🌿 农业环境监测站·电源管理实战
30章
⚡ 从入门到部署 · 友好色系
1
课程导论
农业环境监测站为什么需要专门的电源管理？课程目标与学习路径。
2
电源系统架构
监测站整体供电拓扑（太阳能+锂电池+备用电源）。
3
核心器件选型
太阳能板、MPPT控制器、锂电池、LDO与DCDC芯片选型要点。
4
电池特性与保护
锂电池充放电曲线、过充/过放/过流保护原理。
5
电量监测技术
基于MAX17048/DS2784的库仑计电量检测方案。
6
低功耗设计原则
MCU休眠模式、外设电源门控、间歇性工作策略。
7
电源路径管理
理想二极管与负载开关实现主备电源无缝切换。
8
电压转换实战
12V转5V、5V转3.3V、3.3V转1.8V电路设计与效率对比。
9
太阳能充电电路
CN3791/TP4056充电芯片应用与散热设计。
10
MPPT算法入门
扰动观察法原理与在STM32上的轻量级实现。
11
电源监控ADC
利用STM32内部ADC采集电池电压、电流、温度。
12
I2C通信读取电量计
基于HAL库的MAX17048驱动编写。
13
电源状态机设计
充电态、放电态、低电告警、保护态的状态转换。
14
低功耗定时唤醒
RTC定时唤醒+ADC采样+数据发送的完整流程。
15
电源管理PCB布局
大电流走线、散热过孔、模拟与数字分区。
16
电磁兼容(EMC)考量
DC-DC纹波抑制、TVS管选型、滤波电容配置。
17
电池均衡技术
被动均衡与主动均衡在农业场景下的取舍。
18
远程电源控制
通过4G/NB-IoT模块远程开关机与复位。
19
电源故障诊断
电压跌落检测、电池内阻估算、健康状态评估。
20
热管理实战
MOS管散热计算、温度传感器布局、降额策略。
21
固件升级不掉电
Bootloader设计确保升级过程中电源不中断。
22
电源管理单元(PMU)集成
选用AXP202/PMIC芯片简化设计。
23
多传感器供电时序
土壤、气象、摄像头等传感器上电顺序控制。
24
电源效率测试
使用电子负载与功率计测量系统各工况效率。
25
电池寿命估算
基于日均功耗与电池容量的理论计算与实测验证。
26
环境适应性设计
宽温范围(-40~85℃)、防水防尘对电源的影响。
27
安全与认证
UL/CE/FCC认证对电源部分的要求与整改经验。
28
案例实战
某大田监测站电源系统从设计到部署的全流程复盘。
29
常见故障排查
不上电、频繁重启、续航不足等问题的系统排查法。
30
课程总结与进阶
从监测站到智慧农业能源互联网的展望。