物联网中的光纤供能传感系统设计与实现

摘要

采用光纤供能技术,即高能量激光束经过抗电磁干扰的光纤链路传输,并通过光伏能量转换器(PPC)转换为电能后以安全地驱动传感节点,从而构建了恶劣环境下的物联网传感系统。设计了阻抗匹配跟踪方法使PPC在连接任意负载时尽可能地输出最大电功率,从而提高了供能效率;基于此方法实现的电源管理器对能量进行存储,并为传感节点提供合适的驱动电压;进而,设计了简单可靠的自定义通信协议以调节传感节点的工作模式,从而降低传感节点功耗而提高系统的应用能力。在构建的光纤供能传感系统中,PPC在1.5 W的入射光功率下最大可输出555mW的稳定电功率,有效光电转换效率达到37%。传感系统可以稳定地在2km范围的复杂环境下采集、处理与显示传感信息,为安全可靠的物联网传感技术提供了新颖的解决方案。