自供电无线振动传感器网络的双模组振动能量收集与管理方法

针对自供电无线振动传感器网络节点在高、低功耗模式下能量供应等待周期长或容量不足的问题,提出一种双模组振动能量收集与管理方法。设计小能量存储容量模组和大能量存储容量模组,小能量存储容量模组蓄能周期短,大能量存储容量模组蓄能容量大。在每个模组中,欠压闭锁电路断开后级电路通路将能量阻断,然后蓄积于电解电容,降压稳压电路降压转换电解电容的高电压能量并存储于超级电容,能源状态监测电路监测超级电容的能源状态,无线振动传感器网络节点微处理器获得能源状态信息后,根据后续工作的能量供应需求启用不同的蓄能模组。实验结果表明:双模组振动能量收集与管理电路最短蓄能周期仅6 min,完全启动双模组的情况下每个蓄能周期提供高达4.19 J的能量,能够驱动无线振动传感器网络节点正常工作。

振动能量收集与管理系统低能耗冷启动方法研究

针对目前的能量收集与管理方法在系统能源消耗殆尽情况下无法实现自启动的问题,提出了一种振动能量收集与管理系统低能耗冷启动方法。冷启动电路基于电压阈值滞回窗闭锁开关控制逻辑,能够周期性地为系统提供高功率能量,实现系统自启动。冷启动电路工作阶段可划分为稳定阶段和初始阶段,首先分析冷启动电路在稳定阶段的工作特性,得出冷启动电路的电压阈值滞回窗特性及窗区间与元件参数之间的关系;然后分析冷启动电路在初始阶段的工作特性,得出冷启动电路在低压状态下的自启动逻辑;最后对电路进行电路功能测试、能量转换效率测试实验,实验结果表明:冷启动电路能够实现系统能源消耗殆尽下的自启动,且自身能耗低,仅消耗系统能量的4%。

基于风光互补的微能量收集系统

随着新能源利用技术的发展,以风光互补发电技术为代表的新能源分布式发电方式得到广泛应用,但是目前仍存在小型太阳能电池板及微型风力发电机发电量少,无法直接为无线传感器节点供电,单一能量来源可靠性低等问题。针对以上问题,提出了一种基于风光互补微能量收集系统,设计了双模光照能量收集系统、流向控制电路和微风能量收集系统,解决了微能量的收集与管理问题,保证了能量来源的可靠性,并借鉴电网的搭建方式,将风光互补发电应用于无线传感节点这类孤岛电网中。实验结果表明,该系统能够在风光能量采集器输出为600 mV~40 V之间工作,支持mW级能量收集,能够在阴雨天等微光天气、晴朗天气和全风速下均保持较高的能量收集效率。