[發(fā)明專利]一種低功耗無線儀表實(shí)現(xiàn)裝置和方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410508307.2
• 申請(qǐng)日: 2014-09-28
• 公開（公告）號(hào): CN105526952A
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽中科奧維科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G01D3/00
• 分類號(hào): G01D3/00;G08C17/02;H02J7/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及低功耗無線數(shù)據(jù)采集儀表領(lǐng)域，具體地說是一種低功耗無線儀 表實(shí)現(xiàn)裝置和方法。

背景技術(shù)

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)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(shè)計(jì)過程中，儀表整體的功耗成為最大的設(shè)計(jì)瓶頸。

因?yàn)闊o線儀表只能通過電池進(jìn)行供電才能夠達(dá)到無線的目的，并且儀表采 用的無線發(fā)射接收模塊，在發(fā)送接收數(shù)據(jù)的過程中消耗的電流很大，通常達(dá)到 幾十甚至上百mA，這對(duì)于電池供電的設(shè)備來說，是很大的負(fù)擔(dān)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明通過對(duì)無線儀表主要功能進(jìn)行合理的劃分， 將儀表的功能進(jìn)行模塊化。在規(guī)定的時(shí)間給具體的模塊供電，同時(shí)嚴(yán)格控制各 功能模塊的工作時(shí)間，形成了一個(gè)系統(tǒng)的功耗降低實(shí)現(xiàn)裝置和方法。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：

一種低功耗無線儀表實(shí)現(xiàn)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(fā)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(diào)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(hào)。

所述EVM調(diào)整電路通過π型電路進(jìn)行濾波。

所述π型電路中，電感內(nèi)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(diào)整電路后端連接陶瓷電容。

所述電壓采集模塊的電路結(jié)構(gòu)為：CMOS開關(guān)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(jīng)分壓電路后輸入到射極跟隨器的同相輸入 端，經(jīng)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(shí)現(xiàn)方法，首先從控制模塊內(nèi)部的溫度采集模塊根據(jù) 溫度采集間隔采集當(dāng)前溫度值，然后對(duì)主變量采集模塊上電，根據(jù)主變量采集 間隔采集主變量數(shù)字量，暫存至緩沖區(qū)，通過顯示模塊顯示；按照發(fā)送周期， 通過無線模塊發(fā)送主變量數(shù)字量并接收確認(rèn)信息；

電壓采集模塊根據(jù)電壓采集模塊的采集間隔啟動(dòng)，首先打開COMS開關(guān)供 電，控制模塊引腳置位，射極跟隨器電路啟動(dòng)供電，控制模塊隨后采集當(dāng)前電 壓值，通過顯示模塊顯示，等待主變量發(fā)送間隔到達(dá)后，隨主變量數(shù)據(jù)一起發(fā) 送到外部接收單元。

所述無線收發(fā)模塊的工作過程為：無線收發(fā)模塊每4s偵聽一次網(wǎng)絡(luò)路由或中 心網(wǎng)關(guān)狀態(tài)，確認(rèn)自己處于在線模式或離線模式；在線模式下，在發(fā)送數(shù)據(jù)周 期屆滿時(shí)，啟動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)，進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)，當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束后進(jìn)入接收狀態(tài)， 接收確認(rèn)信息，接收信息結(jié)束后，轉(zhuǎn)入4s休眠狀態(tài)，4s休眠時(shí)間到后進(jìn)入偵聽狀 態(tài)。

所述發(fā)送數(shù)據(jù)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(shí)間最大為5ms，且在不工作 時(shí)候，不帶電。

所述溫度采集間隔為1s～24h，采集時(shí)間最大為3ms。

所述主變量采集間隔為1s～24h，采集時(shí)間最大為3ms。

本發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點(diǎn)：

1.電源電路可最大限度利用單節(jié)電池全部能量(2～3.6VDC)，電源利用效 率達(dá)96％以上，同時(shí)能夠有效抑制DC-DC芯片的開關(guān)頻率對(duì)射頻信號(hào)的干擾(包 括低頻和高頻)，保證系統(tǒng)穩(wěn)定、可高、高效運(yùn)行。

2.電壓采集電路使CMOS開關(guān)、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(dá)到0.5％。

3.通過設(shè)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(shí)序的有 效控制，大大降低了設(shè)備整體功耗，使得設(shè)備在單節(jié)電池供電的情況下可穩(wěn)定 有效運(yùn)行數(shù)年。在最為惡劣的高溫高寒的沙漠環(huán)境下也可穩(wěn)定運(yùn)行兩年以上。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的硬件結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明的電源模塊結(jié)構(gòu)框圖；

圖3是本發(fā)明的電源模塊電路連接圖；

圖4是本發(fā)明的LCD工作模式圖；

圖5是本發(fā)明的電壓采集模塊結(jié)構(gòu)連接圖；

圖6是本發(fā)明的電壓采集模式圖；

圖7是本發(fā)明的溫度與主變量采集模式圖；

圖8是本發(fā)明的無線模塊模式狀態(tài)切換圖；