低功耗物联网无线传感器制造技术

一种低功耗物联网无线传感器，包括太阳能电池、充电控制电路、锂电池、开关电源模块、传感器模块、信号调理电路、CPU以及射频模块，CPU内置T1定时器和T2定时器；太阳能电池、充电控制电路和锂电池依次连接，充电控制电路的输出端连接开关电源模块的输入端；CPU的输入端经信号调理电路分别与太阳能电池、充电控制电路以及传感器模块的输出端连接，CPU的信号输出端分别与射频模块、传感器模块、开关电源模块以及充电控制电路的受控端连接，CPU还与射频模块相互通讯。本实用新型专利技术能够使CPU、开关电源模块、传感器模块以及射频模块周期性进入低功耗状态，从而起到降低无线传感器的平均功耗和稳定输出电压的作用。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及物联网
，特别是一种应用于物联网的无线传感器。
技术介绍
物联网是通过信息传感设备按约定的协议把任何物品与互联网连接起来进行信息交换和通讯以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络，无线传感器是物联网中常用的信息传感设备之一。由于物联网涉及范围较广，当无线传感器被应用于野外进行信息的采集时，其寿命成为控制成本的关键。然而由于野外获取电能的途径有限，因此传统的无线传感器通常使用太阳能发电配合锂电池储电并供电的方式为无线传感器的其他模块进行供电，然而目前的无线传感器存在功耗大、电池容量小、电池输出电压波动大、需要频繁更换锂电池等缺点。
技术实现思路
本技术需要解决的技术问题是提供一种能够有效降低平均能耗、输出电压稳定的低功耗物联网无线传感器，以进一步提高其使用寿命。为解决上述技术问题，本技术所采取的技术方案如下。—种低功耗物联网无线传感器，包括太阳能电池、充电控制电路、锂电池、开关电源模块、传感器模块、信号调理电路、CPU以及射频模块，CPU内置T1定时器和T2定时器；所述太阳能电池、充电控制电路和锂电池依次连接，充电控制电路的输出端连接开关电源模块的输入端；所述CPU的输入端经信号调理电路分别与太阳能电池、充电控制电路以及传感器模块的输出端连接，CPU的信号输出端分别与射频模块、传感器模块、开关电源模块以及充电控制电路的受控端连接，所述CPU还与射频模块相互通讯。上述低功耗物联网无线传感器，所述CPU与充电控制电路之间串接有CMOS管。由于采用了以上技术方案，本技术所取得技术进步如下。本技术通过设置T1定时器和T2定时器来使CPU、开关电源模块、传感器模块以及射频模块周期性进入低功耗状态，从而起到降低无线传感器的平均功耗和稳定输出电压的作用，延长了锂电池的使用寿命，提高了无线传感器的使用寿命。本技术还通过对太阳能电池和充电控制模块输出信号的计算来控制充电控制电路的工作状态，使无线传感器能够解决电源的自助供应问题。【附图说明】图1为本技术的电气原理框图。图中各标号表示为:1.太阳能电池，2.充电控制电路，3.锂电池，4.开关电源模块，5.传感器模块，6.信号调理电路，7.CPU，8.射频模块；Vbat.锂电池电压，Vin.太阳能电池输出电压，Vout.开关电源输出电压；PD-SW.开关电源低功耗控制信号，PD-RF.射频模块低功耗控制信号，PD-SENS0R. 传感器低功耗控制信号；EN-CRG.充电控制信号。【具体实施方式】下面将结合附图和具体实施例对本技术进行进一步详细说明。本技术的原理结构如图1所示。包括太阳能电池1、充电控制电路2、锂电池3、开关电源模块4、传感器模块5、信号调理电路6、CPU7以及射频模块8，CPU内置T1定时器和T2定时器。太阳能电池1、充电控制电路2和锂电池3依次连接，用于通过太阳能电池发电，并在充电控制电路的控制下为锂电池充电；充电控制电路2的受控端通过CPU发出的充电控制信号EN-CRG触发。CPU的AD2输入端与充电控制电路2的输出端连接，输入锂电池电压Vbat ;CPU的AD3输入端与太阳能电池的输出端连接，输入太阳能电池输出电压Vin ;CPU根据AD2和AD3的信号进行运算处理，并根据计算结果向充电控制电路发出充电控制信号，解决电源的自助供应问题。本实施例中，CPU与充电控制电路之间串接有CMOS管，用于在CPU的充电控制信号下向充电控制电路发出脉冲控制信号，对充电控制电路的工作状态进行控制。充电控制电路2的输出端连接开关电源模块4的输入端，为开关电源模块输入工作电压；开关电源模块输出电压Vout。本技术中，开关电源模块的受控端连接CPU的信号输出端，CPU通过输出开关电源低功耗控制信号PD-SW控制开关电源模块的工作状态，来实现输出电压稳定的目的。CPU的AD1输入端经信号调理电路6连接传感器模块5，即传感器模块采集的信号经信号调理电路处理后传输给CPU的ADI ;CPU的信号输出端与传感器模块5的受控端连接，为传感器模块输出传感器低功耗控制信号H)-SENS0R，用于对传感器模块的工作状态进行控制。CPU还与射频模块8相互通讯，不仅用于进行射频信号的接受与发送，CPU还向射频模块发送射频模块低功耗控制信号H)-RF来控制射频模块的工作状态。其中，射频模块通过recv、send与CPU接口完成数据的传输，通过rf_s和rf_r信号对外进行射频信号的发送接收。本实施例中，开关电源模块采用TPS63020，CPU采用STM32微处理器，射频模块采用 CC2420。本技术工作时，通过设定T1定时器和T2定时器的时间值来调整CPU的工作状态以及开关电源模块4、传感器模块5以及射频模块8的工作状态，具体工作原理如下。步骤一:CPU上电启动后，首先使输出的低功耗控制信号PD_SW、PD_SENSOR、PD_RF都为低电平。步骤二:设置T1定时器为CPU周期定时模式，即CPU的工作周期；设置T2定时器为开关电源模块、传感器模块以及射频模块的工作时间。步骤三:T1定时器定时时间到时，唤醒CPU，CPU使输出的低功耗控制信号PD_SW、PD_SENS0R、PD_RF都为高电平，开关电源模块、传感器模块、射频模块进入工作状态；同时启动T2定时器。步骤四:T2定时器定时时间到，CPU使输出的低功耗控制信号PD_SW、PD_SENS0R、PD_RF都为低电平，开关电源模块、传感器模块、射频模块停止工作，进入低功耗状态。【主权项】1.低功耗物联网无线传感器，其特征在于:包括太阳能电池(1)、充电控制电路(2)、锂电池(3 )、开关电源模块(4 )、传感器模块(5 )、信号调理电路(6 )、CPU (7 )以及射频模块(8 )，CPU内置T1定时器和T2定时器；所述太阳能电池(1)、充电控制电路(2)和锂电池(3)依次连接，充电控制电路(2)的输出端连接开关电源模块(4)的输入端；所述CPU的输入端经信号调理电路(6)分别与太阳能电池(1)、充电控制电路(2)以及传感器模块(5)的输出端连接，CPU的信号输出端分别与射频模块(8)、传感器模块(5)、开关电源模块(4)以及充电控制电路(2)的受控端连接，所述CPU还与射频模块(8)相互通讯。2.根据权利要求1所述的低功耗物联网无线传感器，其特征在于:所述CPU与充电控制电路之间串接有CMOS管。【专利摘要】一种低功耗物联网无线传感器，包括太阳能电池、充电控制电路、锂电池、开关电源模块、传感器模块、信号调理电路、CPU以及射频模块，CPU内置T1定时器和T2定时器；太阳能电池、充电控制电路和锂电池依次连接，充电控制电路的输出端连接开关电源模块的输入端；CPU的输入端经信号调理电路分别与太阳能电池、充电控制电路以及传感器模块的输出端连接，CPU的信号输出端分别与射频模块、传感器模块、开关电源模块以及充电控制电路的受控端连接，CPU还与射频模块相互通讯。本技术能够使CPU、开关电源模块、传感器模块以及射频模块周期性进入低功耗状态，从而起到降低无线传感器的平均功耗和稳定输出电压的作用。【IPC分类】H02J7/35, G01D21/00【公开号】C本文档来自技高网...

【技术保护点】
低功耗物联网无线传感器，其特征在于：包括太阳能电池（1）、充电控制电路（2）、锂电池（3）、开关电源模块（4）、传感器模块（5）、信号调理电路（6）、CPU（7）以及射频模块（8）， CPU内置T1定时器和T2定时器；所述太阳能电池（1）、充电控制电路（2）和锂电池（3）依次连接，充电控制电路（2）的输出端连接开关电源模块（4）的输入端；所述CPU的输入端经信号调理电路（6）分别与太阳能电池（1）、充电控制电路（2）以及传感器模块（5）的输出端连接，CPU的信号输出端分别与射频模块（8）、传感器模块（5）、开关电源模块（4）以及充电控制电路（2）的受控端连接，所述CPU还与射频模块（8）相互通讯。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘锋，
申请(专利权)人：保定市心慧教育技术装备有限公司，
类型：新型
国别省市：河北;13