具有多通道ADC模块、SPI和I2C串口通信模块、看门狗以及 一个以上时钟源。 优选的，所述微处理器采用TI公司MSP430RF2274单片机。 优选的，所述超级电容采用的最大工作电压为6V。 优选的，所述DAC芯片采用TI公司的TLV5638DAC芯片。 优选的，所述光强传感器采用TA0S公司的TSL2561光强传感器，与所述的微处理 器通过I2C接口串行同步通信。 优选的，所述电源控制器输出电压为3V。 优选的，所述微处理器和所述光强传感器的电源电压为所述电源控制器输出电 压。 本技术提供的基于太阳能采集无线传感器网络节点的超级电容储能装置优 点在于使用可充电次数较高的超级电容，以此到达延长超级电容寿命的目的；同时设计相 关的优化电路，加快超级电容的充电速度，即超级电容两端并联适当的电阻。使用电源控制 器、微处理器、光强传感器、DAC芯片构成的MPPT模块，模块涉及的芯片自身功耗极低，并且 将追踪算法与光强传感器相结合，实现了优化算法的目的。新的算法能耗低；使用单片机计 算电压，精确度高；判别功率与电压关系对扰动提供参考，避免扰动方向错误，变步长扰动 次数减少，缩短扰动时间。【附图说明】 此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本申请的一部分， 并不构成对本技术的不当限定，在附图中： 图1是本技术结构框图； 图2是本技术算法主要步骤流程图； 图3是本技术MPPT算法流程图； 图4、5是本技术的电路原理图。【具体实施方式】 下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本技术，在此以本技术的示 意性实施例及说明用来解释本技术，但并不作为对本技术的限定。 实施例： 如图1所示，一种基于太阳能采集无线传感器网络节点的超级电容储能装置，包 括太阳能电池板1、电源控制器2、微处理器4、光强传感器5、DAC芯片6和超级电容3。太 阳能电池板1与电源控制器2连接，电源控制器2与超级电容3、微处理器4和DAC芯片6 连接，微处理器4与DAC芯片6和光强传感器5连接。 如图4示，所述微处理器4采用TI公司的MSP430RF2274单片机，管脚 "GND，VCC"用于MSP430供电，管脚"UCBOSCL，UCB0SDA"为12C总线管脚，同时需要上拉 电阻，用于与光强传感器TSL2561串行通信，管脚"P2. 7"置为时为片选TSL2561 ;管脚 "UCBOSDA，UCBOCLK，P2. 6"为三线SPI总线管脚，用于与DAC数模转换器串行通信。由于 MSP430F2274内有多种通信模式，所以在使用"监控光强"I2C通信，"数模转换DAC模块" 三线SPI串行通信，以及"无线通信"四线通信，因分别先选择芯片置位管脚"P2. 7"管脚 "P2. 6"管脚"UCB0STE"然后重新设置相关寄存器。管脚"A0,Al，A2"为ADC通道，ADC采 样采用多序列通道单次模式采样，通过A0，A1值可以得出太阳能电池的输出电压，通过A1， A2值以及小电阻可以知道输出电流。 如图5示，所述电源控制器2采用TI公司的BQ25504电源控制器。电源管理器2 负责将太阳能电压经过DC-DC装换成稳定电压输出，即将管脚"VIN_DC"输入电压滤波后太 阳能电池板正极电压；管脚"V0C_SAMP"输入DAC芯片反馈的太阳能电池板最大功率输出电 压Um;管脚"VREF_SAMP"保持管脚"V0C_SAMP"的电压信号；管脚"VBAT_0V"和"VBATJJV" 编程超级电容两端电压的过电压阈值和欠电压阈值；管脚"〇K_HYST"和"0K_PR0G"编程芯 片输出电压，电压输出管脚为"VBAT_0K"，电压值为3V;管脚"0T_PR0G"编程芯片过温度阈 值；管脚"AVSS"，"VSS"接地；管脚"VBAT"接超级电容；管脚"LBST"为芯片的启动开关。 所述光强传感器采用TSL2561光强传感器，"VCC，GND"用于TSL2561通电；"ADDR SEL"置地；管脚"SDA，SCL"为I2C总线管脚；管脚"INT"为片选管脚，置1时进行通信。 所述DAC数模转换器采用TI公司的TLV5638芯片。该芯片精确度是10位。管 脚"VCC，AGND"用于TSL2561通电；管脚"DIN，SCLK"用于三线SPI，由于TLV5638是处于从 机，所以没有S0MI管脚；管脚"~CS"用于片选，置0时进行通信。管脚"0UTB"输出转换电 压。当TLV563当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于太阳能采集无线传感器网络节点的超级电容储能装置，其特征在于：包括太阳能电池板(1)、电源控制器(2)、超级电容(3)、微处理器(4)、光强传感器(5)和DAC芯片(6)；太阳能电池板(1)与电源控制器(2)连接，电源控制器(2)与超级电容(3)、微处理器(4)和DAC芯片(6)连接，微处理器(4)与DAC芯片(6)和光强传感器(5)连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘贵云，张轩睿，李杰群，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：新型
国别省市：广东;44
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