[發明專利]一種低功耗無線儀表實現裝置和方法

在審

• 申請號: 201410508307.2
• 申請日: 2014-09-28
• 公開（公告）號: CN105526952A
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發明（設計）人: 張二鵬;杜方;孫金;王同賓;尚霜霜;于曉白;鄭耘;金廣柱;倪玉寒
• 申請（專利權）人: 沈陽中科奧維科技股份有限公司
• 主分類號: G01D3/00
• 分類號: G01D3/00;G08C17/02;H02J7/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

技術領域

本發明涉及低功耗無線數據采集儀表領域，具體地說是一種低功耗無線儀 表實現裝置和方法。

背景技術

隨著物聯網技術的發展，傳統的有線儀表逐漸在被無線儀表所替代。但是 在無線儀表的設計過程中，儀表整體的功耗成為最大的設計瓶頸。

因為無線儀表只能通過電池進行供電才能夠達到無線的目的，并且儀表采 用的無線發射接收模塊，在發送接收數據的過程中消耗的電流很大，通常達到 幾十甚至上百mA，這對于電池供電的設備來說，是很大的負擔。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明通過對無線儀表主要功能進行合理的劃分， 將儀表的功能進行模塊化。在規定的時間給具體的模塊供電，同時嚴格控制各 功能模塊的工作時間，形成了一個系統的功耗降低實現裝置和方法。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：

一種低功耗無線儀表實現裝置，包括主控模塊、顯示模塊、主變量采集模 塊、溫度采集模塊、無線收發模塊和接口模塊，電源模塊包括依次連接的電池、 DC-DC電源芯片和EVM調整電路，為裝置供電；電壓采集模塊連接到主控模塊， 采集電池電壓信號。

所述EVM調整電路通過π型電路進行濾波。

所述π型電路中，電感內阻值為1Ω～3Ω，電感值為4.7uH。

所述電池為鋰-亞硫酰氯電池。

所述電源模塊還包括在EVM調整電路后端連接陶瓷電容。

所述電壓采集模塊的電路結構為：CMOS開關芯片的VOUT引腳連接至精密 電阻分壓電路的輸入端，輸入電壓經分壓電路后輸入到射極跟隨器的同相輸入 端，經隔離輸出到CPU的AD端口。

所述顯示模塊為斷碼屏。

一種低功耗無線儀表實現方法，首先從控制模塊內部的溫度采集模塊根據 溫度采集間隔采集當前溫度值，然后對主變量采集模塊上電，根據主變量采集 間隔采集主變量數字量，暫存至緩沖區，通過顯示模塊顯示；按照發送周期， 通過無線模塊發送主變量數字量并接收確認信息；

電壓采集模塊根據電壓采集模塊的采集間隔啟動，首先打開COMS開關供 電，控制模塊引腳置位，射極跟隨器電路啟動供電，控制模塊隨后采集當前電 壓值，通過顯示模塊顯示，等待主變量發送間隔到達后，隨主變量數據一起發 送到外部接收單元。

所述無線收發模塊的工作過程為：無線收發模塊每4s偵聽一次網絡路由或中 心網關狀態，確認自己處于在線模式或離線模式；在線模式下，在發送數據周 期屆滿時，啟動發送數據，進入發送狀態，當數據發送結束后進入接收狀態， 接收確認信息，接收信息結束后，轉入4s休眠狀態，4s休眠時間到后進入偵聽狀 態。

所述發送數據周期為5s～24h。

所述電壓采集模塊的采集間隔為30分鐘，采集時間最大為5ms，且在不工作 時候，不帶電。

所述溫度采集間隔為1s～24h，采集時間最大為3ms。

所述主變量采集間隔為1s～24h，采集時間最大為3ms。

本發明具有以下有益效果及優點：

1.電源電路可最大限度利用單節電池全部能量(2～3.6VDC)，電源利用效 率達96％以上，同時能夠有效抑制DC-DC芯片的開關頻率對射頻信號的干擾(包 括低頻和高頻)，保證系統穩定、可高、高效運行。

2.電壓采集電路使CMOS開關、分壓電路與射頻跟隨器巧妙連接和有效控 制，降低了采集電壓的能量消耗，也提高了電阻分壓采集的精度，電壓采集精 度可達到0.5％。

3.通過設備功能的有效劃分和模塊化管理，再通過工作周期及工作時序的有 效控制，大大降低了設備整體功耗，使得設備在單節電池供電的情況下可穩定 有效運行數年。在最為惡劣的高溫高寒的沙漠環境下也可穩定運行兩年以上。

附圖說明

圖1是本發明的硬件結構圖；

圖2是本發明的電源模塊結構框圖；

圖3是本發明的電源模塊電路連接圖；

圖4是本發明的LCD工作模式圖；

圖5是本發明的電壓采集模塊結構連接圖；

圖6是本發明的電壓采集模式圖；

圖7是本發明的溫度與主變量采集模式圖；

圖8是本發明的無線模塊模式狀態切換圖；