Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Wie kann ein Backbone aus Sensorknoten dauerhaft versorgt werden?

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "Wie kann ein Backbone aus Sensorknoten dauerhaft versorgt werden?"—  Präsentation transkript:

1 Entwicklung einer solarbasierten Energieversorgung für IRIS-Sensorknoten

2 Wie kann ein Backbone aus Sensorknoten dauerhaft versorgt werden?
Motivation Wie kann ein Backbone aus Sensorknoten dauerhaft versorgt werden? Idee: Mit Sonnenenergie und einer Solarzelle Autark Ausgereifte Technologie Vielzahl von Modultypen verfügbar Flexibler Anbringungsort Deshalb: Entwicklung einer solarbasierten Energieversorgung

3 Anforderungen an die Energieversorgung Das entwickelte Konzept
Inhalt Anforderungen an die Energieversorgung Das entwickelte Konzept Stand der Arbeit Nächste Schritte

4 Ausfallsicherheit auch während Wintermonaten
Anforderungen Ausfallsicherheit auch während Wintermonaten Betrieb innerhalb eines weiten Temperaturbereiches von -20°C bis +50°C Gute Handhabbarkeit der Energieversorgung Hohe Langlebigkeit und Zuverlässigkeit der Energieversorgung An verschiedene Energieverbräuche anpassbar

5 Sensorknoten im Backbonenetz
Konzept Solarzelle Energiespeicher Ladeschaltung/ Laderegler Anforderungen der Sensorknoten im Backbonenetz

6 Konzept IRIS Knoten Solarpanel I/O ADC Versorgung Pufferkondensator
Unenn: 3,9V Uleerlauf: 4,9 V I/O ADC Versorgung IRIS Knoten Pufferkondensator Aufwärts-Wandler In: 3,6 V – 4,9 V Out: 4,2 V- 5,1 V Imax: 200 mA Abwärts-Wandler In: 3,8 V – 5,1 V Out: 2,0 V – 3,3 V Iout: 30 mA Blei-Gel-Akku 2 x 2,0 V Ubatt: 3,8 V – 5,1 V Kapazität: 2,5 Ah Energiepfade Steuerpfade und Kontrollsignale

7 Konzept IRIS Knoten Solarpanel I/O ADC Versorgung Pufferkondensator
Unenn: 3,9V Uleerlauf: 4,9 V I/O ADC Versorgung IRIS Knoten Pufferkondensator Aufwärts-Wandler In: 3,6 V – 4,9 V Out: 4,2 V- 5,1 V Imax: 200 mA Abwärts-Wandler In: 3,8 V – 5,1 V Out: 2,0 V – 3,3 V Iout: 30 mA Blei-Gel-Akku 2 x 2,0 V Ubatt: 3,8 V – 5,1 V Kapazität: 2,5 Ah Energiepfade Steuerpfade und Kontrollsignale

8 Konzept IRIS Knoten Solarpanel I/O ADC Versorgung Pufferkondensator
Unenn: 3,9V Uleerlauf: 4,9 V I/O ADC Versorgung IRIS Knoten Pufferkondensator Aufwärts-Wandler In: 3,6 V – 4,9 V Out: 4,2 V- 5,1 V Imax: 200 mA Abwärts-Wandler In: 3,8 V – 5,1 V Out: 2,0 V – 3,3 V Iout: 30 mA Blei-Gel-Akku 2 x 2,0 V Ubatt: 3,8 V – 5,1 V Kapazität: 2,5 Ah Energiepfade Steuerpfade und Kontrollsignale

9 Konzept IRIS Knoten Solarpanel I/O ADC Versorgung Pufferkondensator
Unenn: 3,9V Uleerlauf: 4,9 V I/O ADC Versorgung IRIS Knoten Pufferkondensator Aufwärts-Wandler In: 3,6 V – 4,9 V Out: 4,2 V- 5,1 V Imax: 200 mA Abwärts-Wandler In: 3,8 V – 5,1 V Out: 2,0 V – 3,3 V Iout: 30 mA Blei-Gel-Akku 2 x 2,0 V Ubatt: 3,8 V – 5,1 V Kapazität: 2,5 Ah Energiepfade Steuerpfade und Kontrollsignale

10 Konzept IRIS Knoten Solarpanel I/O ADC Versorgung Pufferkondensator
Unenn: 3,9V Uleerlauf: 4,9 V I/O ADC Versorgung IRIS Knoten Pufferkondensator Aufwärts-Wandler In: 3,6 V – 4,9 V Out: 4,2 V- 5,1 V Imax: 200 mA Abwärts-Wandler In: 3,8 V – 5,1 V Out: 2,0 V – 3,3 V Iout: 30 mA Blei-Gel-Akku 2 x 2,0 V Ubatt: 3,8 V – 5,1 V Kapazität: 2,5 Ah Energiepfade Steuerpfade und Kontrollsignale

11 Konzept IRIS Knoten Solarpanel I/O ADC Versorgung Pufferkondensator
Unenn: 3,9V Uleerlauf: 4,9 V I/O ADC Versorgung IRIS Knoten Pufferkondensator Aufwärts-Wandler In: 3,6 V – 4,9 V Out: 4,2 V- 5,1 V Imax: 200 mA Abwärts-Wandler In: 3,8 V – 5,1 V Out: 2,0 V – 3,3 V Iout: 30 mA Blei-Gel-Akku 2 x 2,0 V Ubatt: 3,8 V – 5,1 V Kapazität: 2,5 Ah Energiepfade Steuerpfade und Kontrollsignale

12 Konzept IRIS Knoten Solarpanel I/O ADC Versorgung Pufferkondensator
Unenn: 3,9V Uleerlauf: 4,9 V Temperatur- kompensation I/O ADC Versorgung IRIS Knoten Einstellen der Ladespannung Pufferkondensator Aufwärts-Wandler In: 3,6 V – 4,9 V Out: 4,2 V- 5,1 V Imax: 200 mA Abwärts-Wandler In: 3,8 V – 5,1 V Out: 2,0 V – 3,3 V Iout: 30 mA Blei-Gel-Akku 2 x 2,0 V Ubatt: 3,8 V – 5,1 V Kapazität: 2,5 Ah Energiepfade Steuerpfade und Kontrollsignale

13 Konzept IRIS Knoten Solarpanel Kontroll- schaltung Bypass
Unenn: 3,9V Uleerlauf: 4,9 V Temperatur- kompensation Kontroll- schaltung Bypass Kontrolsig. I/O ADC Versorgung IRIS Knoten Einstellen der Ladespannung Pufferkondensator Aufwärts-Wandler In: 3,6 V – 4,9 V Out: 4,2 V- 5,1 V Imax: 200 mA Abwärts-Wandler In: 3,8 V – 5,1 V Out: 2,0 V – 3,3 V Iout: 30 mA Blei-Gel-Akku 2 x 2,0 V Ubatt: 3,8 V – 5,1 V Kapazität: 2,5 Ah Energiepfade Steuerpfade und Kontrollsignale

14 Konzept IRIS Knoten Solarpanel Kontroll- schaltung Bypass
Unenn: 3,9V Uleerlauf: 4,9 V Temperatur- kompensation Kontroll- schaltung Bypass Kontrolsig. I/O ADC Versorgung IRIS Knoten Einstellen der Ladespannung Pufferkondensator Aufwärts-Wandler In: 3,6 V – 4,9 V Out: 4,2 V- 5,1 V Imax: 200 mA Abwärts-Wandler In: 3,8 V – 5,1 V Out: 2,0 V – 3,3 V Iout: 30 mA Blei-Gel-Akku 2 x 2,0 V Ubatt: 3,8 V – 5,1 V Kapazität: 2,5 Ah Energiepfade Steuerpfade und Kontrollsignale

15 Konzept IRIS Knoten Solarpanel Kontroll- schaltung Bypass
Unenn: 3,9V Uleerlauf: 4,9 V Temperatur- kompensation Kontroll- schaltung Bypass Notfall Batterie z.B. 2 X 1,5 V Trockenbatterie NiMh, Li Kontrolsig. Ein/Aus I/O ADC Versorgung IRIS Knoten Einstellen der Ladespannung Pufferkondensator Aufwärts-Wandler In: 3,6 V – 4,9 V Out: 4,2 V- 5,1 V Imax: 200 mA Abwärts-Wandler In: 3,8 V – 5,1 V Out: 2,0 V – 3,3 V Iout: 30 mA Blei-Gel-Akku 2 x 2,0 V Ubatt: 3,8 V – 5,1 V Kapazität: 2,5 Ah Energiepfade Steuerpfade und Kontrollsignale

16 Konzept IRIS Knoten Solarpanel Kontroll- schaltung Bypass
Unenn: 3,9V Uleerlauf: 4,9 V Temperatur- kompensation Kontroll- schaltung Bypass Notfall Batterie z.B. 2 X 1,5 V Trockenbatterie NiMh, Li Kontrolsig. Ein/Aus I/O ADC Versorgung IRIS Knoten Einstellen der Ladespannung Pufferkondensator Aufwärts-Wandler In: 3,6 V – 4,9 V Out: 4,2 V- 5,1 V Imax: 200 mA Abwärts-Wandler In: 3,8 V – 5,1 V Out: 2,0 V – 3,3 V Iout: 30 mA Blei-Gel-Akku 2 x 2,0 V Ubatt: 3,8 V – 5,1 V Kapazität: 2,5 Ah Energiepfade Steuerpfade und Kontrollsignale Temperatursensor

17 Konzept IRIS Knoten IRIS Knoten Zustände: Interessante Spannungen:
1. Laden aktiv 2. Akku ist tiefentladen 3. Akku ist fast voll 4. Bypass aus der Solarzelle Solarpanel Unenn: 3,9V Uleerlauf: 4,9 V Temperatur- kompensation Kontroll- schaltung Bypass Notfall Batterie z.B. 2 X 1,5 V Trockenbatterie NiMh, Li Kontrolsig. Ein/Aus I/O ADC Versorgung IRIS Knoten I²C ADC Versorgung IRIS Knoten Interessante Spannungen: 1. Solarzellen-Spannung 2. Akkuspannung 3. Spannung des IRIS-Knotens 4. Spannung der Pufferbatterie Zustände Einstellen der Ladespannung Spannungen Pufferkondensator Aufwärts-Wandler In: 3,6 V – 4,9 V Out: 4,2 V- 5,1 V Imax: 200 mA Abwärts-Wandler In: 3,8 V – 5,1 V Out: 2,0 V – 3,3 V Iout: 30 mA Blei-Gel-Akku 2 x 2,0 V Ubatt: 3,8 V – 5,1 V Kapazität: 2,5 Ah Energiepfade Steuerpfade und Kontrollsignale Temperatursensor

18 Features der Energieversorgung
Stand alone: Zur Funktion ist keine Software erforderlich, lediglich zur Kontrolle des Status Integrierbar: Die Platine ist an den IRIS-Knoten ansteckbar und ermöglicht weiterhin das Anstecken zusätzlicher Erwiterungsboards Guter Wirkungsgrad: Erreichbar durch die Arbeitspunktoptimierung der Solarzelle und der Verwendung von Schaltwandlern sowie eine niedrige Stromaufnahme der Gesamtschaltung

19 Features der Energieversorgung
Ausfallsicherheit: Durch eine Notfallbatterie kann die Ausfallsicherheit erhöht werden Skalierbar: Die Energieversorgung kann an andere Energieverbräuche angepasst werden I²C-Interface: Sämtliche Zustände und Spannungen sind über eine I²C-Schnittstelle auslesbar  nur ein ADC-Pin wird somit benötigt

20 Stand der Arbeit

21 Inbetriebnahme abschliessen Labortests
Nächste Schritte Inbetriebnahme abschliessen Labortests Dauertests mit Datenübertragung und Speicherung in MySQL Bewerten der Testergebnisse

22 Vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit!


Herunterladen ppt "Wie kann ein Backbone aus Sensorknoten dauerhaft versorgt werden?"

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen