一种用于智能铅鱼的超低功耗电路制造技术

本发明专利技术涉及一种用于智能铅鱼的超低功耗电路，属于水文信息技术领域。本发明专利技术铅鱼入水离散输入信号输出端与开关电源电路的输入端相连，开关电源电路输出端与CPU电路电源输入端相连，CPU电路电源控制输出端与开关电路输入端相连，开关电路通信电源控制输出端与ZIGBEE通信电路电源相连，开关电路的传感器电源控制输出端与传感器电路电源相连。本发明专利技术降低了系统正常工作时在数据处理和无线通信上的功耗，将低损耗开关电路用于微控制器对外围传感器电路和ZIGBEE电路电源的开关控制，可以减少在系统空闲时，传感器电路和ZIGBEE电路持续工作造成的不必要损耗。本发明专利技术结构简单、易于实现，锂电池能量利用率高，系统功耗低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于智能铅鱼的超低功耗电路，属于水文信息

技术介绍
目前，水下测量装置对于水文测站长时间进行实时多点水文监测具有重要意义。水文测站的水下测量装置存在功耗较大的特点。由于以上特点，当水文测站对水域进行长时间多点水情监测时带来需要人为频繁地更换装置电源、装置放置点分散导致装置电源更换耗时长、工作量大的问题。特别是针对于在恶劣环境下水文测站要求对多个水文监测节点进行长时间水情监测的特点，测量装置工作时间短会妨碍水文测站进行实时水情监测。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：本专利技术提供一种用于智能铅鱼的超低功耗电路，用于解决传统水文测量装置因功耗较大带来的需要人为频繁更换装置电池的问题，装置更换电源耗时长、难度大的问题，因装置工作时间短而引起的水文测站无法长时间在线进行实时水情监测的问题。本专利技术技术方案是：一种用于智能铅鱼的超低功耗电路，包括开关电源电路、开关电路、CPU电路、ZIGBEE通信电路和传感器电路；铅鱼入水离散输入信号输出端与开关电源电路的输入端相连，开关电源电路输出端与CPU电路电源输入端相连，CPU电路电源控制输出端与开关电路输入端相连，开关电路通信电源控制输出端与ZIGBEE通信电路电源相连，开关电路的传感器电源控制输出端与传感器电路电源相连。优选地，所述开关电源电路可以采用高效率开关电源电路；开关电路可以采用低损耗开关电路；CPU电路可以采用超低功耗CPU电路；其中，高效率开关电源电路可以为电能转换效率超过90%的开关电源；低损耗开关电路可以为功率损耗低于0.5瓦的开关电路；超低功耗CPU电路可以为CPU功耗低于20毫安的CPU电路。优选地，所述开关电源电路的芯片型号可以采用LTC3440。优选地，所述CPU电路的处理芯片可以采用STM8L152C6T6。优选地，所述开关电路芯片型号可以采用MAX4066，ZIGBEE通信电路的芯片型号可以为CC2530。优选地，所述传感器电路可以包括温度传感器电路、水深压力传感器电路、加速度传感器电路、角速度传感器电路和磁场传感器电路。本专利技术的工作原理是：如图1所示，所述一种用于智能铅鱼的超低功耗电路，由锂电池1、铅鱼入水离散输入信号2、高效率开关电源电路3、超低功耗CPU电路4、低损耗开关电路5、ZIGBEE通信电路6和传感器电路7组成。其中，铅鱼入水离散输入信号负责系统电源与锂电池的接通和断开，接通电源后锂电池经由高效率开关电源电路对系统进行供电，超低功耗CPU电路通过低损耗开关电路控制ZIGBEE通信电路和传感器电路电源的接通和断开以减少系统损耗，并且CPU在通讯和不通讯时分别运行于超低功耗模式和正常模式。高效率开关电源指的是电能转换效率超过90%的开关电源，系统采用的开关电源电路的芯片类型为LTC3440，其电能转换效率高达95%。低损耗指的是功率损耗低于0.5瓦，系统采用的开关电路的芯片类型为MAX4066，其功耗为几微瓦，超低功耗CPU指的是CPU功耗低于20毫安，系统采用的超低功耗CPU类型为STM8L，其全速运行时功耗仅为6毫安左右，并且CPU在系统运行的大部分时间时间内处于休眠状态，其休眠功耗低达6微安。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术采用超低功耗CPU作为微控制器和ZIGBEE电路作为无线传输电路，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、处理数据和无线传输数据时的整体功耗；2、本专利技术采用高效率开关电源电路将锂电池电压转换为系统标准电压给系统供电，大幅降低了锂电池供电端的电能损耗，3、本专利技术采用J1-1和J1-2两端铅鱼入水离散输入信号控制锂电池与系统间供电的开启或关闭，在铅鱼未入水时通过铅鱼入水离散输入信号断开电源来节省锂电池电能，4、本专利技术通过低损耗开关电路控制ZIGBEE通信电路和传感器电路电源的开启或关闭，铅鱼未入水时CPU电路处于低功耗模式并及时关闭传感器和ZIGBEE电路的电源进而减少系统不必要的损耗。5、本专利技术此超低功耗电路结构简单、易于实现，控制器和ZIGBEE通信电路功耗低，CPU利用低损耗开关电路实时控制传感器电路和ZIGBEE通信电路的电源损耗大幅降低系统功耗。6、本专利技术适用于在极端天气环境下，水文测站要求挂载在铅鱼上水文测量装置能够长时间监测水文信息的应用场合。附图说明图1是本专利技术电路原理框图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例，对本专利技术作进一步说明。实施例1：如图1所示，一种用于智能铅鱼的超低功耗电路，包括开关电源电路、开关电路、CPU电路、ZIGBEE通信电路和传感器电路；铅鱼入水离散输入信号输出端与开关电源电路的输入端相连，开关电源电路输出端与CPU电路电源输入端相连，CPU电路电源控制输出端与开关电路输入端相连，开关电路通信电源控制输出端与ZIGBEE通信电路电源相连，开关电路的传感器电源控制输出端与传感器电路电源相连。实施例2：如图1所示，一种用于智能铅鱼的超低功耗电路，包括开关电源电路、开关电路、CPU电路、ZIGBEE通信电路和传感器电路；铅鱼入水离散输入信号输出端与开关电源电路的输入端相连，开关电源电路输出端与CPU电路电源输入端相连，CPU电路电源控制输出端与开关电路输入端相连，开关电路通信电源控制输出端与ZIGBEE通信电路电源相连，开关电路的传感器电源控制输出端与传感器电路电源相连。优选地，所述开关电源电路可以采用高效率开关电源电路；开关电路可以采用低损耗开关电路；CPU电路可以采用超低功耗CPU电路；其中，高效率开关电源电路可以为电能转换效率超过90%的开关电源；低损耗开关电路可以为功率损耗低于0.5瓦的开关电路；超低功耗CPU电路可以为CPU功耗低于20毫安的CPU电路。实施例3：如图1所示，一种用于智能铅鱼的超低功耗电路，包括开关电源电路、开关电路、CPU电路、ZIGBEE通信电路和传感器电路；铅鱼入水离散输入信号输出端与开关电源电路的输入端相连，开关电源电路输出端与CPU电路电源输入端相连，CPU电路电源控制输出端与开关电路输入端相连，开关电路通信电源控制输出端与ZIGBEE通信电路电源相连，开关电路的传感器电源控制输出端与传感器电路电源相连。优选地，所述开关电源电路可以采用高效率开关电源电路；开关电路可以采用低损耗开关电路；CPU电路可以采用超低功耗CPU电路；其中，高效率开关电源电路可以为电能转换效率超过90%的开关电源；低损耗开关电路可以为功率损耗低于0.5瓦的开关电路；超低功耗CPU电路可以为CPU功耗低于20毫安的CPU电路。优选地，所述开关电源电路的芯片型号可以采用LTC3440。优选地，所述CPU电路的处理芯片可以采用STM8L152C6T6。优选地，所述开关电路芯片型号可以采用MAX4066，ZIGBEE通信电路的芯片型号可以为CC2530。优选地，所述传感器电路可以包括温度传感器电路、水深压力传感器电路、加速度传感器电路、角速度传感器电路和磁场传感器电路。如图1所示，悬吊在览道上的铅鱼在入水前，通过铅鱼入水离散输入信号接通挂载在铅鱼底部的装置的锂电池电源并通过缆道将铅鱼送入水中，装置电源接通后，锂离子电池经由LTC3440高效率开关电源电路开始为装置供电，STM8L超低功耗CPU电路立即进入正常工作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于智能铅鱼的超低功耗电路，其特征在于：包括开关电源电路、开关电路、CPU电路、ZIGBEE通信电路和传感器电路；铅鱼入水离散输入信号输出端与开关电源电路的输入端相连，开关电源电路输出端与CPU电路电源输入端相连，CPU电路电源控制输出端与开关电路输入端相连，开关电路通信电源控制输出端与ZIGBEE通信电路电源相连，开关电路的传感器电源控制输出端与传感器电路电源相连。

【技术特征摘要】
1.一种用于智能铅鱼的超低功耗电路，其特征在于：包括开关电源电路、开关电路、CPU电路、ZIGBEE通信电路和传感器电路；铅鱼入水离散输入信号输出端与开关电源电路的输入端相连，开关电源电路输出端与CPU电路电源输入端相连，CPU电路电源控制输出端与开关电路输入端相连，开关电路通信电源控制输出端与ZIGBEE通信电路电源相连，开关电路的传感器电源控制输出端与传感器电路电源相连。2.根据权利要求1所述的用于智能铅鱼的超低功耗电路，其特征在于：所述开关电源电路采用高效率开关电源电路；开关电路采用低损耗开关电路； CPU电路采用超低功耗CPU电路；其中，高效率开关电源电路采用的是电能转换效率超过90%的开关电源；低损耗开关电路采用的是功率损耗低...

【专利技术属性】
技术研发人员：王剑平，吴锦生，杨晓洪，张果，车国霖，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53