太陽能供電的低功耗野外檢測裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及數據采集技術領域，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行通電或通過降壓模塊直接供電，電源轉化模塊將電源模塊的供電電壓分別轉換成傳感器、微處理器和無線模塊的工作電壓。本實用新型使用雙路切換式供電模式并通過微處理器的IO口對各模塊進行動態功耗管理，根據系統各模塊性能，動態地配置系統，使系統中各功能模塊處于滿足性能需求所需的最低功耗狀態，采用多分支電源網絡，對各部件的電源進行單獨控制，從而實現節省功耗的目的。
【專利說明】
太陽能供電的低功耗野外檢測裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及數據采集技術領域，尤其是一種太陽能供電的低功耗野外檢測裝置。
【背景技術】
[0002]隨著工業的不斷發展，越來越多領域需要采用野外檢測系統進行檢測控制，現代網絡和通信技術的迅速發展，無線通訊使得遠程監控得到了發展。在野外，如果采用市電供電，就需要假設輸電線路，使得整個系統的成本提高。野外檢測系統方便、快捷、抗干擾能力強，但是如何保證長時間的電源供應是一個問題。太陽能具有安全可靠、無噪聲、低污染等優點，但是受到天氣影響較多，不宜單獨作為供電系統使用。
【實用新型內容】
[0003]本實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，電源轉化模塊將電源模塊的供電電壓分別轉換成傳感器、微處理器和無線模塊的工作電壓，其中傳感器的電源轉換電路采用帶控制端的開關電源轉換芯片，其控制端通過微處理器的一個輸出1 口進行控制，微處理器的該1 口輸出高電平，則傳感器得電，對數據進行采樣;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，以此降低野外檢測裝置的主要功耗器件傳感器的能耗。
[0005]進一步的，傳感器的電源轉換電路采用帶控制端的開關電源轉換芯片LT3436。
[0006]進一步的，所述的微處理器采用超低功耗的16位單片機MSP430F247。
[0007]進一步的，所述的無線模塊采用帶休眠模式的遠距離無線傳輸模塊KYL-320L，無線模塊的休眠引腳通過微處理器的另一個輸出1 口進行控制，無線模塊要向接收端發送數據時，微處理器將無線模塊的休眠引腳置高150ms之后，無線模塊進入工作狀態;數據發送完成后，微處理器將無線模塊的休眠引腳拉低，無線模塊進入休眠模式。
[0008]進一步的，太陽能電池板采用PWM降壓模式充電管理集成芯片CN3722給鋰電池進行充電，芯片內部具有低電壓鎖存電路，將監測輸入電壓，當輸入電壓低于6V時，內部電路被關斷，充電器不工作，CN3722芯片進入低功耗的睡眠模式。
[0009]本實用新型使用雙路切換式供電模式并通過微處理器的1口對各模塊進行動態功耗管理，根據系統各模塊性能，動態地配置系統，使系統中各功能模塊處于滿足性能需求所需的最低功耗狀態，采用多分支電源網絡，對各部件的電源進行單獨控制，從而實現節省功耗的目的。
【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型的組成框圖。
[0011 ]圖2為本實用新型傳感器電源轉換芯片的外部接線圖。
[0012]圖3為本實用新型的太陽能充電電路。
[0013]圖4為本實用新型的系統的低功耗運行流程圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0015]一個檢測系統，離不開傳感器，一般的傳感器通常使用24V電源進行供電。如果傳感器一直連續工作，那么供電系統的大部分電量將用于傳感器工作;而實際中，傳感器是隔一段時間采集一次數據的。太陽能具有安全可靠、無噪聲、低污染等優點，但是受到天氣影響較多，不宜單獨作為供電系統使用。
[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，電源轉化模塊將電源模塊的供電電壓分別轉換成傳感器、微處理器和無線模塊的工作電壓，其中傳感器的電源轉換電路采用帶控制端的開關電源轉換芯片，其控制端通過微處理器的一個輸出1 口進行控制，微處理器的該1 口輸出高電平，則傳感器得電，對數據進行采樣;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，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供電，同時給鋰電池充電；在陰雨天氣，由鋰電池為系統供電;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，因此需要先進行降壓處理。
[0018]傳感器的電源轉換電路采用帶控制端的開關電源轉換芯片LT3436，本身電源轉換效率比較高，在休眠的情況下，電流只有ΙΙμΑ，其外部接線圖如圖2所示。
[0019]根據低功耗的設計原則，所述的微處理器同樣采用超低功耗的16位單片機MSP430F247，其主頻在lMHz/2.2V時，工作電壓只有270μΑ；待機模式下，電流消耗僅為0.8μA。
[0020]進一步的，所述的無線模塊采用帶休眠模式的遠距離無線傳輸模塊KYL-320L，無線模塊的休眠引腳通過微處理器的另一個輸出1 口進行控制，無線模塊要向接收端發送數據時，微處理器將無線模塊的休眠引腳置高150ms之后，無線模塊進入工作狀態;數據發送完成后，微處理器將無線模塊的休眠引腳拉低，無線模塊進入休眠模式。
[0021]進一步的，太陽能電池板采用HVM降壓模式充電管理集成芯片CN3722給鋰電池進行充電，其充電電路如圖3所示，芯片內部具有低電壓鎖存電路，將監測輸入電壓，當輸入電壓低于6V時，內部電路被關斷，充電器不工作，CN3722芯片進入低功耗的睡眠模式。當充電管理集成芯片CN3722進入睡眠模式時，電池的消耗非常小，有利于延長電池的使用時間。
[0022]系統的低功耗運行流程圖如圖4所示，系統不工作時，要使單片機工作在突發狀態，大部分時間處于低功耗模式下;系統上電，單片機完成初始化之后，進入低功耗模式，再次之前，傳感器的電源被斷開，無線模塊處于休眠狀態，只有定時器中斷喚醒MSP430F247后，才觸發CPU運行，傳感器電源被開啟，無線模塊被喚醒，進行數據采集和發送。采樣周期越長，系統低功耗時間就越長，節省能量就越多。
[0023]以上所述，僅為本實用新型的具體實施例，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何不經過創造性勞動想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應該以權利要求書所限定的保護范圍為準。
【主權項】
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，電源轉化模塊將電源模塊的供電電壓分別轉換成傳感器、微處理器和無線模塊的工作電壓，其中傳感器的電源轉換電路采用帶控制端的開關電源轉換芯片，其控制端通過微處理器的一個輸出1 口進行控制，微處理器的該1 口輸出高電平，則傳感器得電，對數據進行采樣;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，以此降低野外檢測裝置的主要功耗器件傳感器的能耗。2.根據權利要求1所述的太陽能供電的低功耗野外檢測裝置，其特征在于:傳感器的電源轉換電路采用帶控制端的開關電源轉換芯片LT3436。3.根據權利要求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MSP430F247。4.根據權利要求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口進行控制，無線模塊要向接收端發送數據時，微處理器將無線模塊的休眠引腳置高150ms之后，無線模塊進入工作狀態;數據發送完成后，微處理器將無線模塊的休眠引腳拉低，無線模塊進入休眠模式。5.根據權利要求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給鋰電池進行充電，芯片內部具有低電壓鎖存電路，將監測輸入電壓，當輸入電壓低于6V時，內部電路被關斷，充電器不工作，CN3722芯片進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
【發明人】楊榮金, 李秀紅, 黃天戍
【申請人】安徽京師方圓信息技術有限公司