CN111130187A - 由传感器控制的无线通信模组的低功耗供电电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种由传感器控制的无线通信模组的低功耗供电电路，其优点在于增设了开关电路，电池电源的正极与开关电路的输入端连接，开关电路的控制端与传感器的控制信号输出端连接，开关电路的输出端与通信模组的阳极连接，由传感器控制开关电路的通断，传感器在常态未感知到状况时不向开关电路的控制端发送控制信号，开关电路常处于断开，电池电源不向通信模组供电，不消耗电能；传感器在感知到状况时，传感器向通信模组发送感知信号，同时向开关电路的控制端发送高电平控制信号，开关电路才导通，电池电源向通信模组供电，通信模组将传感器传送的感知信号通过天线发送到无线局域网，由此在常态下电池电源不耗电，使用寿命长。

Description

由传感器控制的无线通信模组的低功耗供电电路

技术领域

本发明属于物联网无线局域网通信技术领域，其所涉及的是针对感知层传感器与无线通信模组的电源供电技术。

背景技术

物联网是继互联网之后的物物相连、人物相连，能远程感知、远程控制、远程识别、远程传输的通信网络，它的范围之大可以让每粒砂都可通信，也就是说：物联网能感知到每粒砂的存在信息，这些信息是靠物联网终端的传感器来完成的，巨大的物联网能承载数亿万兆计个传感器。

无线局域网是目前物联网组成的一个重要部分。无线局域网从目前的应用来看，它是符合IEEE802.11b协议并已被大多数国家应用于物联网终端。

而我国近年新推出的移动窄带物联网的NB-IoT通信模组虽然在通信组网形式上与IEEE802.11b有所不同，但用作物联网终端的传感器的通信模块(组)它与IEEE802.11b无线局域网一样，它们的终端传感器感知信息传送是用无线信号收发模块传输的。然而在这里就突出一个供电电源问题；目前大部供电采用电池供电。也就是说，物联网终端数亿万兆计的传感器就要配置数亿万兆个电池。

众所周知电池的电能是靠化学转换得到的，它是一种易耗品，当它电能耗尽时是一种严重危害环境的废弃物。根据物联网当前状况，世界各国尚处在各自摸索而尚未定义、尚未标准化阶段，这是因为的应用范围之广远远超出人们的想象，要广泛应用很多技术问题尚未得到根本解决，其中本发明所提及的为无线局域网供电的问题，实践证实用电池首先要考虑的是电池使用寿命，在恶劣的环境中使用它可靠性、稳定性？再则要考虑作为物联网的无线局域网应用的随着物物相连的物联网普及发展，不要几年废弃电池将会如塑料一样危害着地球与人类。本发明所要解决的看似一个很简单的技术课题，但这在城市道路窨井盖的丢失报警系统的应用无法大面积推广中已得到很好证明。如何延长物联网终端的传感器与通信模块的供电电池使用寿命，这是本发明要解决的。

在我国，自从移动通信推出移动窄带物联网以来，NB-IoT通信模组现正在物联网中积极推广，但经过实际应用它的一个较凸出问题就是耗电量大，无论在工作状态(即在传输传感器感知信息)或休眠待机状态都相对较大。

从理论上计算，通信模组在未感知到信息时，整个电路均处在休眠待机状态，它的能耗很低。但现实应用中，由于无线传感器电路是靠电池来供电，而这些电池均为重金属化学电池，它从工厂成品后就开始自耗腐蚀直到失效，其最长存放时间也不会超过三年，更何况自接入负载在整年累月待机应用状态，特别是用于通信模组上这就更加速电池的消耗与腐蚀而缩短它的使用寿命。而且随着电能消耗，电压、电流也随着下降，这时对无线传感器网的工作稳定性影响很大。如果光靠电池供电，即便是大容量电池也不会超过一年半载电即会快速耗完，因此这种通信模组的供电电路需待改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种待命时不耗电，电池使用寿命长的由传感器来控制无线通信模组的供电电路；无线通信模组的供电直接由传感器来控制，当传感器感知到信时传感器中的信号转换模块产生信号电平时，这个信号电平不仅会发送给通信模组同时也会送给开关电路，开关电路则导通，通信模组启动并发送信息。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种由传感器控制的无线通信模组的低功耗供电电路，包括传感器和电池电源，以及相互连接的通信模组与天线，电池电源的正极与传感器的阳极连接，传感器的感知信号输出端与通信模组的信号接收端连接，传感器的阴极与电池电源的负极连接，通信模组的阴极与电池电源的负极连接；还包括开关电路，电池电源的正极与开关电路的输入端连接，开关电路的控制端与传感器的控制信号输出端连接，开关电路的输出端与通信模组的阳极连接。

与现有技术相比，本发明的优点在于增设了开关电路，电池电源的正极与开关电路的输入端连接，开关电路的控制端与传感器的控制信号输出端连接，开关电路的输出端与通信模组的阳极连接，由传感器控制开关电路的通断，传感器在常态未感知到状况时不向开关电路的控制端发送控制信号，开关电路常处于断开，电池电源不向通信模组供电，不消耗电能；传感器在感知到状况时，传感器向通信模组发送感知信号，同时向开关电路的控制端发送高电平控制信号，开关电路才导通，电池电源向通信模组供电，通信模组将传感器传送的感知信号通过天线发送到无线局域网，由此在常态下电池电源不耗电，只在传感器感知到状况时才消耗电力，使用寿命长。

作为优选，所述传感器由感知元件和信号转换模块连接构成，信号转换模块与电池电源连接，信号转换模块与开关电路的控制端连接，信号转换模块与通信模组的信号接收端连接；只在信号转换模块收到感知元件发送的感知信识时，信号转换模块向通信模组发送感知信号，同时信号转换模块向开关电路发送高电平信号导通开关电路。

附图说明

图1为本发明的电路框图。

图2为现有无线通信电路的电路框图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

本优选实施例如图1所示为一种由传感器控制的无线通信模组的低功耗供电电路，包括传感器1和电池电源4，以及相互连接的通信模组2与天线3，电池电源4的正极与传感器1的阳极连接，传感器1的感知信号输出端与通信模组2的信号接收端连接，传感器1的阴极与电池电源4的负极连接，通信模组2的阴极与电池电源4的负极连接；还包括开关电路5，电池电源4的正极与开关电路5的输入端连接，开关电路5的控制端与传感器1的控制信号输出端连接，开关电路5的输出端与通信模组2的阳极连接。

其中，传感器1由感知元件1.1和信号转换模块1.2连接构成，信号转换模块1.2与电池电源4连接，信号转换模块1.2与开关电路5的控制端连接，信号转换模块1.2与通信模组2的信号接收端连接；只在感知元件1.1感知到信识时，信号转换模块1.2向通信模组2发送感知信号，同时信号转换模块1.2向开关电路5发送高电平控制信号导通开关电路5。

具体的，传感器1的感知元件1.1大部是属于敏感、物理元件如气敏、光敏、热敏、磁敏、湿敏、气敏、干簧管、滚珠开关、霍尔元件等等，它们是通过物理量(包括化学反应)如：温度、湿度、液位、压力、位移、流量、速度信息转化为识别信号(感知信识)，这些识别信号多数属于开关量电平信号，开关量电平信号通过信号转换模块1.2转换成数字模式的感知信号和/或高电平信号。在本实施例中，感知元件1.1感知到信息后，通过信号转换模块1.2转换成数字模式的感知信号向通信模组2发送感知信息，同时亦将高电平控制信号发送给串接在电池正极与通信模组2间的开关电路5上，使开关电路5导通电池电源4对通信模组2供电，通信模组2通过天线3将感知信息发送给到无线局域网；当传感器1感知信息消失时，信号转换器1.2处在低电平状态，开关电路5随即关闭，这时通信模组2的电源就被关断，电池电源4不损耗电力。如此只要在传感器1未感知到信息时，通信模组2完全处于断电状态，如此方能让整个供电电路省电而延长电池使用寿命，这与图2所示的现有的通常处于休眠状态的无线通信电路不同，其电池电源4的正极直接与通信模组2的阳极相连，通信模组2始终处于耗电状态。

另外，需要说明的是，开关电路5可以简单的采用单独的晶闸管或开关三极管作为通断开关，或者采用其他更为精细复杂的开关电路。

Claims (2)

1.一种由传感器控制的无线通信模组的低功耗供电电路，包括传感器(1)和电池电源(4)，以及相互连接的通信模组(2)与天线(3)，电池电源(4)的正极与传感器(1)的阳极连接，传感器(1)的感知信号输出端与通信模组(2)的信号接收端连接，传感器(1)的阴极与电池电源(4)的负极连接，通信模组(2)的阴极与电池电源(4)的负极连接；其特征在于，还包括开关电路(5)，电池电源(4)的正极与开关电路(5)的输入端连接，开关电路(5)的控制端与传感器(1)的控制信号输出端连接，开关电路(5)的输出端与通信模组(2)的阳极连接。

2.根据权利要求1所述的一种由传感器控制的无线通信模组的低功耗供电电路，其特征在于：所述传感器(1)由感知元件(1.1)和信号转换模块(1.2)连接构成，信号转换模块(1.2)与电池电源(4)连接，信号转换模块(1.2)与开关电路(5)的控制端连接，信号转换模块(1.2)与通信模组(2)的信号接收端连接；

只在信号转换模块(1.2)收到感知元件(1.1)发送的感知信识时，信号转换模块(1.2)向通信模组(2)发送感知信号，同时信号转换模块(1.2)向开关电路(5)发送高电平控制信号导通开关电路(5)。

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