無線傳感器網絡電源智能控制系統(tǒng)方案

    無線傳感器網絡是一種由傳感器節(jié)點構成的網絡，大部分是采用電池供電，工作環(huán)境通常比較惡劣。而且數量大，更換電池非常困難，所以低功耗是無線傳感器網絡最重要的設計準則之一。在網絡節(jié)點有些模塊不工作或者處于休眠狀態(tài)時，就可以將其供電電路斷開以節(jié)約用電，當有指令將其喚醒時，則接通其供電電路以保證系統(tǒng)的正常工作。這樣便可有效節(jié)約電能，延長電池的供電時間和使用壽命，同時也保證了整個網絡系統(tǒng)的工作質量，延長了使用壽命。

    1 系統(tǒng)電源模塊硬件設計

    本系統(tǒng)電源模塊主要對電源檢測、電源開關智能控制以及電源轉換進行了設計。電路系統(tǒng)硬件構成框圖如圖1所示。

    本電源系統(tǒng)各部分主要實現的功能如下：供電電源由2塊12V的鉛酸蓄電池串聯而成，為系統(tǒng)提供24V的直流電壓；電池檢測模塊主要是通過對供電電源的輸出電壓進行取樣，以獲取蓄電池的電量消耗信息，實時對電池充電以保證整個系統(tǒng)正常穩(wěn)定的工作；電源各路開關控制模塊主要是根據系統(tǒng)負載的工作狀態(tài)，通過開關控制決定是否為該負載供電，以此來降低待機功耗，延長電池的使用時間；電源變換模塊主要用模塊DC-DC轉換器作為構建單元實現電源電壓的轉換為負載提供合適的電壓。

    1.1 電池檢測模塊電路設計

    電池檢測模塊通過對供電電源輸出電壓取樣來判斷蓄電池的電量是否充足。在此將電源輸出電壓劃分為：25V以上為電池電量滿狀態(tài)、24.2～25 V為電池電量充足狀態(tài)、23.5～24.2 V為電池正常工作狀態(tài)、22.8～23.5 V為電池電量不足但尚能工作狀態(tài)、22.8V以下為電池不能正常工作狀態(tài)5個狀態(tài)，通過狀態(tài)讀取來判斷電池能否正常為整個系統(tǒng)供電，決定是否為電池充電，以保證整個系統(tǒng)的正常運行。該模塊電路結構如圖2所示。

    該模塊電路主要由低壓差線性調壓器(LMlll7)、取樣電阻(R1，R2，R3，R4，R5)、電壓比較器(LMl39)、反相器(74HC04)以及編碼器(74HCl48)構成。低壓差線性調壓器LMlll7提供3.3V的基準電壓，與取樣電阻所獲得的取樣電壓輸入電壓比較器LMl39進行比較，再由電壓比較器輸出的高低電平，經過反相器74HC04輸入到編碼器74HCl48中進行編碼，通過編碼器輸出的二進制碼來反映電池電量信息。