CN111693886A - 一种物联网智能计量仪表电源监测及控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电源监测及控制技术领域，公开了一种物联网智能计量仪表电源监测及控制电路，包括电源输入子电路、电源监测子电路、反接隔断子电路、储能子电路、电压采集子电路、通讯电源控制子电路以及供电电源子电路，反接隔断子电路分别与电源输入子电路、电源监测子电路以及储能子电路电性连接，储能子电路分别与电压采集子电路、通讯电源控制子电路以及供电电源子电路电性连接。本发明解决了现有技术存在的缺乏低电、掉电等电源监测功能，无法实现对通讯电源的切断和控制，产品功耗高，以及无法长期的监测电源的使用情况的问题。
Description
技术领域
本发明属于电源监测及控制技术领域，具体涉及一种物联网智能计量仪表电源监测及控制电路。
背景技术
随着电子技术的快速发展，仪器仪表的应用领域不断拓宽，电池供电成为了重要的选择。目前物联网智能计量仪表的电源系统大多仅仅是供给控制器电源，并未实现低电、掉电等电源监测；无法实现对通讯电源的切断和控制，产品功耗高；无法长期的监测电源的使用情况等问题。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供物联网智能计量仪表电源监测及控制电路，用于解决现有技术存在的缺乏低电、掉电等电源监测功能，无法实现对通讯电源的切断和控制，产品功耗高，以及无法长期的监测电源的使用情况的问题。
本发明所采用的技术方案为：
一种物联网智能计量仪表电源监测及控制电路，包括电源输入子电路、电源监测子电路、反接隔断子电路、储能子电路、电压采集子电路、通讯电源控制子电路以及供电电源子电路，反接隔断子电路分别与电源输入子电路、电源监测子电路以及储能子电路电性连接，储能子电路分别与电压采集子电路、通讯电源控制子电路以及供电电源子电路电性连接。
进一步地，电源输入子电路为电池B1，电池B1的负极接地，且其正极与反接隔断子电路电性连接。
进一步地，电池B1包括锂电池和干电池组，干电池组包括若干节串联设置的干电池。
进一步地，反接隔断子电路包括二极管D1-D2和保险丝F1，二极管D1的正极连与电源输入子电路电性连接，且其负极与储能子电路电性连接，二极管D2的正极接地，且其负极分别与保险丝F1的一端以及电源监测子电路电性连接，保险丝F1的另一端与电源输入子电路电性连接。
进一步地，电源监测子电路包括电压检测芯片U1、电容C5-C6以及电阻R2，电压检测芯片U1的第1管脚通过电阻R2与节点VCC电性连接，其第1管脚通过电容C5接地，其第1管脚与节点BAT_INT电性连接，其第2管脚通过电容C6接地，其第2管脚与反接隔断子电路电性连接，且其第3管脚直接接地，节点BAT_INT与物联网智能计量仪表电性连接。
进一步地，储能子电路为超级电容C7，超级电容C7的负极接地，且其正极分别与反接隔断子电路、电压采集子电路、通讯电源控制子电路以及供电电源子电路电性连接。
进一步地，电压采集子电路包括电阻R3-R4和电容C8，电阻R3的一端与储能子电路电性连接，且其另一端通过串联的电阻R4接地，电容C8与电阻R4并联，电阻R4和电阻R3的串联公共点与节点BAT_ADC电性连接，节点BAT_ADC与物联网智能计量仪表电性连接。
进一步地，通讯电源控制子电路包括电容C1-C2、电阻R1、电感L1以及稳压芯片U2，稳压芯片U2的第1管脚通过依次串联的电阻R1和电容C1接地，其第2管脚通过电感L1与电阻R1和电容C1的串联公共点电性连接，其第3管脚与储能子电路电性连接，其第5管脚与节点CTR电性连接，且其第6管脚与电阻R1和电容C1的串联公共点电性连接，电阻R1和电容C1的串联公共点设置有节点BAT_NB，节点BAT_NB和节点CTR均与物联网智能计量仪表电性连接。
进一步地，供电电源子电路包括电容C3-C4和稳压芯片U3，稳压芯片U3的第1管脚直接接地，其第2管脚通过电容C4接地，其第2管脚与节点VCC电性连接，其第3管脚通过电容C3接地，且其第3管脚与储能子电路电性连接。
本发明的有益效果为：
(1)本发明的反接隔断子电路防止电源反接损坏电源监测子电路，电源监测子电路提供低电和掉电监测节点BAT_INT，只需要检测下降沿中断就能判别电源掉电和欠电，解决物联网智能计量仪表无法实现低电和掉电监测的问题；
(2)本发明的通讯电源控制子电路提供控制节点CTR，用于控制稳压芯片U2的导通与关断，从而控制物联网通讯电源节点BAT_NB的通断，解决了物联网智能计量仪表通讯电源控制复杂、功耗高的问题；
(3)本发明的电压采集子电路提供电源电压监测节点BAT_INT，解决了物联网智能计量仪表无法长期监测电源电压的问题。
附图说明
图1是物联网智能计量仪表电源监测及控制电路结构框图；
图2是实施例1中物联网智能计量仪表电源监测及控制电路图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步阐释。
实施例1：
如图1和图2共同所示，一种物联网智能计量仪表电源监测及控制电路，包括电源输入子电路、电源监测子电路、反接隔断子电路、储能子电路、电压采集子电路、通讯电源控制子电路以及供电电源子电路，反接隔断子电路分别与电源输入子电路、电源监测子电路以及储能子电路电性连接，储能子电路分别与电压采集子电路、通讯电源控制子电路以及供电电源子电路电性连接。
电源输入子电路为电池B1，电池B1为3.6V的锂电池，电池B1的负极接地，且其正极分别与反接隔断子电路的二极管D1正极以及保险丝F1电性连接；电池B1是为物联网智能计量仪表(如燃气表、水表、热量表等)提供电源供给。
反接隔断子电路的作用是为了防止电池B1反接导致物联网智能计量仪表的电子部分被损坏，从而导致表具不能正常工作的事故发生，其包括二极管D1-D2和保险丝F1，二极管D1的正极连与电源输入子电路的电池B1的正极电性连接，且其负极与储能子电路的超级电容C7的正极电性连接，二极管D2的正极接地，且其负极分别与保险丝F1的一端以及电源监测子电路的电压检测芯片U1的第2管脚电性连接，保险丝F1的另一端与电源输入子电路的电池B1电性连接；当电池正接时，保险丝F1与电池的正极电性连接，保险丝F1导通，二极管D2隔断，后端电源监测子电路的功耗为微安级别，保险丝F1不会被断开，当电池反接时，由于二极管D2导通，相当于电池正极和负极短接，故保险丝F1上会有大电流通过，保险丝F1断开，在保险丝F1断开前，由于二极管D2导通相当于电源监测子电路的反接电压为二极管D2的导通电压，小于0.7V，所以电源监测子电路不会被顺坏，能很好的起到保护作用。
电源监测子电路包括具体型号为BD4830的电压检测芯片U1、电容C5-C6以及电阻R2，电压检测芯片U1的第1管脚通过电阻R2与节点VCC电性连接，该第1管脚为开漏输出端，所以需要该上拉电阻R2，其第1管脚通过电容C5接地，电容C5为滤波电容，用于滤除电压检测芯片U1由于受到干扰误输出的噪声，其第1管脚与节点BAT_INT电性连接，其第2管脚通过电容C6接地，用于去除输入管脚上的纹波噪声，其第2管脚与反接隔断子电路电性连接，且其第3管脚直接接地，节点BAT_INT与物联网智能计量仪表电性连接；电压检测芯片U1的第2管脚即为供物联网智能计量仪表的微处理器中断采集的端口，提供低电和掉电监测节点BAT_INT，当供电电源不欠压(高于3.0V)时，输出为高电平，当供电电源欠压(低于3.0V)时，输出为低电平；当供电电源掉电时候，由于电压检测芯片U1由电容C6上存储的电量维持芯片工作，当C6上电压低于欠压值(3.0V)后，芯片U1也会输出低电平，直到电容上电量被消耗完后输出变为高电平，物联网智能计量仪表的微处理器只需要检测节点BAT_INT的下降沿中断就能判别电源掉电和欠电。
储能子电路为超级电容C7，为了电路掉电稳定工作，超级电容C7选用法拉电容，超级电容C7的负极接地，且其正极分别与反接隔断子电路的二极管D1的负极、电压采集子电路的电阻R3远离串联公共节点的一端、通讯电源控制子电路的电容C2远离接地点GND的一端以及供电电源子电路的第3管脚电性连接。
电压采集子电路包括电阻R3-R4和电容C8，电阻R3的一端与储能子电路电性连接，且其另一端通过串联的电阻R4接地，电容C8与电阻R4并联，电阻R4和电阻R3的串联公共点与节点BAT_ADC电性连接，节点BAT_ADC与物联网智能计量仪表电性连接；节点BAT_ADC即为供物联网智能计量仪表的可AD采集的端口，电阻R3和电阻R4起分压作用，将超级电容C7上的高电压转换为单片机可采集的低电压。
通讯电源控制子电路包括电容C1-C2、电阻R1、电感L1以及具体型号为TPS62730的稳压芯片U2，稳压芯片U2的第1管脚通过依次串联的电阻R1和电容C1接地，其第2管脚通过电感L1与电阻R1和电容C1的串联公共点电性连接，其第3管脚与储能子电路的超级电容C7的正极电性连接，其第5管脚与节点CTR电性连接，且其第6管脚与电阻R1和电容C1的串联公共点电性连接，电阻R1和电容C1的串联公共点设置有节点BAT_NB，节点BAT_NB和节点CTR均与物联网智能计量仪表电性连接，其中，节点BAT_NB为物联网通讯模块的电源供给口，连接物联网通讯模块，节点CTR连接微处理器的输出端口，用于对物联网通讯模块的电源控制；稳压芯片U2的第5管脚为控制管脚，节点CTR用于控制稳压芯片U2的导通与关断，从而控制物联网通讯电源节点BAT_NB的通断，当稳压芯片U2的第5管脚输入高电平时候，通讯电源控制子电路导通，物联网通讯电源节点BAT_NB有电源供给；当稳压芯片U2的第5管脚输入低电平时候，通讯电源控制子电路被关断，物联网通讯电源节点BAT_NB无电源输出。
供电电源子电路包括电容C3-C4和具体型号为MCP1700T-2502的稳压芯片U3，稳压芯片U3的第1管脚直接接地，其第2管脚通过电容C4接地，电容C4为滤波电容，其第2管脚与节点VCC电性连接，节点VCC为电路提供辅助电压，供给其第3管脚通过电容C3接地，电容C3为滤波电容，且其第3管脚与储能子电路的超级电容C7的正极电性连接。
本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。
Claims (9)
1.一种物联网智能计量仪表电源监测及控制电路，其特征在于：包括电源输入子电路、电源监测子电路、反接隔断子电路、储能子电路、电压采集子电路、通讯电源控制子电路以及供电电源子电路，所述反接隔断子电路分别与电源输入子电路、电源监测子电路以及储能子电路电性连接，所述储能子电路分别与电压采集子电路、通讯电源控制子电路以及供电电源子电路电性连接。
2.根据权利要求1所述的物联网智能计量仪表电源监测及控制电路，其特征在于：所述电源输入子电路为电池B1，所述电池B1的负极接地，且其正极与反接隔断子电路电性连接。
3.根据权利要求2所述的物联网智能计量仪表电源监测及控制电路，其特征在于：所述电池B1包括锂电池和干电池组，所述干电池组包括若干节串联设置的干电池。
4.根据权利要求1所述的物联网智能计量仪表电源监测及控制电路，其特征在于：所述反接隔断子电路包括二极管D1-D2和保险丝F1，二极管D1的正极连与电源输入子电路电性连接，且其负极与储能子电路电性连接，所述二极管D2的正极接地，且其负极分别与保险丝F1的一端以及电源监测子电路电性连接，所述保险丝F1的另一端与电源输入子电路电性连接。
5.根据权利要求1所述的物联网智能计量仪表电源监测及控制电路，其特征在于：所述电源监测子电路包括电压检测芯片U1、电容C5-C6以及电阻R2，所述电压检测芯片U1的第1管脚通过电阻R2与节点VCC电性连接，其第1管脚通过电容C5接地，其第1管脚与节点BAT_INT电性连接，其第2管脚通过电容C6接地，其第2管脚与反接隔断子电路电性连接，且其第3管脚直接接地，所述节点BAT_INT与物联网智能计量仪表电性连接。
6.根据权利要求1所述的物联网智能计量仪表电源监测及控制电路，其特征在于：所述储能子电路为超级电容C7，所述超级电容C7的负极接地，且其正极分别与反接隔断子电路、电压采集子电路、通讯电源控制子电路以及供电电源子电路电性连接。
7.根据权利要求1所述的物联网智能计量仪表电源监测及控制电路，其特征在于：所述电压采集子电路包括电阻R3-R4和电容C8，所述电阻R3的一端与储能子电路电性连接，且其另一端通过串联的电阻R4接地，所述电容C8与电阻R4并联，所述电阻R4和电阻R3的串联公共点与节点BAT_ADC电性连接，所述节点BAT_ADC与物联网智能计量仪表电性连接。
8.根据权利要求1所述的物联网智能计量仪表电源监测及控制电路，其特征在于：所述通讯电源控制子电路包括电容C1-C2、电阻R1、电感L1以及稳压芯片U2，所述稳压芯片U2的第1管脚通过依次串联的电阻R1和电容C1接地，其第2管脚通过电感L1与电阻R1和电容C1的串联公共点电性连接，其第3管脚与储能子电路电性连接，其第5管脚与节点CTR电性连接，且其第6管脚与电阻R1和电容C1的串联公共点电性连接，所述电阻R1和电容C1的串联公共点设置有节点BAT_NB，所述节点BAT_NB和节点CTR均与物联网智能计量仪表电性连接。
9.根据权利要求1所述的物联网智能计量仪表电源监测及控制电路，其特征在于：所述供电电源子电路包括电容C3-C4和稳压芯片U3，所述稳压芯片U3的第1管脚直接接地，其第2管脚通过电容C4接地，其第2管脚与节点VCC电性连接，其第3管脚通过电容C3接地，且其第3管脚与储能子电路电性连接。
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