Анализ параметров энергопотребления и существующих технических решений автономных устройств связи и коммуникаций. Разработка алгоритма управления и структуры устройства электропитания. Разработка модуля контроля и управления. Сборка макета устройства.
Аннотация к работе
С каждым годом в мировой энергетике растет объем используемой энергии, полученной с помощью солнечных батарей. В связи с развитием технологий солнечных батарей и удешевлением их производства появилось множество электронных устройств в потребительском сегменте, использующих солнечную энергию. Благодаря солнечным батареям в таких местах можно зарядить электронные устройства связи и навигации. На основе анализа существующих моделей источников питания на основе солнечных батарей можно сделать вывод, что большинство подобных устройств обладают схожим функционалом и качеством. Такое положение дел вызвано тем, что для подобных устройств определен общий сценарий использования: они должны быть портативными и предназначены для зарядки маломощной нагрузки, например, спутниковых телефонов и портативных радиостанций.Данный уровень напряжения позволяет без опаски заряжать любое USB-устройство. Сила тока, в свою очередь, может отличаться - большинству устройств достаточно уровня 1А для стандартной зарядки (т.е. мощность потребления равна 5 Вт), однако повышение силы тока может ускорить процесс зарядки аккумулятора. Если устройство поддерживает технологию быстрой зарядки (QUALLCOMMQUICKCHARGE, ONEPLUSDASHCHARGE и т.д.), можно повысить ток до 2А при напряжении до 9В. энергопотребление связь коммуникация электропитание Многие заряжаемое по USB устройства поддерживают стандарты быстрой зарядки. Данная технология заряжает устройство током 1,6 А при напряжении 5 В.Как у любого другого устройства, у разрабатываемого автономного источника питания электронной аппаратуры на солнечных элементах существует область применения. Учитывая тот факт, что технические устройства находятся в постоянном развитие или постоянной разработке, то при выборе области применения устройства следует учитывать максимальную пользу и гарантию использования устройства. Так, например, в ситуациях, оторванных от внешнего мира, вне зоны покрытия операторов сотовой связи, но при срочной и обязательной связи, где нельзя использовать обыкновенные сотовые телефоны, приходят на выручку переносные радиостанции и спутниковые телефоны. Спутник, непосредственно, отвечает за прием и передачу сигнала абонентам, при этом спутник передает отчет о работе наземной станции. Если рассматривать геостационарные спутники, то по расстоянию нахождения от Земли, расположены они гораздо дальше (на геостационарной орбите (около 36000 км над уровнем моря), а сам спутник должен вращаться вокруг планеты с угловой скоростью, которая в свою очередь равна угловой скорости вращения Земли вокруг своей оси, следовательно, их зона охвата остается неизменной [6, 7].Рассмотрим процесс его заряда, чтобы на его основе разработать алгоритм управления устройством электропитания. Такой заряд небезопасен, так как может перезарядить аккумулятор.Более продуманные зарядные устройства работают по алгоритму, включающему в себя несколько этапов. Во время заряда специальные контроллеры осуществляют мониторинг физического состояния батареи, измеряя ее температуру и напряжение на ней. В зависимости от значений этих показателей контроллер определяет необходимый батарее ток заряда. При этом он сравнивает полученные с каналов измерения данные с контрольными значениями и тем самым контролирует подаваемый в аккумулятор ток питания.Исходя из этого, проанализируем данные об инсоляции и длительности дня по географическим районам России. Рассмотрим районирование РФ по инсоляции (рис. КПД солнечной батареи зависит от времени года и угла, под которым находится солнце, в среднем, значение колеблется от 13 до 17%. Исходя из требований к работе, величина максимальной мощности нагрузки Р составляет 10 Вт [14,15]. Установим, что максимальное время зарядки устройства будет составлять 4 часа, время разговора будет составлять 1 час, также введем длину светового дня, равную 14 часам и солнечную радиацию, равную 4 КВТ*ч/кв.м для средних широт и для северных и восточных регионов [16].В данном разделе дано описание структуры устройства электропитания и представлены схема контроллера АКБ и структурная схема устройства. Опытный образец состоит из платы, на которой расположены АЦП, ЦАП, источник опорного напряжения с однополярным питанием, транзистор и конденсаторы, также на плате расположены специальные кнопки. Солнечные батареи и аккумулятор подключаются через клеммники. Устройство электропитания работает следующим образом: Алгоритм управления устройством предусматривает контроль уровня заряда АКБ. Напряжение на аккумуляторе имеет функциональную связь с уровнем заряда.Компаратор удерживается в сбалансированном состоянии и конденсатор выборки получает сигнал HAVIN. Когда начинается преобразование (рис. ЦАП перераспределения заряда вместе с контрольной логикой используются для суммирования и вычитания фиксированных сумм заряда с конденсатора выборки для того, чтобы вернуть компаратор в сбалансированное состояние.
План
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1. Анализ параметров энергопотребления автономных устройств связи и коммуникаций
2. Анализ существующих технических решений автономных устройств питания электронной аппаратуры
3. Разработка алгоритма управления устройством электропитания
4. Разработка структуры устройства электропитания
4.1 Расчет энергетических параметров устройства электропитания
4.2 Состав и принцип действия устройства электропитания
5. Разработка модуля контроля и управления
5.1 Разработка измерительных каналов электрических режимов
5.2 Разработка программного модуля обработки результатов измерений для микроконтроллера
5.4 Разработка программного модуля микроконтроллера
6. Разработка и сборка макета устройства
7. Экспериментальные исследования макета устройства