曹佳棋 谷 爽 李如鹏

（山西师范大学物理与信息工程学院，山西 临汾 041004）

1 引言

无线传感器网络（WSN，Wireless Sensor Network）是由传感器节点构成的，能够实时感知外界环境并进行信息的采集和处理，进行信息的交互。而且由于其具有成本低、体积小等优点，被广泛应用于医疗、工业、环境等领域中。然而当传感器节点分布在广阔的丘陵地带、沙漠、建筑制造业地带时，其电池容量本身是有限的，也无法用物理连线为传感器节点提供能量[1]，因此持续稳定可靠的电源来源是大范围分布无线传感器网络所面临的一大技术挑战[2]。基于自然环境中太阳能丰富充足的事实[2]，本文提出基于WSN节点能量补给系统，将太阳能转化成电能储存至可充电锂电池中为WSN节点提供能量，延长无线传感器节点的寿命。

2 系统总体设计

系统总体框图如图1 所示。该系统由STM32F103C8T6最小系统所组成的控制电路、太阳能电池板、18650 锂电池，舵机和光照检测电路等部分组成。

图1 系统的总体框图

2.1 太阳能能量收集模块

太阳能电池板吸收光能后，可通过光生伏特效应把太阳光能直接转化为电能。同时，考虑到单块太阳能电池板产生电流较小，所以本设计采用多片电池板并联的方式，以期达到较好的充电效果。

2.2 电池充电储能模块

电池充电储能模块一般选择锂电池，本设计选用常见的18650锂电池。考虑到太阳能电池板产生的电流和电压不稳定无法直接给电池充电，因此选用YXA 50V 470uf电容将太阳能电池板产生的直流电储存起来，再充入锂电池。……