森林树木电能采集存储电路设计与能耗分析

发布时间：2017-05-14 11:01

  本文关键词：森林树木电能采集存储电路设计与能耗分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：环境能量收集技术日益成熟,为解决无线传感器供电难题开辟了新途径。在树木内部与土壤之间存在微弱电压,若将此电能蓄积起来,充当无线传感器网络的电源,从而节点将实现就地取电,用之于林,不再受电源限制。本文探讨了将该树木电能采集、存储到锂电池中的方法,设计出一套完整的树木电能采集存储电路系统。包括两种不同升压方案,选用两种不同升压要求的低输入、低损耗升压芯片S8353D50和LTC3108。对电路系统进行了一系列对比测试及能耗计算分析。理论设计出一种适用于森林环境的无线传感器网络节点,并通过能耗计算和分析验证了通过合理的参数设置和充电控制,本文所设计的树木电能采集存储电路系统能够成功收集、升高和存储树木能量,并驱动无线传感器网络进行日常工作。最后,基于设计和能量损耗情况研制了树木电能采集存储装置。本文所涉及新的环境能量——树木电能,在一定程度上延长无线传感器网络节点在森林中的使用周期和续航能力。对改进森林环境中无线传感器网络的供电方法具有现实意义。
【关键词】：树木电能 DC-DC升压电路 充电管理 无线传感器网络 能耗分析
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM619;TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 绪论7-15
• 1.1. 研究背景及论文来源7
• 1.2. 研究目的及意义7-9
• 1.3. 国内外研究现状9-12
• 1.3.1. 能量采集技术与自供电无线传感器络9-10
• 1.3.2. 能量收集技术国内外研究状况10-11
• 1.3.3. 树木电能收集技术的研究状况11-12
• 1.4. 本文的研究内容及组织结构12-15
• 1.4.1. 本文的研究内容12
• 1.4.2. 本文的组织结构12-15
• 2. 树木电能的采集与特性15-19
• 2.1. 树木电能的产生原理15
• 2.2. 树木电能的采集与特性15-18
• 2.3. 本章小结18-19
• 3. 树木电能采集存储电路系统设计19-31
• 3.1. 电路系统设计原则19
• 3.2. 电路整体设计19-21
• 3.3. 电路系统关键环节具体说明21-28
• 3.3.1. 超级电容21-23
• 3.3.2. 充电泵电路23-24
• 3.3.3. DC-DC升压电路24-26
• 3.3.4. 充电管理电路26-28
• 3.4. 电路PCB板设计28-29
• 3.5. 本章小结29-31
• 4. 树木电能采集存储电路系统性能测试31-49
• 4.1. 树木电能的观测和采集31-34
• 4.2. 充电泵电路升压实验34-35
• 4.3. DC-DC升压升压能力测试35-42
• 4.4. 低功耗无线传感器网络节点设计42-44
• 4.5. 锂电池充放电性能测试44-48
• 4.6. 本章小结48-49
• 5. 树木电能采集存储装置49-55
• 5.1. 装置内部结构说明50-51
• 5.1.1. 超级电容模块50-51
• 5.1.2. 升压及充电管理电路模块51
• 5.2. 装置外部结构与功能51-53
• 5.2.1. 树电采集输入端51-52
• 5.2.2. 开关52
• 5.2.3. 输出取电端52-53
• 5.3. 参数说明53-55
• 6. 总结与展望55-57
• 6.1. 工作成果与总结55
• 6.2. 不足之处及展望55-57
• 参考文献57-60
• 个人简介60-61
• 导师简介61-62
• 获得成果目录62-63
• 致谢63-64
• 附录 设计图及试验照64-67

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本文编号：364956