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，屬于水文信息技術領域。本發明鉛魚入水離散輸入信號輸出端與開關電源電路的輸入端相連，開關電源電路輸出端與CPU電路電源輸入端相連，CPU電路電源控制輸出端與開關電路輸入端相連，開關電路通信電源控制輸出端與ZIGBEE通信電路電源相連，開關電路的傳感器電源控制輸出端與傳感器電路電源相連。本發明降低了系統正常工作時在數據處理和無線通信上的功耗，將低損耗開關電路用于微控制器對外圍傳感器電路和ZIGBEE電路電源的開關控制，可以減少在系統空閑時，傳感器電路和ZIGBEE電路持續工作造成的不必要損耗。本發明結構簡單、易于實現，鋰電池能量利用率高，系統功耗低。
【專利說明】
一種用于智能鉛魚的超低功耗電路
技術領域
[0001]本發明涉及一種用于智能鉛魚的超低功耗電路，屬于水文信息技術領域。
【背景技術】
[0002]目前，水下測量裝置對于水文測站長時間進行實時多點水文監測具有重要意義。水文測站的水下測量裝置存在功耗較大的特點。由于以上特點，當水文測站對水域進行長時間多點水情監測時帶來需要人為頻繁地更換裝置電源、裝置放置點分散導致裝置電源更換耗時長、工作量大的問題。特別是針對于在惡劣環境下水文測站要求對多個水文監測節點進行長時間水情監測的特點，測量裝置工作時間短會妨礙水文測站進行實時水情監測。

【發明內容】

[0003]本發明要解決的技術問題是:本發明提供一種用于智能鉛魚的超低功耗電路，用于解決傳統水文測量裝置因功耗較大帶來的需要人為頻繁更換裝置電池的問題，裝置更換電源耗時長、難度大的問題，因裝置工作時間短而引起的水文測站無法長時間在線進行實時水情監測的問題。
[0004]本發明技術方案是:一種用于智能鉛魚的超低功耗電路，包括開關電源電路、開關電路、CPU電路、ZIGBEE通信電路和傳感器電路;鉛魚入水離散輸入信號輸出端與開關電源電路的輸入端相連，開關電源電路輸出端與CPU電路電源輸入端相連，CPU電路電源控制輸出端與開關電路輸入端相連，開關電路通信電源控制輸出端與ZIGBEE通信電路電源相連，開關電路的傳感器電源控制輸出端與傳感器電路電源相連。
[0005]優選地，所述開關電源電路可以采用高效率開關電源電路;開關電路可以采用低損耗開關電路;CPU電路可以采用超低功耗CPU電路;其中，高效率開關電源電路可以為電能轉換效率超過90%的開關電源;低損耗開關電路可以為功率損耗低于0.5瓦的開關電路;超低功耗CPU電路可以為CPU功耗低于20毫安的CPU電路。
[0006]優選地，所述開關電源電路的芯片型號可以采用LTC3440。
[0007]優選地，所述CPU電路的處理芯片可以采用STM8L152C6T6。
[0008]優選地，所述開關電路芯片型號可以采用MAX4066，ZIGBEE通信電路的芯片型號可以為 CC2530。
[0009 ] 優選地，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傳感器電路。
[0010]本發明的工作原理是:
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2、高效率開關電源電路3、超低功耗CPU電路4、低損耗開關電路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負責系統電源與鋰電池的接通和斷開，接通電源后鋰電池經由高效率開關電源電路對系統進行供電，超低功耗CPU電路通過低損耗開關電路控制ZIGBEE通信電路和傳感器電路電源的接通和斷開以減少系統損耗，并且CPU在通訊和不通訊時分別運行于超低功耗模式和正常模式。
[00?1 ]尚效率開關電源指的是電能轉換效率超過90%的開關電源，系統米用的開關電源電路的芯片類型為LTC3440，其電能轉換效率高達95%。低損耗指的是功率損耗低于0.5瓦，系統采用的開關電路的芯片類型為MAX4066，其功耗為幾微瓦，超低功耗CPU指的是CPU功耗低于20毫安，系統采用的超低功耗CPU類型為STM8L，其全速運行時功耗僅為6毫安左右，并且CPU在系統運行的大部分時間時間內處于休眠狀態，其休眠功耗低達6微安。
[0012]本發明的有益效果是:
1、本發明采用超低功耗CPU作為微控制器和ZIGBEE電路作為無線傳輸電路，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、處理數據和無線傳輸數據時的整體功耗；
2、本發明采用高效率開關電源電路將鋰電池電壓轉換為系統標準電壓給系統供電，大幅降低了鋰電池供電端的電能損耗，
3、本發明采用Jl-1和J1-2兩端鉛魚入水離散輸入信號控制鋰電池與系統間供電的開啟或關閉，在鉛魚未入水時通過鉛魚入水離散輸入信號斷開電源來節省鋰電池電能，
4、本發明通過低損耗開關電路控制ZIGBEE通信電路和傳感器電路電源的開啟或關閉，鉛魚未入水時CPU電路處于低功耗模式并及時關閉傳感器和ZIGBEE電路的電源進而減少系統不必要的損耗。
[0013]5、本發明此超低功耗電路結構簡單、易于實現，控制器和ZIGBEE通信電路功耗低，CPU利用低損耗開關電路實時控制傳感器電路和ZIGBEE通信電路的電源損耗大幅降低系統功耗。
[0014]6、本發明適用于在極端天氣環境下，水文測站要求掛載在鉛魚上水文測量裝置能夠長時間監測水文信息的應用場合。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明電路原理框圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖和具體實施例，對本發明作進一步說明。
[0017]實施例1:如圖1所示，一種用于智能鉛魚的超低功耗電路，包括開關電源電路、開關電路、CPU電路、ZIGBEE通信電路和傳感器電路;鉛魚入水離散輸入信號輸出端與開關電源電路的輸入端相連，開關電源電路輸出端與CPU電路電源輸入端相連，CPU電路電源控制輸出端與開關電路輸入端相連，開關電路通信電源控制輸出端與ZIGBEE通信電路電源相連，開關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，包括開關電源電路、開關電路、CPU電路、ZIGBEE通信電路和傳感器電路;鉛魚入水離散輸入信號輸出端與開關電源電路的輸入端相連，開關電源電路輸出端與CPU電路電源輸入端相連，CPU電路電源控制輸出端與開關電路輸入端相連，開關電路通信電源控制輸出端與ZIGBEE通信電路電源相連，開關電路的傳感器電源控制輸出端與傳感器電路電源相連。
[0019]優選地，所述開關電源電路可以采用高效率開關電源電路;開關電路可以采用低損耗開關電路;CPU電路可以采用超低功耗CPU電路;其中，高效率開關電源電路可以為電能轉換效率超過90%的開關電源;低損耗開關電路可以為功率損耗低于0.5瓦的開關電路;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，包括開關電源電路、開關電路、CPU電路、ZIGBEE通信電路和傳感器電路;鉛魚入水離散輸入信號輸出端與開關電源電路的輸入端相連，開關電源電路輸出端與CPU電路電源輸入端相連，CPU電路電源控制輸出端與開關電路輸入端相連，開關電路通信電源控制輸出端與ZIGBEE通信電路電源相連，開關電路的傳感器電源控制輸出端與傳感器電路電源相連。
[0021]優選地，所述開關電源電路可以采用高效率開關電源電路;開關電路可以采用低損耗開關電路;CPU電路可以采用超低功耗CPU電路;其中，高效率開關電源電路可以為電能轉換效率超過90%的開關電源;低損耗開關電路可以為功率損耗低于0.5瓦的開關電路;超低功耗CPU電路可以為CPU功耗低于20毫安的CPU電路。
[0022]優選地，所述開關電源電路的芯片型號可以采用LTC3440。
[0023]優選地，所述CPU電路的處理芯片可以采用STM8L152C6T6。
[0024]優選地，所述開關電路芯片型號可以采用MAX4066，ZIGBEE通信電路的芯片型號可以為 CC2530。
[0025]優選地，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，鋰離子電池經由LTC3440高效率開關電源電路開始為裝置供電，STM8L超低功耗CPU電路立即進入正常工作模式并控制MAX4066低損耗開關電路接通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據并將數據封裝成16字節短包結構的數據包并經由ZIGBEE通信電路短時無線傳輸到水文測站服務器，數據傳輸結束后CHJ利用MAX4066低損耗開關電路停止對ZIGBEE通信電路和傳感器電路供電，CPU進入超低功耗工作模式同時開啟定時器定時喚醒功能，此時STM8L處于超低功耗工作模式等待定時器定時喚醒重新進入正常工作模式繼續無線采集傳感器數據。
[0027]上面結合附圖對本發明的具體實施例作了詳細說明，但是本發明并不限于上述實施例，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下作出各種變化。
【主權項】
1.一種用于智能鉛魚的超低功耗電路，其特征在于:包括開關電源電路、開關電路、CPU電路、ZIGBEE通信電路和傳感器電路;鉛魚入水離散輸入信號輸出端與開關電源電路的輸入端相連，開關電源電路輸出端與CHJ電路電源輸入端相連，CPU電路電源控制輸出端與開關電路輸入端相連，開關電路通信電源控制輸出端與ZIGBEE通信電路電源相連，開關電路的傳感器電源控制輸出端與傳感器電路電源相連。2.根據權利要求1所述的用于智能鉛魚的超低功耗電路，其特征在于:所述開關電源電路采用高效率開關電源電路;開關電路采用低損耗開關電路；CPU電路采用超低功耗CPU電路;其中，尚效率開關電源電路米用的是電能轉換效率超過90%的開關電源;低損耗開關電路采用的是功率損耗低于0.5瓦的開關電路;超低功耗CPU電路采用的是CPU功耗低于20毫安的CPU電路。3.根據權利要求1或2所述的用于智能鉛魚的超低功耗電路，其特征在于:所述開關電源電路的芯片型號采用LTC3440。4.根據權利要求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.根據權利要求1或2所述的用于智能鉛魚的超低功耗電路，其特征在于:所述開關電路芯片型號采用MAX4066，ZIGBEE通信電路的芯片型號為CC2530。6.根據權利要求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傳感器電路。
【文檔編號】H02M1/00GK106059259SQ201610347863
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月24日
【發明人】王劍平, 吳錦生, 楊曉洪, 張果, 車國霖
【申請人】昆明理工大學