[发明专利]面向传感网应用的自追踪太阳能收集系统

说明书

本发明提供一种面向传感网应用的自追踪太阳能收集系统，包括微型控制芯片、能量收集模块和状态检测模块，能量收集模块包括太阳能电池板、太阳能充电控制器、锂电池和姿态调整组件，太阳能电池板通过阳能充电控制器连接锂电池，太阳能电池板设于姿态调整组件上，姿态调整组件连接微型控制芯片，状态检测模块包括电量检测单元、光强探测模块和风速检测控制器，能量收集模块为整个面向传感网应用的自追踪太阳能收集系统提供电量，能量收集模块并向传感器节点输出电能。该系统通过采用太阳能转化的电能，解决了无线无源传感器网络节点供电问题，节能环保，可以大大延长耗电设备的电池寿命，提高设备的稳定性和可靠性。

技术领域

本发明涉及一种面向传感网应用的自追踪太阳能收集系统。

背景技术

现阶段的无线传感器网络通常是集成了监测、控制以及无线通信的网络系统，节点数目庞大，节点分布密集。目前的节点通常使用微型电池供电，能量供给受限。而有限的能量供应严重影响了传感器网络的大规模推广应用。有效地从外部环境获取能量，对于低功耗的无线传感器网络具有重要意义，将可以再延长节点寿命同时减少网络维护成本。由此可知，设计一个高效、可靠的能量收集器显得尤为必要。

随着人们的环保意识越来越强，光伏发电系统的应用普遍受到社会重视，其原因在于它能提供用之不竭的可持续再生电能，并且几乎不对人类赖以生存的自然环境造成影响。目前市面上的太阳能收集转化效率还不够高，除开光伏发电材料的限制，较为关键的一个因素是太阳光存在着光照的间歇性、空间分布不断变化的特点，固定位置的电池板不能最大限度地接收太阳光的能量，同时相对高昂的发电装置成本也是制约其大规模应用的重要因素。研制具有实用价值的阳光随动系统以降低成本，是促进太阳能广泛应用的主要途径之一。

针对无线传感网络广泛利用和实现仍存在的供电需求，如何将太阳能供电技术与无线传感器网络结合，实现无线传感器网络有效利用太阳能，对于延长节点寿命、降低无线传感器的维护成本具有十分重要的意义，因此这已经成为传感器网络领域研究的热点。

发明内容

本发明的目的是提供一种面向传感网应用的自追踪太阳能收集系统，针对传感器节点能量收集效率低的缺点，能够提高太阳能收集器的光电转换效率，在一定程度上解决无线传感器网络节点的供电问题，有效地延长传感器网络节点寿命，提高网络节点的稳定性和可靠性，减少因更换、维护对传感器网络节点造成的节点数据丢失问题和人力资源损耗问题。

本发明的技术解决方案是：

一种面向传感网应用的自追踪太阳能收集系统，包括微型控制芯片、能量收集模块和状态检测模块，能量收集模块包括太阳能电池板、太阳能充电控制器、锂电池和姿态调整组件，锂电池采用可充电锂电池，太阳能电池板通过阳能充电控制器连接锂电池，太阳能电池板设于姿态调整组件上，姿态调整组件连接微型控制芯片，状态检测模块包括电量检测单元、光强探测模块和风速检测控制器，电量检测单元分别连接锂电池与微型控制芯片，微型控制芯片还连接光强探测模块，风速检测控制器与微型控制芯片连接，能量收集模块为整个面向传感网应用的自追踪太阳能收集系统提供电量，能量收集模块并向传感器节点输出电能。

进一步地，能量收集模块还包括电池电压检测模块，锂电池通过电池电压检测模块连接太阳能充放电控制器。

进一步地，能量收集模块还包括稳压模块，稳压模块的输入端口接太阳能充放电控制器的负载输出端，稳压模块的输出端口提供5伏电源为面向传感网应用的自追踪太阳能收集系统电，稳压模块的输出端口并为外部传感器节点供电。

进一步地，光强探测模块将光照的差值信息转化为电压模拟量的差值信息，微型控制芯片读取到差值信息进行计算后，获得太阳能电池板相对太阳光光线的角度信息，姿态调整组件采用舵机，微型控制芯片收到光强差别信号后发送姿态调整信号到姿态调整组件，姿态调整组件根据调整信号对太阳能电池板的俯仰角和水平角进行修正。