[发明专利]基于太阳能-风能互补的WSN节点自供电系统

摘要

本发明公开了一种基于太阳能-风能互补的WSN节点自供电系统，系统主要包括太阳能采集模块、压电式垂直轴风能采集模块、超级电容储能模块和接口电路。其中，太阳能采集模块使用太阳能电池板采集环境中的光能，压电式垂直轴风能采集模块采集环境中的风能，超级电容模块将采集到的能量存储在超级电容中，接口电路为能量存储和WSN节点供电提供通道。另外，为了提高风能采集模块的采集效率并减小风向的影响，风能采集模块采用垂直轴压电式的方案。由于锂电池可充电次数有限，且环境能量采集过程中充放电频繁，系统中使用超级电容代替锂电池作为系统储能单元，可延长储能单元的寿命。本发明可采集坏境中的能量，无需人工更换电池、充电等维护，从而延长节点使用寿命，解决无线传感器网络的供能问题。

主权项

一种基于太阳能‑风能互补的WSN节点自供电系统，其特征在于该自供电系统包括太阳能采集模块、压电式垂直轴风能采集模块、接口电路和超级电容储能模块；太阳能采集模块用于采集环境中的太阳能并将其转化成电能，由安装在自供电系统外壳的太阳能电池板和二极管串联的构成；压电式垂直轴风能采集模块用于采集环境中的风能并将其转化成电能，包括扇叶、压电振子阵列和安装有凸轮的旋转轴；四个扇叶平行于旋转轴，关于旋转轴中心对称分布，且与旋转轴半径方向有夹角；压电振子阵列由以旋转轴为中心呈圆周分布的压电振子单元阵列组成，压电振子单元由弹性体和压电陶瓷组成，两者粘贴在一起；凸轮具有突起部分，该突起部分在凸轮旋转时能够拨动弹性体，使弹性体发生强迫振动，从而使压电陶瓷变形产生电流；接口电路的作用是为各个模块提供接口，其由太阳能输入模块、风能输入模块、电能存储接口和稳压模块几个部分组成；太阳能输入模块包含一个二极管以防止电流逆行；风能输入模块包括桥式整流电路和小容量存储单元，其中桥式整流电路将风能采集模块采集到的交流电转换成直流电，小容量存储单元由小容量电容和开关电路组成；电能存储接口将两个超级电容串联，稳压输出模块使输出电压满足WSN节点供电需求。