CN104750154A

CN104750154A - 一种降低传感器能耗的电路装置

Info

Publication number: CN104750154A
Application number: CN201510164602.5A
Authority: CN
Inventors: 杜林新; 张帅涛
Original assignee: NINGBO SHUANGLIN AUTOMOBILE FITTINGS CO Ltd
Current assignee: NINGBO SHUANGLIN AUTOMOBILE FITTINGS CO Ltd
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2015-03-31
Publication date: 2015-07-01

Abstract

本发明公开了一种降低传感器能耗的电路装置，包括稳压电路(1)、传感器供电路(2)。本发明采用由电源芯片、第一电容器和第二电容器构成稳压电路；由第一晶体管、第二晶体管、开关二极管、第三电容器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻构成传感器供电路；稳压电路的电压输入端连接电池正极，稳压电路的电压输出端连接微处理器正极和传感器供电路输入端；传感器供电路输出端与传感器电源端连接；工作时，传感器供电路受微处理器控制，MCU控制电平端为高电平时，传感器供电路导通，传感器工作，MCU控制电平端为零电平时，传感器供电路关闭，传感器停止工作；通过控制传感器间歇工作和休眠来降低传感器总能耗的技术方案，使传感器达到了降低能耗的目的。

Description

一种降低传感器能耗的电路装置

技术领域

本发明涉及一种电路装置，具体是指用于自动控制系统中降低传感器电能消耗的一种降低传感器能耗的电路装置。

背景技术

在自动控制系统中，通常采用传感器检测被控制对象的状态，传感器将检测到的物理量转变为电信号并反馈至MCU即微处理器，MCU将反馈的信号进行数据处理包括ADC转换并判别后输出控制指令，控制指令经执行机构对被控制对象实施控制；自动控制系统的工作分有工作时段和待机时段，由交流电源供电的设备的自动控制系统，无论工作时段和待机时段均连续供电，连续耗能；对于由电池作动力的设备装置，例如汽车，为了降低能耗提高电池的续航能力，则让自动控制系统在待机时段处于休眠状态，在需要进行处理时才被唤醒；车载自控系统一般需要由开关或传感器来唤醒，这就使得传感器不得休眠；而传感器工作需要很大的工作电流，即使自控系统休眠了，自控系统整机的能耗仍然很大，不利于延长电池续航能力。为此，如何降低传感器的工作能耗就成了提高电池供电系统续航能力的关键；在实际工作中，汽车中的很多自控电路的传感器并非需要持续工作，例如检测电机旋转的霍尔传感器，检测油温、水温、车厢气温、发动机体温的温度传感器，很多物理量是慢变化量不需要传感器持续工作采样，只需分时段间歇性地向传感器供电开启采样即可；如果让这些传感器在不需要工作时休眠，在需要工作时唤醒，这样就可降低这些传感器的实际耗电量；然而现有技术中并没有采取让传感器间歇性工作的具体装置，因此，现有技术存在传感器工作能耗大的问题与不足。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题与不足，本发明采用由电源芯片、第一晶体管、第二晶体管、开关二极管、第一电容器、第二电容器、第三电容器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻构成的电路装置，其中，第一晶体管为NPN型三极管，第二晶体管为PNP型三极管；由电源芯片、第一电容器和第二电容器构成稳压电路；由第一晶体管、第二晶体管、开关二极管、第三电容器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻构成传感器供电路；稳压电路的电压输入端连接电池正极，稳压电路的电压输出端连接微处理器正极和传感器供电路输入端；传感器供电路输出端与传感器电源端连接；工作时，传感器供电路受微处理器控制，MCU控制电平端为高电平时，传感器供电路接通稳压电路向传感器电源端供电，传感器工作，MCU控制电平端为零电平时，传感器供电路关闭，停止向传感器电源端供电，传感器停止工作；采用使传感器间歇工作和间歇休眠减少传感器实际工作时间总和来降低传感器总能耗的技术方案，提供一种降低传感器能耗的电路装置，旨在使传感器达到降低能耗的目的。

本发明的目的是这样实现的：一种降低传感器能耗的电路装置，包括稳压电路、传感器供电路，其中：所述的稳压电路由电源芯片、第一电容器和第二电容器构成；所述的传感器供电路由第一晶体管、第二晶体管、开关二极管、第三电容器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻构成；所述第一晶体管为NPN型三极管，所述第二晶体管为PNP型三极管；

电池正极与第一电容器的正极和电源芯片的电压输入端连接，电源芯片的电压输出端与第二电容器的正极、第二晶体管的发射极、第三电阻的一端和微处理器正极连接；电源芯片的接地端、第一电容器的负极和第二电容器的负极接地；MCU控制电平端经开关二极管和第一电阻的一端连接，第一电阻的另一端、第二电阻的一端和第一晶体管的基极连接，第二电阻的另一端和第一晶体管的发射极接地；第一晶体管的集电极与第三电阻的另一端、第四电阻的一端连接，第四电阻的另一端与第二晶体管的基极连接，第二晶体管的集电极与第三电容器的正极和传感器电源端连接，第三电容器的负极接地。

工作原理及有益效果

工作时，传感器供电路受微处理器控制，MCU控制电平端为高电平时，传感器供电路接通稳压电路，稳压电路向传感器电源端供电，传感器工作；MCU控制电平端为零电平时，传感器供电路关闭，稳压电路向传感器电源端供电的通道被阻断，传感器停止工作；无论传感器工作还是休眠，稳压电路均可正常向微处理器正极供电。

本装置采用使传感器间歇工作和间歇休眠的方式，以减少传感器实际工作时间总和的方法，降低了传感器总能耗，提高了车载电池供电的续航能力。

有益设计拓展

参阅实施例2，本装置亦可采用具有使能端EN的电源芯片达到相同的目的；

参阅实施例3，本装置亦可采用PMOS管替代实施例1中的PNP晶体管，其工作原理及效果与实施例1相似。

上述，本发明采用由电源芯片、第一晶体管、第二晶体管、开关二极管、第一电容器、第二电容器、第三电容器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻构成的电路装置，其中，第一晶体管为NPN型三极管，第二晶体管为PNP型三极管；由电源芯片、第一电容器和第二电容器构成稳压电路；由第一晶体管、第二晶体管、开关二极管、第三电容器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻构成传感器供电路；稳压电路的电压输入端连接电池正极，稳压电路的电压输出端连接微处理器正极和传感器供电路输入端；传感器供电路输出端与传感器电源端连接；工作时，传感器供电路受微处理器控制，MCU控制电平端为高电平时，传感器供电路接通稳压电路向传感器电源端供电，传感器工作，MCU控制电平端为零电平时，传感器供电路关闭，停止向传感器电源端供电，传感器停止工作；采用使传感器间歇工作和间歇休眠减少传感器实际工作时间总和来降低传感器总能耗的技术方案，克服了现有技术存在传感器工作能耗大的问题与不足，所提供的一种降低传感器能耗的电路装置，使传感器达到了降低能耗的目的。

附图说明

图1是本发明的一种降低传感器能耗的电路装置，实施例1的电路原理示意图；

图2是本发明的一种降低传感器能耗的电路装置，实施例2的电路原理示意图；

图3是本发明的一种降低传感器能耗的电路装置，实施例3的电路原理示意图；图中采用PMOS管替代实施例1中的PNP晶体管，工作原理与实施例1和相似。

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步详细说明，但不应理解为对本发明的任何限制。

图中：稳压电路1、传感器供电路2、电源芯片IC1、第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、开关二极管D1、第一电容器C1、第二电容器C2、第三电容器C3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、电池正极V+、芯片电压输入端Vin、芯片电压输出端Vout、芯片接地端GND、使能端EN、MCU控制电平端Vcontrol、传感器电源端Senser、微处理器正极MCU-V+、传感器供电路输入端RC、传感器供电路输出端CC。

具体实施方式

实施例1，参阅图1，本发明的一种降低传感器能耗的电路装置，包括稳压电路1、传感器供电路2，其中：所述的稳压电路1由电源芯片IC1、第一电容器C1和第二电容器C2构成；所述的传感器供电路2由第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、开关二极管D1、第三电容器C3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4构成；所述第一晶体管Q1为NPN型三极管，所述第二晶体管Q2为PNP型三极管；

电池正极V+与第一电容器C1的正极和电源芯片IC1的电压输入端Vin连接，电源芯片IC1的电压输出端Vout与第二电容器C2的正极、第二晶体管Q2的发射极、第三电阻R3的一端和微处理器正极MCU-V+连接；电源芯片IC1的接地端GND、第一电容器C1的负极和第二电容器C2的负极接地；MCU控制电平端Vcontrol经开关二极管D1和第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端、第二电阻R2的一端和第一晶体管Q1的基极连接，第二电阻R2的另一端和第一晶体管Q1的发射极接地；第一晶体管Q1的集电极与第三电阻R3的另一端、第四电阻R4的一端连接，第四电阻R4的另一端与第二晶体管Q2的基极连接，第二晶体管Q2的集电极与第三电容器C3的正极和传感器电源端Senser连接，第三电容器C3的负极接地。

工作原理及有益效果

工作时，传感器供电路2受微处理器控制，MCU控制电平端Vcontrol为高电平时，传感器供电路2接通稳压电路1，稳压电路1向传感器电源端Senser供电，传感器工作；MCU控制电平端Vcontrol为零电平时，传感器供电路2关闭，稳压电路1向传感器电源端Senser供电的通道被阻断，传感器停止工作；无论传感器工作还是休眠，稳压电路1均可正常向微处理器正极MCU-V+供电。

实施例2，采用具有使能端EN的电源芯片构成的电路，参阅图2，由MCU向稳压电路的使能端EN提供控制电压，EN＝1为使能，EN＝0为去能。当控制电压为零时稳压电路无电压输出，传感器没有电流消耗。当控制电压为高电平时稳压电源输出电压，传感器工作。在MCU开启传感器电源适当延时后就可以进行AD转换，检测传感器对应的输出电压，检测出被测物理量。

MCU内有AB两个定时器，其中A定时器可以在MCU休眠时正常工作并当定时结束时唤醒MCU。MCU被唤醒后先将传感器电源打开，启动B定时器。

传感器分为数学量传感器和模拟量传感器。数学量传感器可以直接引发MCU中断。模拟量传感器由MCU的AD转换器对其输出电压进行AD转换，检测出对应的物理量。

当B定时器在结束时还没有数学量传感器引发的中断发生，则视为在B定时器定时时间内数学传感器状态没有发生变化。如果有中断发生，则由MCU进行中断处理。如果没有中断发生则启动AD转换器对模拟量传感器输出电压进行检测，检测完毕后进行数字处理，然后在没有其它处理请求的情况下先关断传感器电源，再进入休眠状态从而完成一个周期的检测任务。

实施例3，采用PMOS管替代实施例1中的PNP晶体管的电路装置，参阅图3，其工作原理与实施例1类似。

实施例1与实施例2的比较：

实施例1的优势是，三极管开关速度很快，基本上不存在延迟，可以工作在更窄的开关脉冲状态，适应于要求快速响应的场合，应用范围广；其弱点是，元器件较多，电路较为复杂。应用时，当传感器与MCU使用同一个电源供电时，只能使用实施例1的三极管开关电路，因为MCU是不能关闭电源的。

实施例2的优势是，元器件少电路简单；其弱点是，启动时间比较长，响应速度慢，不适应要求快速响应的场合，故应用范围窄。

Claims

1.一种降低传感器能耗的电路装置，包括稳压电路(1)、传感器供电路(2)，其特征在于：所述的稳压电路(1)由电源芯片(IC1)、第一电容器(C1)和第二电容器(C2)构成；所述的传感器供电路(2)由第一晶体管(Q1)、第二晶体管(Q2)、开关二极管(D1)、第三电容器(C3)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)构成；所述第一晶体管(Q1)为NPN型三极管，所述第二晶体管(Q2)为PNP型三极管；

电池正极(V+)与第一电容器(C1)的正极和电源芯片(IC1)的电压输入端(Vin)连接，电源芯片(IC1)的电压输出端(Vout)与第二电容器(C2)的正极、第二晶体管(Q2)的发射极、第三电阻(R3)的一端和微处理器正极(MCU-V+)连接；电源芯片(IC1)的接地端(GND)、第一电容器(C1)的负极和第二电容器(C2)的负极接地；MCU控制电平端(Vcontrol)经开关二极管(D1)和第一电阻(R1)的一端连接，第一电阻(R1)的另一端、第二电阻(R2)的一端和第一晶体管(Q1)的基极连接，第二电阻(R2)的另一端和第一晶体管(Q1)的发射极接地；第一晶体管(Q1)的集电极与第三电阻(R3)的另一端、第四电阻(R4)的一端连接，第四电阻(R4)的另一端与第二晶体管(Q2)的基极连接，第二晶体管(Q2)的集电极与第三电容器(C3)的正极和传感器电源端(Senser)连接，第三电容器(C3)的负极接地。