一種用于智能鉛魚的超低功耗電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于智能鉛魚的超低功耗電路，屬于水文信息技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明鉛魚入水離散輸入信號(hào)輸出端與開關(guān)電源電路的輸入端相連，開關(guān)電源電路輸出端與CPU電路電源輸入端相連，CPU電路電源控制輸出端與開關(guān)電路輸入端相連，開關(guān)電路通信電源控制輸出端與ZIGBEE通信電路電源相連，開關(guān)電路的傳感器電源控制輸出端與傳感器電路電源相連。本發(fā)明降低了系統(tǒng)正常工作時(shí)在數(shù)據(jù)處理和無(wú)線通信上的功耗，將低損耗開關(guān)電路用于微控制器對(duì)外圍傳感器電路和ZIGBEE電路電源的開關(guān)控制，可以減少在系統(tǒng)空閑時(shí)，傳感器電路和ZIGBEE電路持續(xù)工作造成的不必要損耗。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，鋰電池能量利用率高，系統(tǒng)功耗低。
【專利說(shuō)明】
一種用于智能鉛魚的超低功耗電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于智能鉛魚的超低功耗電路，屬于水文信息技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，水下測(cè)量裝置對(duì)于水文測(cè)站長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行實(shí)時(shí)多點(diǎn)水文監(jiān)測(cè)具有重要意義。水文測(cè)站的水下測(cè)量裝置存在功耗較大的特點(diǎn)。由于以上特點(diǎn)，當(dāng)水文測(cè)站對(duì)水域進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間多點(diǎn)水情監(jiān)測(cè)時(shí)帶來(lái)需要人為頻繁地更換裝置電源、裝置放置點(diǎn)分散導(dǎo)致裝置電源更換耗時(shí)長(zhǎng)、工作量大的問題。特別是針對(duì)于在惡劣環(huán)境下水文測(cè)站要求對(duì)多個(gè)水文監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間水情監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)，測(cè)量裝置工作時(shí)間短會(huì)妨礙水文測(cè)站進(jìn)行實(shí)時(shí)水情監(jiān)測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:本發(fā)明提供一種用于智能鉛魚的超低功耗電路，用于解決傳統(tǒng)水文測(cè)量裝置因功耗較大帶來(lái)的需要人為頻繁更換裝置電池的問題，裝置更換電源耗時(shí)長(zhǎng)、難度大的問題，因裝置工作時(shí)間短而引起的水文測(cè)站無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間在線進(jìn)行實(shí)時(shí)水情監(jiān)測(cè)的問題。
[0004]本發(fā)明技術(shù)方案是:一種用于智能鉛魚的超低功耗電路，包括開關(guān)電源電路、開關(guān)電路、CPU電路、ZIGBEE通信電路和傳感器電路;鉛魚入水離散輸入信號(hào)輸出端與開關(guān)電源電路的輸入端相連，開關(guān)電源電路輸出端與CPU電路電源輸入端相連，CPU電路電源控制輸出端與開關(guān)電路輸入端相連，開關(guān)電路通信電源控制輸出端與ZIGBEE通信電路電源相連，開關(guān)電路的傳感器電源控制輸出端與傳感器電路電源相連。
[0005]優(yōu)選地，所述開關(guān)電源電路可以采用高效率開關(guān)電源電路;開關(guān)電路可以采用低損耗開關(guān)電路;CPU電路可以采用超低功耗CPU電路;其中，高效率開關(guān)電源電路可以為電能轉(zhuǎn)換效率超過90%的開關(guān)電源;低損耗開關(guān)電路可以為功率損耗低于0.5瓦的開關(guān)電路;超低功耗CPU電路可以為CPU功耗低于20毫安的CPU電路。
[0006]優(yōu)選地，所述開關(guān)電源電路的芯片型號(hào)可以采用LTC3440。
[0007]優(yōu)選地，所述CPU電路的處理芯片可以采用STM8L152C6T6。
[0008]優(yōu)選地，所述開關(guān)電路芯片型號(hào)可以采用MAX4066，ZIGBEE通信電路的芯片型號(hào)可以為 CC2530。
[0009 ] 優(yōu)選地，所述傳感器電路可以包括溫度傳感器電路、水深壓力傳感器電路、加速度傳感器電路、角速度傳感器電路和磁場(chǎng)傳感器電路。
[0010]本發(fā)明的工作原理是:
如圖1所示，所述一種用于智能鉛魚的超低功耗電路，由鋰電池1、鉛魚入水離散輸入信號(hào)2、高效率開關(guān)電源電路3、超低功耗CPU電路4、低損耗開關(guān)電路5、ZIGBEE通信電路6和傳感器電路7組成。其中，鉛魚入水離散輸入信號(hào)負(fù)責(zé)系統(tǒng)電源與鋰電池的接通和斷開，接通電源后鋰電池經(jīng)由高效率開關(guān)電源電路對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行供電，超低功耗CPU電路通過低損耗開關(guān)電路控制ZIGBEE通信電路和傳感器電路電源的接通和斷開以減少系統(tǒng)損耗，并且CPU在通訊和不通訊時(shí)分別運(yùn)行于超低功耗模式和正常模式。
[00?1 ]尚效率開關(guān)電源指的是電能轉(zhuǎn)換效率超過90%的開關(guān)電源，系統(tǒng)米用的開關(guān)電源電路的芯片類型為L(zhǎng)TC3440，其電能轉(zhuǎn)換效率高達(dá)95%。低損耗指的是功率損耗低于0.5瓦，系統(tǒng)采用的開關(guān)電路的芯片類型為MAX4066，其功耗為幾微瓦，超低功耗CPU指的是CPU功耗低于20毫安，系統(tǒng)采用的超低功耗CPU類型為STM8L，其全速運(yùn)行時(shí)功耗僅為6毫安左右，并且CPU在系統(tǒng)運(yùn)行的大部分時(shí)間時(shí)間內(nèi)處于休眠狀態(tài)，其休眠功耗低達(dá)6微安。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明采用超低功耗CPU作為微控制器和ZIGBEE電路作為無(wú)線傳輸電路，由于超低功耗CPU和ZIGBEE的超低功耗特性，所以大幅降低了采集、處理數(shù)據(jù)和無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)時(shí)的整體功耗；
2、本發(fā)明采用高效率開關(guān)電源電路將鋰電池電壓轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)電壓給系統(tǒng)供電，大幅降低了鋰電池供電端的電能損耗，
3、本發(fā)明采用Jl-1和J1-2兩端鉛魚入水離散輸入信號(hào)控制鋰電池與系統(tǒng)間供電的開啟或關(guān)閉，在鉛魚未入水時(shí)通過鉛魚入水離散輸入信號(hào)斷開電源來(lái)節(jié)省鋰電池電能，
4、本發(fā)明通過低損耗開關(guān)電路控制ZIGBEE通信電路和傳感器電路電源的開啟或關(guān)閉，鉛魚未入水時(shí)CPU電路處于低功耗模式并及時(shí)關(guān)閉傳感器和ZIGBEE電路的電源進(jìn)而減少系統(tǒng)不必要的損耗。
[0013]5、本發(fā)明此超低功耗電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，控制器和ZIGBEE通信電路功耗低，CPU利用低損耗開關(guān)電路實(shí)時(shí)控制傳感器電路和ZIGBEE通信電路的電源損耗大幅降低系統(tǒng)功耗。
[0014]6、本發(fā)明適用于在極端天氣環(huán)境下，水文測(cè)站要求掛載在鉛魚上水文測(cè)量裝置能夠長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)水文信息的應(yīng)用場(chǎng)合。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明電路原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0017]實(shí)施例1:如圖1所示，一種用于智能鉛魚的超低功耗電路，包括開關(guān)電源電路、開關(guān)電路、CPU電路、ZIGBEE通信電路和傳感器電路;鉛魚入水離散輸入信號(hào)輸出端與開關(guān)電源電路的輸入端相連，開關(guān)電源電路輸出端與CPU電路電源輸入端相連，CPU電路電源控制輸出端與開關(guān)電路輸入端相連，開關(guān)電路通信電源控制輸出端與ZIGBEE通信電路電源相連，開關(guān)電路的傳感器電源控制輸出端與傳感器電路電源相連。
[0018]實(shí)施例2:如圖1所示，一種用于智能鉛魚的超低功耗電路，包括開關(guān)電源電路、開關(guān)電路、CPU電路、ZIGBEE通信電路和傳感器電路;鉛魚入水離散輸入信號(hào)輸出端與開關(guān)電源電路的輸入端相連，開關(guān)電源電路輸出端與CPU電路電源輸入端相連，CPU電路電源控制輸出端與開關(guān)電路輸入端相連，開關(guān)電路通信電源控制輸出端與ZIGBEE通信電路電源相連，開關(guān)電路的傳感器電源控制輸出端與傳感器電路電源相連。
[0019]優(yōu)選地，所述開關(guān)電源電路可以采用高效率開關(guān)電源電路;開關(guān)電路可以采用低損耗開關(guān)電路;CPU電路可以采用超低功耗CPU電路;其中，高效率開關(guān)電源電路可以為電能轉(zhuǎn)換效率超過90%的開關(guān)電源;低損耗開關(guān)電路可以為功率損耗低于0.5瓦的開關(guān)電路;超低功耗CPU電路可以為CPU功耗低于20毫安的CPU電路。
[0020]實(shí)施例3:如圖1所示，一種用于智能鉛魚的超低功耗電路，包括開關(guān)電源電路、開關(guān)電路、CPU電路、ZIGBEE通信電路和傳感器電路;鉛魚入水離散輸入信號(hào)輸出端與開關(guān)電源電路的輸入端相連，開關(guān)電源電路輸出端與CPU電路電源輸入端相連，CPU電路電源控制輸出端與開關(guān)電路輸入端相連，開關(guān)電路通信電源控制輸出端與ZIGBEE通信電路電源相連，開關(guān)電路的傳感器電源控制輸出端與傳感器電路電源相連。
[0021]優(yōu)選地，所述開關(guān)電源電路可以采用高效率開關(guān)電源電路;開關(guān)電路可以采用低損耗開關(guān)電路;CPU電路可以采用超低功耗CPU電路;其中，高效率開關(guān)電源電路可以為電能轉(zhuǎn)換效率超過90%的開關(guān)電源;低損耗開關(guān)電路可以為功率損耗低于0.5瓦的開關(guān)電路;超低功耗CPU電路可以為CPU功耗低于20毫安的CPU電路。
[0022]優(yōu)選地，所述開關(guān)電源電路的芯片型號(hào)可以采用LTC3440。
[0023]優(yōu)選地，所述CPU電路的處理芯片可以采用STM8L152C6T6。
[0024]優(yōu)選地，所述開關(guān)電路芯片型號(hào)可以采用MAX4066，ZIGBEE通信電路的芯片型號(hào)可以為 CC2530。
[0025]優(yōu)選地，所述傳感器電路可以包括溫度傳感器電路、水深壓力傳感器電路、加速度傳感器電路、角速度傳感器電路和磁場(chǎng)傳感器電路。
[0026]如圖1所示，懸吊在覽道上的鉛魚在入水前，通過鉛魚入水離散輸入信號(hào)接通掛載在鉛魚底部的裝置的鋰電池電源并通過纜道將鉛魚送入水中，裝置電源接通后，鋰離子電池經(jīng)由LTC3440高效率開關(guān)電源電路開始為裝置供電，STM8L超低功耗CPU電路立即進(jìn)入正常工作模式并控制MAX4066低損耗開關(guān)電路接通ZIGBEE通信電路和傳感器電路電源，STM8L通過傳感器電路采集傳感器數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)封裝成16字節(jié)短包結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)包并經(jīng)由ZIGBEE通信電路短時(shí)無(wú)線傳輸?shù)剿臏y(cè)站服務(wù)器，數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后CHJ利用MAX4066低損耗開關(guān)電路停止對(duì)ZIGBEE通信電路和傳感器電路供電，CPU進(jìn)入超低功耗工作模式同時(shí)開啟定時(shí)器定時(shí)喚醒功能，此時(shí)STM8L處于超低功耗工作模式等待定時(shí)器定時(shí)喚醒重新進(jìn)入正常工作模式繼續(xù)無(wú)線采集傳感器數(shù)據(jù)。
[0027]上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于智能鉛魚的超低功耗電路，其特征在于:包括開關(guān)電源電路、開關(guān)電路、CPU電路、ZIGBEE通信電路和傳感器電路;鉛魚入水離散輸入信號(hào)輸出端與開關(guān)電源電路的輸入端相連，開關(guān)電源電路輸出端與CHJ電路電源輸入端相連，CPU電路電源控制輸出端與開關(guān)電路輸入端相連，開關(guān)電路通信電源控制輸出端與ZIGBEE通信電路電源相連，開關(guān)電路的傳感器電源控制輸出端與傳感器電路電源相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于智能鉛魚的超低功耗電路，其特征在于:所述開關(guān)電源電路采用高效率開關(guān)電源電路;開關(guān)電路采用低損耗開關(guān)電路；CPU電路采用超低功耗CPU電路;其中，尚效率開關(guān)電源電路米用的是電能轉(zhuǎn)換效率超過90%的開關(guān)電源;低損耗開關(guān)電路采用的是功率損耗低于0.5瓦的開關(guān)電路;超低功耗CPU電路采用的是CPU功耗低于20毫安的CPU電路。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于智能鉛魚的超低功耗電路，其特征在于:所述開關(guān)電源電路的芯片型號(hào)采用LTC3440。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于智能鉛魚的超低功耗電路，其特征在于:所述CPU電路的處理芯片采用STM8L152C6T6。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于智能鉛魚的超低功耗電路，其特征在于:所述開關(guān)電路芯片型號(hào)采用MAX4066，ZIGBEE通信電路的芯片型號(hào)為CC2530。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于智能鉛魚的超低功耗電路，其特征在于:所述傳感器電路包括溫度傳感器電路、水深壓力傳感器電路、加速度傳感器電路、角速度傳感器電路和磁場(chǎng)傳感器電路。
【文檔編號(hào)】H02M1/00GK106059259SQ201610347863
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年5月24日
【發(fā)明人】王劍平, 吳錦生, 楊曉洪, 張果, 車國(guó)霖
【申請(qǐng)人】昆明理工大學(xué)