無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種由傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，大部分是采用電池供電，工作環(huán)境通常比較惡劣。而且數(shù)量大，更換電池非常困難，所以低功耗是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)最重要的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則之一。在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)有些模塊不工作或者處于休眠狀態(tài)時(shí)，就可以將其供電電路斷開(kāi)以節(jié)約用電，當(dāng)有指令將其喚醒時(shí)，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(zhǎng)電池的供電時(shí)間和使用壽命，同時(shí)也保證了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的工作質(zhì)量，延長(zhǎng)了使用壽命。
1 系統(tǒng)電源模塊硬件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)電源模塊主要對(duì)電源檢測(cè)、電源開(kāi)關(guān)智能控制以及電源轉(zhuǎn)換進(jìn)行了設(shè)計(jì)。電路系統(tǒng)硬件構(gòu)成框圖如圖1所示。
本電源系統(tǒng)各部分主要實(shí)現(xiàn)的功能如下：供電電源由2塊12V的鉛酸蓄電池串聯(lián)而成，為系統(tǒng)提供24V的直流電壓；電池檢測(cè)模塊主要是通過(guò)對(duì)供電電源的輸出電壓進(jìn)行取樣，以獲取蓄電池的電量消耗信息，實(shí)時(shí)對(duì)電池充電以保證整個(gè)系統(tǒng)正常穩(wěn)定的工作；電源各路開(kāi)關(guān)控制模塊主要是根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載的工作狀態(tài)，通過(guò)開(kāi)關(guān)控制決定是否為該負(fù)載供電，以此來(lái)降低待機(jī)功耗，延長(zhǎng)電池的使用時(shí)間；電源變換模塊主要用模塊DC-DC轉(zhuǎn)換器作為構(gòu)建單元實(shí)現(xiàn)電源電壓的轉(zhuǎn)換為負(fù)載提供合適的電壓。
1.1 電池檢測(cè)模塊電路設(shè)計(jì)
電池檢測(cè)模塊通過(guò)對(duì)供電電源輸出電壓取樣來(lái)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(gè)狀態(tài)，通過(guò)狀態(tài)讀取來(lái)判斷電池能否正常為整個(gè)系統(tǒng)供電，決定是否為電池充電，以保證整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。該模塊電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。
該模塊電路主要由低壓差線性調(diào)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(gòu)成。低壓差線性調(diào)壓器LMlll7提供3.3V的基準(zhǔn)電壓，與取樣電阻所獲得的取樣電壓輸入電壓比較器LMl39進(jìn)行比較，再由電壓比較器輸出的高低電平，經(jīng)過(guò)反相器74HC04輸入到編碼器74HCl48中進(jìn)行編碼，通過(guò)編碼器輸出的二進(jìn)制碼來(lái)反映電池電量信息。
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