研究目的
通过实验证明,在室内场景中利用人造光收集能量,可使无线传感器网络(WSN)设备实现能量自给,从而延长物联网应用中的设备使用寿命并降低维护成本。
研究成果
该论文得出结论:在室内环境中,采用100mAh电池、光伏电池及bq25504升压转换器,通过人工光源能量收集技术,当传输周期为10秒或更长时,可为无线传感器网络节点实现永久供电。与非能量收集方案相比,这显著延长了设备使用寿命,支持物联网应用的能源自给。未来研究应探索其他光源类型及距离条件。
研究不足
实验仅限于特定室内条件,光源与光伏电池之间保持固定距离(25厘米),且仅使用一种人工光源(台灯)。该研究未探索其他光源(如荧光灯)或不同距离的情况,无线传感器网络节点的运行也受限于预定义场景。升压转换器的VBAT OK阈值可能会在高功耗模式下限制性能。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用包含光伏电池、升压转换器和可充电纽扣电池的能量收集??椋‥H模块)为无线传感器网络(WSN)源节点供电的实验装置,并设置无能量收集的基准装置进行对比。实验在台灯人工光源的室内环境中进行。
2:样本选择与数据来源:
测试两种容量(50mAh和100mAh)的可充电纽扣电池,WSN节点采用Zolertia Z1设备,通过树莓派采集电池电压及节点运行数据。
3:实验设备与材料清单:
设备包括Zolertia Z1 WSN节点、树莓派3、松下VL系列可充电纽扣电池(50mAh/100mAh)、德州仪器bq25504升压转换器评估???、PowerFilm Solar MP3-25光伏电池及50W/400流明台灯;材料包含连接用线缆与焊接部件。
4:松下VL系列可充电纽扣电池(50mAh/100mAh)、德州仪器bq25504升压转换器评估??椤owerFilm Solar MP3-25光伏电池及50W/400流明台灯;材料包含连接用线缆与焊接部件。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:基准装置将电池直接连接WSN源节点,在无活动、计算(无限循环递增序号)及计算加传输(每5秒发送数据)三种场景下监测电压随时间变化;光伏装置使用EH??榇钆渚嗵ǖ?5cm(500勒克斯照度)的光伏电池采集光能,测试不同传输周期(如5秒/10秒)的相似场景,通过WSN辅助节点采集电压数据并存储至树莓派。
5:数据分析方法:
生成电压-时间曲线对比不同装置与场景下的电池放电速率,重点分析是否实现持续供电(以电压水平长期稳定为判定标准)。
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