【《某太阳能和风能混合式供电电路系统总体设计案例》1600字】

某太阳能和风能混合式供电电路系统总体设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u31046某太阳能和风能混合式供电电路系统总体设计案例 1233161.1基于NB-IoT所设计的农业环境传感器节点介绍与分析 1266661.2太阳能和风能混合式供电电路的总体设计 31.1基于NB-IoT所设计的农业环境传感器节点介绍与分析由于我的太阳能与风能混合供电电路是为基于NB-IoT所设计的农业环境传感器节点所服务，因此先介绍基于NB-IoT所设计的农业环境传感器节点并分析该节点的供电需求为系统设计奠定基础。基于NB-IoT所设计的农业环境传感器节点微处理器部分采用的是STM32单片机作，以SHT30温湿度传感器作为温度采集模块，实时地采集温度，照度传感器B-LUX-V30B来检测光强以及红外吸收二氧化碳传感器JX-CO2-102检测CO2浓度，由这三个传感器实时采集大棚里的四个环境因子，并传送至微控制器。然后，微控制器对环境数据进行处理、显示以及发送给NB-IoT模块。手机通过APP软件和NB-IOT模块进行配置，以实现在手机及电脑等终端上实时远程查看相关环境数据。基于NB-IoT所设计的农业环境传感器节点的实物图如图1.1所示。图1.1基于NB-IoT所设计的农业环境传感器节点下面分模块详细的介绍基于NB-IoT所设计的农业环境传感器节点的各个模块的实际能耗以及整个系统的用电需求，为后期的硬件设计以及器材选型做好铺垫。农业大田的环境检测预设一天24小时内共检测24次即每一个小时检测1次，下面是一天各模块的能耗。（1）微处理器模块微处理器模块采用的是单片机STM32，他有很多种工作状态，自然电流消耗也大不相同。在工作模式下它的的电压电流分别为：5（V）、36（mA）。但是在待机模式时电流却下降到了3.2μA。工作一天消耗能量：5（V）×36×10-3（A）×6.5×60（s）×24＋5（V）×3.2×10-6（A）×[24（h）×60－6.5×24]×60（s）=1686.03（J）（2）温湿度采集模块基于NB-IoT所设计的农业环境传感器节点的温湿度采集模块采用的是型号为SHT30的温湿度传感器，它可以实时地采集温度。它的实物图如图1.1所示。它工作模式下电压电流分别为：5（V）、1（mA）。工作一天消耗能量：5（V）×1×10-3（A）×5（s）×24=0.6（J）图1.2温湿度传感器SHT30图1.3照度传感器B-LUX-V30B（3）照度采集模块照度传感器模块采用的是B-LUX-V30B型照度传感器，它可以实时地采集光照强度。它的实物图如图1.2所示。它工作模式下电压电流分别为：5（V）、0.7（mA）。工作一天消耗能量：5（V）×0.7×10-3（A）×5（s）×24=0.42（J）（4）红外吸收二氧化碳传感器模块红外吸收二氧化碳传感器模块采用的是二氧化碳传感器（JX-CO2-102）如图1.4所示。二氧化碳传感器（JX-CO2-102）的响应时间最大为30s，预热时间最长为1min，达到精度时则最长需要5min,在这个工作时间中平均最高耗电60mA。工作一天消耗能量：5（V）×60×10-3（A）×6.5×60（s）×24=2808（J）图1.4二氧化碳传感器JX-CO2-102（5）NB-IoT无线通信模块NB-IoT无线通信模块在省电模式下耗流3μA、空闲模式耗流2mA，射频接受状态时为60mA，射频发射状态时最高为280mA。工作一天消耗能量：5（V）×280×10-3（A）×1（s）×24＋5（V）×3×10-6（A）×24×60×60（s）=34.90（J）通过对各个模块的能耗分析现在可以计算出基于NB-IoT所设计的农业环境传感器节点的实际用电需求和储能需求。则每天消耗能量为：1686.03＋0.6＋0.42＋2808＋34.90=4529.95（J）1.2太阳能和风能混合式供电电路的总体设计通过对基于NB-IoT所设计的农业环境传感器节点的分析，根据其用电需求和每个模块详细能耗，我的毕业设计的太阳能发电模块主要采用9V2W多晶硅玻璃太阳能电池板作为主要的发电元件，它将太阳能转换为电能，再经过L7805CV芯片稳压后，通过TP4056锂电池充电管理芯片给锂电池进行充电，同样的风能发电模块的采用5V微型风力发电机作为辅助发电元件，它将风力资源转换为电能，也通过TP4056锂电池充电管理芯片给锂电池充电；充电管理模块具备防过充功能，实现过冲保护，自动停止充电；供电电路除了发电模块还设计了数据采集和数