1.引言
無線傳感網(wǎng)絡(luò)是新一代的傳感器網(wǎng)絡(luò)，具有非常廣泛的應(yīng)用范圍。傳感網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)一般由傳感器模塊、處理器模塊、無線通訊模塊、電源模塊構(gòu)成。其中電源模塊決定著該節(jié)點(diǎn)的生命周期的長短，目前，一般用高性能的電池作為電源，然而電池用完需要更換，這會(huì)增加系統(tǒng)的維護(hù)成本。太陽能供電不僅解決了野外長時(shí)間無人監(jiān)護(hù)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的供電問題，還具有供電持久，節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用前景。本文設(shè)計(jì)了一種高效的太陽能供電電源，用來給無線節(jié)點(diǎn)供電，以保證該系統(tǒng)能夠長時(shí)間工作，而不需要更換電池。經(jīng)過整機(jī)測試，該電源成功運(yùn)用在由Atmega16A，nRF905和SHT11組成的無線傳感系統(tǒng)中，經(jīng)測試，系統(tǒng)能夠正常可靠工作。
2.系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)
本文中太陽能供電的無線傳感系統(tǒng)：由電源部分、傳感器部分、無線收發(fā)部分、處理器部分構(gòu)成。電源部分為整個(gè)系統(tǒng)供電；傳感器部分用來測量溫濕度；收發(fā)部分用來進(jìn)行無線數(shù)據(jù)的收發(fā)；處理器部分用來控制傳感器部分，收發(fā)部分，以及對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。接受部分把接收到的數(shù)據(jù)傳給PC機(jī)終端。系統(tǒng)電路的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
3.無線收發(fā)模塊nRF905
nRF905是挪威Nordic公司的產(chǎn)品。該芯片采用1.9~3.6V供電，具有433/868/915MHz三波段載波頻率。具有特有的ShockBurst信號(hào)發(fā)射模式和發(fā)射信號(hào)載波監(jiān)測功能，可有效避免數(shù)據(jù)沖突，能夠很容易地通過SPI接口進(jìn)行編程配置。電流消耗很低，在發(fā)射功率為-10dBm時(shí)，發(fā)射電流為11mA，接收電流為12.5mA，nRF905特別突出的優(yōu)點(diǎn)是：該模塊電路設(shè)計(jì)簡單，需要的外圍器件少，不工作時(shí)可以進(jìn)入休眠狀態(tài)，功耗很低。
4.溫濕度傳感器SHT11
SHT11是瑞士Sensirion公司生產(chǎn)的具有I2C總線接口的單片全校準(zhǔn)數(shù)字式相對(duì)濕度和溫度傳感器。測溫范圍：-40~123℃，精度為0.5℃，測濕范圍：0~100%RH，精度為3%RH；電流消耗極低，測量時(shí)為550μA，平均為28μA.在測量結(jié)束后，SHT11會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)入休眠模式，以便節(jié)能，非常適合低功耗的場合。
5.供電部分設(shè)計(jì)
5.1 太陽能電池板的選擇
太陽能電池板主要分為單晶硅和雙晶硅兩種，單晶硅太陽板的轉(zhuǎn)換效率比較高，但是加工工藝要求高，價(jià)格也高，多晶硅太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率低，成本較低，出于成本考慮，選擇多晶硅的太陽能電池板。由于選用的電源管理芯片BQ25504的輸入功率范圍在0~300mW之間，輸入電壓在0~5.5V，所以可以選用300mW，輸出電壓為2V，短路電流為150mA，尺寸為6cm×6cm的多晶硅太陽能電池板。