太陽能供電的低功耗野外檢測裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及數(shù)據(jù)采集技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種太陽能供電的低功耗野外檢測裝置，包括電源模塊、電源轉(zhuǎn)化模塊、傳感器、微處理器和無線模塊，電源模塊包括太陽能電池板、鋰電池、降壓模塊和電源選擇模塊，太陽能電池板給鋰電池進(jìn)行通電或通過降壓模塊直接供電，電源轉(zhuǎn)化模塊將電源模塊的供電電壓分別轉(zhuǎn)換成傳感器、微處理器和無線模塊的工作電壓。本實(shí)用新型使用雙路切換式供電模式并通過微處理器的IO口對各模塊進(jìn)行動態(tài)功耗管理，根據(jù)系統(tǒng)各模塊性能，動態(tài)地配置系統(tǒng)，使系統(tǒng)中各功能模塊處于滿足性能需求所需的最低功耗狀態(tài)，采用多分支電源網(wǎng)絡(luò)，對各部件的電源進(jìn)行單獨(dú)控制，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)省功耗的目的。
【專利說明】
太陽能供電的低功耗野外檢測裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及數(shù)據(jù)采集技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種太陽能供電的低功耗野外檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，越來越多領(lǐng)域需要采用野外檢測系統(tǒng)進(jìn)行檢測控制，現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的迅速發(fā)展，無線通訊使得遠(yuǎn)程監(jiān)控得到了發(fā)展。在野外，如果采用市電供電，就需要假設(shè)輸電線路，使得整個系統(tǒng)的成本提高。野外檢測系統(tǒng)方便、快捷、抗干擾能力強(qiáng)，但是如何保證長時間的電源供應(yīng)是一個問題。太陽能具有安全可靠、無噪聲、低污染等優(yōu)點(diǎn)，但是受到天氣影響較多，不宜單獨(dú)作為供電系統(tǒng)使用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型提供一種太陽能供電的低功耗野外檢測裝置，解決上述技術(shù)問題。
[0004]—種太陽能供電的低功耗野外檢測裝置，包括電源模塊、電源轉(zhuǎn)化模塊、傳感器、微處理器和無線模塊，電源模塊包括太陽能電池板、鋰電池、降壓模塊和電源選擇模塊，太陽能電池板給鋰電池進(jìn)行通電或者通過降壓模塊直接供電，電源選擇模塊適時選擇鋰電池供電和太陽能電池板直接供電，電源轉(zhuǎn)化模塊將電源模塊的供電電壓分別轉(zhuǎn)換成傳感器、微處理器和無線模塊的工作電壓，其中傳感器的電源轉(zhuǎn)換電路采用帶控制端的開關(guān)電源轉(zhuǎn)換芯片，其控制端通過微處理器的一個輸出1 口進(jìn)行控制，微處理器的該1 口輸出高電平，則傳感器得電，對數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣;微處理器的該1口輸出低電平，則傳感器不得電，處于休眠狀態(tài)，以此降低野外檢測裝置的主要功耗器件傳感器的能耗。
[0005]進(jìn)一步的，傳感器的電源轉(zhuǎn)換電路采用帶控制端的開關(guān)電源轉(zhuǎn)換芯片LT3436。
[0006]進(jìn)一步的，所述的微處理器采用超低功耗的16位單片機(jī)MSP430F247。
[0007]進(jìn)一步的，所述的無線模塊采用帶休眠模式的遠(yuǎn)距離無線傳輸模塊KYL-320L，無線模塊的休眠引腳通過微處理器的另一個輸出1 口進(jìn)行控制，無線模塊要向接收端發(fā)送數(shù)據(jù)時，微處理器將無線模塊的休眠引腳置高150ms之后，無線模塊進(jìn)入工作狀態(tài);數(shù)據(jù)發(fā)送完成后，微處理器將無線模塊的休眠引腳拉低，無線模塊進(jìn)入休眠模式。
[0008]進(jìn)一步的，太陽能電池板采用PWM降壓模式充電管理集成芯片CN3722給鋰電池進(jìn)行充電，芯片內(nèi)部具有低電壓鎖存電路，將監(jiān)測輸入電壓，當(dāng)輸入電壓低于6V時，內(nèi)部電路被關(guān)斷，充電器不工作，CN3722芯片進(jìn)入低功耗的睡眠模式。
[0009]本實(shí)用新型使用雙路切換式供電模式并通過微處理器的1口對各模塊進(jìn)行動態(tài)功耗管理，根據(jù)系統(tǒng)各模塊性能，動態(tài)地配置系統(tǒng)，使系統(tǒng)中各功能模塊處于滿足性能需求所需的最低功耗狀態(tài)，采用多分支電源網(wǎng)絡(luò)，對各部件的電源進(jìn)行單獨(dú)控制，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)省功耗的目的。
【附圖說明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型的組成框圖。
[0011 ]圖2為本實(shí)用新型傳感器電源轉(zhuǎn)換芯片的外部接線圖。
[0012]圖3為本實(shí)用新型的太陽能充電電路。
[0013]圖4為本實(shí)用新型的系統(tǒng)的低功耗運(yùn)行流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0015]一個檢測系統(tǒng)，離不開傳感器，一般的傳感器通常使用24V電源進(jìn)行供電。如果傳感器一直連續(xù)工作，那么供電系統(tǒng)的大部分電量將用于傳感器工作;而實(shí)際中，傳感器是隔一段時間采集一次數(shù)據(jù)的。太陽能具有安全可靠、無噪聲、低污染等優(yōu)點(diǎn)，但是受到天氣影響較多，不宜單獨(dú)作為供電系統(tǒng)使用。
[0016]—種太陽能供電的低功耗野外檢測裝置，如圖1所示，包括電源模塊、電源轉(zhuǎn)化模塊、傳感器、微處理器和無線模塊，電源模塊包括太陽能電池板、鋰電池、降壓模塊和電源選擇模塊，太陽能電池板給鋰電池進(jìn)行通電或者通過降壓模塊直接供電，電源選擇模塊適時選擇鋰電池供電和太陽能電池板直接供電，電源轉(zhuǎn)化模塊將電源模塊的供電電壓分別轉(zhuǎn)換成傳感器、微處理器和無線模塊的工作電壓，其中傳感器的電源轉(zhuǎn)換電路采用帶控制端的開關(guān)電源轉(zhuǎn)換芯片，其控制端通過微處理器的一個輸出1 口進(jìn)行控制，微處理器的該1 口輸出高電平，則傳感器得電，對數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣;微處理器的該1口輸出低電平，則傳感器不得電，處于休眠狀態(tài)，以此降低野外檢測裝置的主要功耗器件傳感器的能耗。
[0017]在陽光充足的情況下，太陽能電池板直接為系統(tǒng)供電，同時給鋰電池充電；在陰雨天氣，由鋰電池為系統(tǒng)供電;供電方式的選擇由電源選擇電路仲裁。太陽能電池板的電壓與鋰電池的電壓相差比較大，因此需要先進(jìn)行降壓處理。
[0018]傳感器的電源轉(zhuǎn)換電路采用帶控制端的開關(guān)電源轉(zhuǎn)換芯片LT3436，本身電源轉(zhuǎn)換效率比較高，在休眠的情況下，電流只有ΙΙμΑ，其外部接線圖如圖2所示。
[0019]根據(jù)低功耗的設(shè)計原則，所述的微處理器同樣采用超低功耗的16位單片機(jī)MSP430F247，其主頻在lMHz/2.2V時，工作電壓只有270μ??；待機(jī)模式下，電流消耗僅為0.8μA。
[0020]進(jìn)一步的，所述的無線模塊采用帶休眠模式的遠(yuǎn)距離無線傳輸模塊KYL-320L，無線模塊的休眠引腳通過微處理器的另一個輸出1 口進(jìn)行控制，無線模塊要向接收端發(fā)送數(shù)據(jù)時，微處理器將無線模塊的休眠引腳置高150ms之后，無線模塊進(jìn)入工作狀態(tài);數(shù)據(jù)發(fā)送完成后，微處理器將無線模塊的休眠引腳拉低，無線模塊進(jìn)入休眠模式。
[0021]進(jìn)一步的，太陽能電池板采用HVM降壓模式充電管理集成芯片CN3722給鋰電池進(jìn)行充電，其充電電路如圖3所示，芯片內(nèi)部具有低電壓鎖存電路，將監(jiān)測輸入電壓，當(dāng)輸入電壓低于6V時，內(nèi)部電路被關(guān)斷，充電器不工作，CN3722芯片進(jìn)入低功耗的睡眠模式。當(dāng)充電管理集成芯片CN3722進(jìn)入睡眠模式時，電池的消耗非常小，有利于延長電池的使用時間。
[0022]系統(tǒng)的低功耗運(yùn)行流程圖如圖4所示，系統(tǒng)不工作時，要使單片機(jī)工作在突發(fā)狀態(tài)，大部分時間處于低功耗模式下;系統(tǒng)上電，單片機(jī)完成初始化之后，進(jìn)入低功耗模式，再次之前，傳感器的電源被斷開，無線模塊處于休眠狀態(tài)，只有定時器中斷喚醒MSP430F247后，才觸發(fā)CPU運(yùn)行，傳感器電源被開啟，無線模塊被喚醒，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和發(fā)送。采樣周期越長，系統(tǒng)低功耗時間就越長，節(jié)省能量就越多。
[0023]以上所述，僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種太陽能供電的低功耗野外檢測裝置，其特征在于:包括電源模塊、電源轉(zhuǎn)化模塊、傳感器、微處理器和無線模塊，電源模塊包括太陽能電池板、鋰電池、降壓模塊和電源選擇模塊，太陽能電池板給鋰電池進(jìn)行通電或通過降壓模塊直接供電，電源選擇模塊適時選擇鋰電池供電或太陽能電池板直接供電，電源轉(zhuǎn)化模塊將電源模塊的供電電壓分別轉(zhuǎn)換成傳感器、微處理器和無線模塊的工作電壓，其中傳感器的電源轉(zhuǎn)換電路采用帶控制端的開關(guān)電源轉(zhuǎn)換芯片，其控制端通過微處理器的一個輸出1 口進(jìn)行控制，微處理器的該1 口輸出高電平，則傳感器得電，對數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣;微處理器的該1 口輸出低電平，則傳感器不得電，處于休眠狀態(tài)，以此降低野外檢測裝置的主要功耗器件傳感器的能耗。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能供電的低功耗野外檢測裝置，其特征在于:傳感器的電源轉(zhuǎn)換電路采用帶控制端的開關(guān)電源轉(zhuǎn)換芯片LT3436。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽能供電的低功耗野外檢測裝置，其特征在于:所述的微處理器采用超低功耗的16位單片機(jī)MSP430F247。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽能供電的低功耗野外檢測裝置，其特征在于:所述的無線模塊采用帶休眠模式的遠(yuǎn)距離無線傳輸模塊KYL-320L，無線模塊的休眠引腳通過微處理器的另一個輸出1口進(jìn)行控制，無線模塊要向接收端發(fā)送數(shù)據(jù)時，微處理器將無線模塊的休眠引腳置高150ms之后，無線模塊進(jìn)入工作狀態(tài);數(shù)據(jù)發(fā)送完成后，微處理器將無線模塊的休眠引腳拉低，無線模塊進(jìn)入休眠模式。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽能供電的低功耗野外檢測裝置，其特征在于:太陽能電池板采用Pmi降壓模式充電管理集成芯片CN3722給鋰電池進(jìn)行充電，芯片內(nèi)部具有低電壓鎖存電路，將監(jiān)測輸入電壓，當(dāng)輸入電壓低于6V時，內(nèi)部電路被關(guān)斷，充電器不工作，CN3722芯片進(jìn)入低功耗的睡眠模式。
【文檔編號】G08C17/02GK205596356SQ201620238149
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年3月23日
【發(fā)明人】楊榮金, 李秀紅, 黃天戍
【申請人】安徽京師方圓信息技術(shù)有限公司