一种消防栓仪表、无线传输系统与电源管理电路技术方案

本实用新型专利技术涉及一种消防栓仪表、无线传输系统及电源管理电路，属于仪表技术领域。消防栓仪表包括无线传输电路、数据采集电路与电源管理电路，电源管理电路包括控制电路、超级电容、升压电路、第一降压电路与第二降压电路；升压电路在需启动无线传输单元时，将电池的输出电压升以对超级电容进行预充电，及当超级电容的输出电压低于电压阈值时，将电池的输出电压升压以对超级电容进行补充充电；第一降压电路将升压电压与经预充电后的超级电容的输出电压并联，再降压至适配无线传输电路；第二降压电路用于将超级电容的输出电压降压至适配其他负载。在提供电池电能利用率的同时，优化仪表功耗，可广泛应用于消防领域。

A fire hydrant meter, wireless transmission system and power management circuit

The utility model relates to a fire hydrant instrument, a wireless transmission system and a power management circuit, belonging to the instrument technical field. Fire hydrant instrument includes wireless transmission circuit, data acquisition circuit and power management circuit. Power management circuit includes control circuit, super capacitor, boost circuit, first and second buck circuit. When boost circuit needs to start wireless transmission unit, the output voltage of battery is raised to pre-empt super capacitor. Charging, and when the output voltage of the supercapacitor is below the voltage threshold, the output voltage of the battery is boosted to recharge the supercapacitor; the first step-down circuit parallels the boost voltage with the output voltage of the pre-charged supercapacitor, and then lowers the voltage to fit the wireless transmission circuit; the second step-down circuit is used to recharge the supercapacitor. The output voltage of the capacitor is depressed to fit other loads. When the battery power utilization ratio is provided, the instrument power consumption can be optimized, and it can be widely used in the field of fire protection.

【技术实现步骤摘要】
一种消防栓仪表、无线传输系统与电源管理电路
本技术涉及一种电源管理电路及以该电源管理电路构建的消防栓仪表与无线传输系统，具体地说，涉及一种能有效提高电池中电能利用率的电源管理电路及以该电源管理电路构建的内置电池供电式消防栓仪表与无线传输系统。
技术介绍
在现有消防栓水压表等仪表中，基本上是采用外部电源进行供电，但由于受限于消防栓现场安装工况及密封安全性等要求，需要采用内置电池的方式以解决仪表现场供电不便及安全性问题，但在采用内置电池进行供电时，随着电池供电电压的降低而无法满足系统用电需求时，不仅需要进行频繁地更换电池，且存在电池电能利用率偏低的问题；此外，随着物联网技术的发展与普及，需在此类消防栓仪表中加入无线传输模块以实现数据网络化，使电池的更换频率进一步加大，导致内置式电池这种安全的供电方式在消防栓仪表等设备中的应用进一步受限。
技术实现思路
本技术的主要目的是提供一种内置电池供电式消防栓仪表，以提高电池电能的利用率的同时，优化其功耗管理；本技术的另一目的是提供一种适于上述消防栓仪表使用的电源管理电路；本技术的再一目的是提供一种适于上述消防栓仪表使用的无线传输系统。为了实现上述主要目的，本技术提供的消防栓仪表包括无线传输电路、数据采集电路、壳体及内置于该壳体内的电池连接端子与电源管理电路，电源管理电路包括超级电容、电容电压监测电路、控制电路、升压电路、第一降压电路及第二降压电路；电容电压监测电路用于监测超级电容的输出电压并向控制电路输出电容电压监测信号；控制电路接收数据采集电路所采集的数据，并依据采集数据输出预充电升压控制信号及降压控制信号，及依据电容电压监测信号输出补充充电升压控制信号；升压电路受控于预充电升压控制信号而将电连接在电池连接端子上的电池的输出电压升压至第一电压后向超级电容输出预充电电压，及受控于补充充电升压控制信号而将电池的输出电压升压至第二电压后向超级电容输出补充充电电压；第一降压电路受控于降压控制信号而将第一电压与经预充电后的超级电容的输出电压并联后，再经降压并向无线传输电路输出工作电压；第二降压电路至少向控制电路与数据采集电路输出由超级电容的输出电压经降压成的工作电压。在工作过程中，由于在供电电池与功耗负载间设置了升压电路，从而可将供电电池的输出电压升压至大于各负载的工作电压，以在电池输出电压低于负载工作电压时仍能为它们进行供电，有效地提高供电电池的电能利用率；当无线传输电路需启动并进行数据传输时，先对超级电容进行预充电，再通过第一降压电路联合经预充电后的超级电容与升压电路的输出电压，并将二者的输出电压并联后再降压至无线传输电路的工作电压，以利用超级电容可提供大瞬态电流的特点，为无线传输电路提供启动时所需的大瞬态电流，从而不会把前端电压拉得太低，并在无线传输电路正常工作后，升压电路持续为无线传输电路的正常工作提供大电流，且基于超级电容两端仍与升压电路的输出端并联而可同时对超级电容进行补充充电；在整个过程中，利用超级电容为控制电路、显示屏与数据收集电路等其他负载供电，以在超级电容输出电压低于电压阈值时或无线传输电路需启动时之外的其他时间内，升压电路及第一降压电路均处于休眠状态或停机状态，有效地降低整体的功耗。具体的方案为电池连接端子与升压电路间耦接有防止电池反接的防反接电路，以防止电池反接时对后续电路造成破坏；防反接电路包括两个漏极相连接的P沟道场效应管，一个的源极与电池连接端子电连接，另一个的源极与升压电路电连接，两个的栅极相连后通过偏置电阻接地。通过将防反接电路设置成由两个串联的场效应管构成，以替代现有技术中的二极管，可有效地降低防反接电路上的压降。另一个具体的方案为升压电路的分压参考网络中串联有通断控制开关，所述通断控制开关与升压电路同步受控于升压控制信号；升压电路的输入端与输出端间并联有续流二极管，续流二极管的正极与输入端电连接。通断控制开关基于升压控制信号控制分压参考网络与升压电路同步通断电，以在升压电路不工作时，断开分压参考网络以减少对超级电容上电能的不必要消耗，进一步降低设备的功耗。通过在升压电路的两端旁接续流二极管，从而可在首次启动或超级电容中电压由于未及时更换电池而偏低时，使电池的供电电压直接通过该续流二极管以对超级电容进行启动充电，以将超级电容的输出电压充电至高于控制电路的工作电压，从而可供电给控制电路工作而可控制升压电路等负载进行工作；并在超级电容的输出电压高于供电电池的供电电压时，使续流二极管截止而降低功耗。优选的方案为电源管理电路包括电池电压监测电路及电池更换提醒电路，电池电压监测电路用于监测电池的输出电压并向控制电路输出电池电压监测信号；控制电路依据电池电压监测信号控制电池更换提醒电路发出提醒信息。可在电池电能不能持续供电预定时长以上时，提醒维护人员进行更换电池，以便于使用过程中的维护而确保正常使用。另一个优选的方案为壳体内设置有显示屏，壳体包括用于透视显示屏的显示内容的透明壳体部；电源管理电路包括磁监测装置，磁监测装置用于监测受监测位置处的磁场并向控制电路输出磁场监测信号，控制电路依据磁场监测信号控制显示屏工作预定时长。在有效的减少显示屏的在电池使用周期内的总功耗的同时，提高其使用安全性与延长其使用寿命。更优选的方案为壳体包括至少一端敞口且大致为柱形的壳主体及与敞口相配合的密封端盖，至少一密封端盖由透明材料制成，透明壳体部设于其中一个由透明材料制成的密封端盖上；磁监测装置为磁簧开关，壳体外通过挂线悬挂有用于触发磁簧开关的永磁铁；壳体为密封壳体。便于操作人员激活显示屏进行显示。为了实现上述另一目的，本技术提供的电源管理电路包括控制电路、超级电容、升压电路及第一降压电路：控制电路用于在需启动大启动电流负载时，输出预充电升压控制信号及降压控制信号；升压电路受控于预充电升压控制信号而将供电装置的输出电压升压至第一电压后向超级电容输出预充电电压；第一降压电路受控于降压控制信号而将第一电压与经预充电后的超级电容的输出电压并联后，再经降压并向大启动电流负载输出工作电压。具体的方案为电源管理电路包括第二降压电路，第二降压电路向至少一个负载输出由超级电容的输出电压经降压成的工作电压，至少一个负载包括控制电路。优选的方案为与供电装置耦接的连接端子与升压电路间耦接有防止供电装置反接的防反接电路；防反接电路包括两个漏极相连接的P沟道场效应管，一个的源极与连接端子电连接，另一个的源极与升压电路电连接，两个的栅极相连后通过偏置电阻接地；升压电路的分压参考网络中串联有与升压电路同步受控于升压控制信号的通断控制开关；升压电路的输入端与输出端间并联有续流二极管，续流二极管的正极与输入端电连接。为了实现上述再一目的，本技术提供的无线传输系统包括无线传输电路与电源管理电路；电源管理电路为上述任一技术方案所描述的电源管理电路。附图说明图1为本技术消防栓仪表实施例的立体图；图2为本技术消防栓仪表实施例的结构分解图；图3为图2中A局部放大图；图4为本技术消防栓仪表实施例中电源管理电路的原理结构框图；图5为本技术消防栓仪表实施例中防反接电路的电路图；图6为本技术消防栓仪表实施例中升压电路的电路图。具体实施方式以下结合实施例及其附图对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内置电池供电式消防栓仪表，其特征在于，包括无线传输电路、数据采集电路、壳体及内置于所述壳体内的电池连接端子与电源管理电路，所述电源管理电路包括：超级电容；电容电压监测电路，用于监测所述超级电容的输出电压并向控制电路输出电容电压监测信号；控制电路，接收所述数据采集电路所采集的数据，并依据采集数据输出预充电升压控制信号及降压控制信号，及依据所述电容电压监测信号输出补充充电升压控制信号；升压电路，所述升压电路受控于所述预充电升压控制信号而将电连接在所述电池连接端子上的电池的输出电压升压至第一电压后向所述超级电容输出预充电电压，及受控于所述补充充电升压控制信号而将所述电池的输出电压升压至第二电压后向所述超级电容输出补充充电电压；第一降压电路，所述第一降压电路受控于所述降压控制信号而将所述第一电压与经预充电后的所述超级电容的输出电压并联后，再经降压并向所述无线传输电路输出工作电压；第二降压电路，至少向所述控制电路与所述数据采集电路输出由所述超级电容的输出电压经降压成的工作电压。

【技术特征摘要】
1.一种内置电池供电式消防栓仪表，其特征在于，包括无线传输电路、数据采集电路、壳体及内置于所述壳体内的电池连接端子与电源管理电路，所述电源管理电路包括：超级电容；电容电压监测电路，用于监测所述超级电容的输出电压并向控制电路输出电容电压监测信号；控制电路，接收所述数据采集电路所采集的数据，并依据采集数据输出预充电升压控制信号及降压控制信号，及依据所述电容电压监测信号输出补充充电升压控制信号；升压电路，所述升压电路受控于所述预充电升压控制信号而将电连接在所述电池连接端子上的电池的输出电压升压至第一电压后向所述超级电容输出预充电电压，及受控于所述补充充电升压控制信号而将所述电池的输出电压升压至第二电压后向所述超级电容输出补充充电电压；第一降压电路，所述第一降压电路受控于所述降压控制信号而将所述第一电压与经预充电后的所述超级电容的输出电压并联后，再经降压并向所述无线传输电路输出工作电压；第二降压电路，至少向所述控制电路与所述数据采集电路输出由所述超级电容的输出电压经降压成的工作电压。2.根据权利要求1所述的消防栓仪表，其特征在于：所述电池连接端子与所述升压电路间耦接有防止电池反接的防反接电路；所述防反接电路包括两个漏极相连接的P沟道场效应管，一个的源极与所述电池连接端子电连接，另一个的源极与所述升压电路电连接，两个的栅极相连后通过偏置电阻接地。3.根据权利要求1所述的消防栓仪表，其特征在于：所述升压电路的分压参考网络中串联有与所述升压电路同步受控于升压控制信号的通断控制开关；所述升压电路的输入端与输出端间并联有续流二极管，所述续流二极管的正极与所述输入端电连接。4.根据权利要求1至3任一项权利要求所述的消防栓仪表，其特征在于：所述电源管理电路包括电池电压监测电路及电池更换提醒电路，电池电压监测电路用于监测所述电池的输出电压并向所述控制电路输出电池电压监测信号；所述控制电路依据所述电池电压监测信号控制所述电池更换提醒电路发出提醒信息。5.根据权利要求1至3任一项权利要求所述的消防栓仪表，其特征在于：所述壳体内设置有显示屏...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳培光，张镇宇，
申请(专利权)人：张国东，欧阳培光，
类型：新型
国别省市：河南,41