CN112506094A - 一种用于5g通信模组的温湿度监控电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了种用于5G通信模组的温湿度监控电路，包括温湿度传感器单元、单片机控制器单元、数据存储单元、显示器单元、TYPE‑C插座单元和电压转换单元，所述温湿度传感器连接与所述单片机控制器单元，所述数据存储单元连接与所述单片机控制器单元，所述温湿度传感器设置于5G通信模组的内部，所述温湿度传感器采集5G通信模块的温湿度，温湿度模拟信号转变为电子信号并被单片机控制器单元采集，并且由数据存储单元存储；本发明对5G通信模组内的温湿度实时监控，保证其正常运行，实现了数据交互与故障查找，实时监控显示与预警，具有良好的市场应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及5G通信领域，尤其涉及一种用于5G通信模组的温湿度监控电路。
背景技术
5G通信基站即公用移动5G通信基站是无线电台站的一种形式，是指在一定的无线电覆盖区中，通过移动通信交换中心，与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。简单的来说，基站用来保证我们在移动的过程中手机可以随时随地保持着有信号，可以保证通话以及收发信息等需求。我们日常中看到的尖尖的高高的铁塔上面的带有移动标志的设备是基站。基站通过天线来进行消息的收发。为了提高移动电话的信号质量，常在地面上设置5G通信基站；5G通信基站上具有天线，天线可以接收到移动电话发出的信号，并且向其他的基站或者移动电话发送信号，以实现信号的传送。
然而5G通信基站的功耗是4G通信基站的3-5倍，在如此大的功耗之下，其内部的5G通信模组发热是非常大的，同时湿度对于5G通信模组的影响也是存在的，因此需要在5G通信模组内设置温度和湿度监控电路，以便监控5G通信模组内的温湿度，在温湿度超限时进行停机换备用通信模组的操作，将常用的温湿度计设置于5G通信模组内不能满足要求，如无法满足将温湿度予以记录以便后续查看停机原因，无法实现与PC机等外设的通信连接，导入导出数据，实现数据的设定等，无法实现显示和预警的操作。
现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
为了解决现在技术存在的缺陷，本发明提供了一种用于5G通信模组的实时数据记录、实时显示、实时预警的温度监控电路。
本发明提供的技术文案，一种用于5G通信模组的温湿度监控电路，包括温湿度传感器单元、单片机控制器单元、数据存储单元、显示器单元、TYPE-C插座单元和电压转换单元，所述温湿度传感器连接与所述单片机控制器单元，所述数据存储单元连接与所述单片机控制器单元，所述温湿度传感器设置于5G通信模组的内部，所述温湿度传感器采集5G通信模块的温湿度，温湿度模拟信号转变为电子信号并被单片机控制器单元采集，并且由数据存储单元存储；
其中，所述TYPE-C插座单元连接于单片机控制单元、且所述TYPE-C插座单元连接与所述电压转换单元连接，所述电压转换单元连接锂离子电池，所述TYPE-C插座通过所述电压转换单元为连接于所述电压转换单元的锂离子电池充电，所述锂离子通过所述电压转换单元为所述单片机控制器单元和所述温湿度控制器单元供电；所述TYPE-C插座单元为所述单片机控制器和外部设备进行通信提供接口；
其中，所述显示器单元连接与所述单片机控制器单元，所述显示器单元用于显示所述温湿度传感器检测到的数据。
优选的方案，所述温湿度传感器通过IIC通信接口连接与所述单片机控制器单元的数据采集端口，且所述IIC通信接口的数据端口和所述IIC通信接口的时钟端口分别通均过两个上拉电阻连接于3.3V电源，所述温湿度传感器的时钟端口和地址端口分别连接所述单片机控制器的两个输入端口，所述温湿度传感器的复位端口通过一个上拉电阻连接于3.3V电源，且所述温湿度传感器的电源端接3.3V电源，所述温湿度传感器的接地端接地。
优选的方案，所述数据存储单元的时钟端口、数据输出端口、数据输入端口以及寻址端口分别连接于所述单片机控制器的四个数据端口上，所述数据存储单元的供电端口接3.3V电源，所述数据存储单元的接地端接地。
优选的方案，所述3.3V电源有低压差线性稳压器提供，所述低压差线性稳压器的输入端连接5V电源，且所述低压差线性稳压器的输入端通过滤波电容进行滤饼，所述低压差线性稳压器的接地端接地，所述低压差线性稳压器的输出端输出3.3V电源，且所述低压差线性稳压器的输出端通过滤波电容接地。
优选的方案，所述显示电源设置为OLED显示器，OLED显示器的时钟端口和数据端口分别连接于所述单片机控制器单元的两个数据端口，且所述OLED显示器的时钟端口和数据端口分别通过两个上拉电阻连接3.3V电源。
优选的方案，所述TYPE-C插座单元输出端两个输出端分别通过两个0R电阻连接于所述单片机控制器单元的供电端，所述TYPE-C插座单元的供电端口连接于所述电压转换单元。
优选的方案，所述TYPE-C插座单元的供电端口通过瞬态抑制单元连接于所述电压转换单元，所述瞬态抑制单元设有二极管D1，所述二极管D1的负极连接于所述TYPE-C插座单元的供电端，所属二极管D1的正极接地。
优选的方案，所述瞬态抑制单元与所述电压转换单元之间还设置电源滤波单元，所述电源滤波单元设置为π型滤波，包括电容C1、C2、C3和电阻R15,所述电容C1和C2的一端均连接所述TYPE-C插座单元的供电端口，所述电容C1和C2的另一端均接地，且电容C2的一段通过电阻R15连接电容C3的一端，所述电容C3的一端接地。
优选的方案，还包括操控按键电路，所述操控按键电路包括三个按键分别为S1、S2和S3，以及三个电阻，分别为R2、R3和R4，按键S1、S2、S3的一端分别通过电阻R2、R3、R4连接于3.3V电源，且按键S1、S2、S3的一端还连接于所述单片机控制器单元的三个通信端口，按键S1、S2、S3的另一端接地。
优选的方案，所述OLED显示器与所述单片机控制器单元之间还设置OLED电源开关，所述OLED电源开关包括PMOS管Q2，PMOS管Q2的漏极连接3.3V电源，所述PMOS管Q2的栅极通过电阻R24连接所述单片机控制器的通信端口，且所述PMOS管Q2的栅极还通过电阻R25连接3.3V电源，所述PMOS管Q2的源极连接3.3V电源。
相对于现有技术的有益效果，本发明提供的用于5G通信模组的温湿度监控电路，通过设置于5G通信模组内部的温湿度传感器监测5G通信模组内部的温湿度，并且通过与单片机控制器单元和数据存储单元的配合，实现了5G通信模组内部的温湿度的变化过程，并且便于后续的停机查看原因；通过设置TYPE-C插座单元，不仅实现了对监控电路的供电和锂电池的供电，同时实现了功能PC机等外部设备的数据交互，及时进行预警操作，可以通过PC机等外部设备对控制电路的数据设置；通过设置显示器单元，实现了环境数据的实时监控；本发明对5G通信模组内的温湿度实时监控，保证其正常运行，实现了数据交互与故障查找，实时监控显示与预警，具有良好的市场应用价值。
附图说明
图1为本发明温湿度传感器单元电路图；
图2为本发明数据存储单元电路图；
图3为本发明TYPE-C插座单元和电压转换单元电路图；
图4为本发明显示器单元电路图；
图5为本发明单片机控制器单元电路图；
图6为本发明实时钟电路图。
具体实施方式
需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。
下面结合附图对本发明作详细说明。
如图1和图2所示，一种用于5G通信模组的温湿度监控电路，包括温湿度传感器单元、单片机控制器单元、数据存储单元、显示器单元、TYPE-C插座单元和电压转换单元，所述温湿度传感器连接与所述单片机控制器单元，所述数据存储单元连接与所述单片机控制器单元，所述温湿度传感器设置于5G通信模组的内部，所述温湿度传感器采集5G通信模块的温湿度，温湿度模拟信号转变为电子信号并被单片机控制器单元采集，并且由数据存储单元存储；
其中，如图3所示，所述TYPE-C插座单元连接于单片机控制单元、且所述TYPE-C插座单元连接与所述电压转换单元连接，所述电压转换单元连接锂离子电池，所述TYPE-C插座通过所述电压转换单元为连接于所述电压转换单元的锂离子电池充电，所述锂离子通过所述电压转换单元为所述单片机控制器单元和所述温湿度控制器单元供电；所述TYPE-C插座单元为所述单片机控制器和外部设备进行通信提供接口；
其中，所述显示器单元连接与所述单片机控制器单元，所述显示器单元用于显示所述温湿度传感器检测到的数据。
优选的方案，如图1所示，所述温湿度传感器通过IIC通信接口连接与所述单片机控制器单元的数据采集端口，且所述IIC通信接口的数据端口和所述IIC通信接口的时钟端口分别通均过两个上拉电阻连接于3.3V电源，所述温湿度传感器的时钟端口和地址端口分别连接所述单片机控制器的两个输入端口，所述温湿度传感器的复位端口通过一个上拉电阻连接于3.3V电源，且所述温湿度传感器的电源端接3.3V电源，所述温湿度传感器的接地端接地。
进一步地，如所述温湿度传感器的型号设置为SHT35,实现通过一个传感器同时监控温湿度，减少了设计和生产成本。
优选的方案，如图2所示，所述数据存储单元的时钟端口、数据输出端口、数据输入端口以及寻址端口分别连接于所述单片机控制器的四个数据端口上，所述数据存储单元的供电端口接3.3V电源，所述数据存储单元的接地端接地。
进一步地，所述数据存储单元的型号设置为W25Q128,采用此大容量的Flash ROM,容量大，记录数据时间长。
优选的方案，所述3.3V电源有低压差线性稳压器提供，所述低压差线性稳压器的输入端连接5V电源，且所述低压差线性稳压器的输入端通过滤波电容进行滤饼，所述低压差线性稳压器的接地端接地，所述低压差线性稳压器的输出端输出3.3V电源，且所述低压差线性稳压器的输出端通过滤波电容接地。
优选的方案，如图4所示，所述显示电源设置为OLED显示器，OLED显示器的时钟端口和数据端口分别连接于所述单片机控制器单元的两个数据端口，且所述OLED显示器的时钟端口和数据端口分别通过两个上拉电阻连接3.3V电源。
进一步地，所述OLED显示器设置为128*64位OLED显示器，实现数据的多行显示，如所述OLED显示器的型号设置为SSD1306。
优选的方案，所述TYPE-C插座单元输出端两个输出端分别通过两个0R电阻连接于所述单片机控制器单元的供电端，所述TYPE-C插座单元的供电端口连接于所述电压转换单元。
优选的方案，所述TYPE-C插座单元的供电端口通过瞬态抑制单元连接于所述电压转换单元，所述瞬态抑制单元设有二极管D1，所述二极管D1的负极连接于所述TYPE-C插座单元的供电端，所属二极管D1的正极接地。
优选的方案，所述瞬态抑制单元与所述电压转换单元之间还设置电源滤波单元，所述电源滤波单元设置为π型滤波，包括电容C1、C2、C3和电阻R15,所述电容C1和C2的一端均连接所述TYPE-C插座单元的供电端口，所述电容C1和C2的另一端均接地，且电容C2的一段通过电阻R15连接电容C3的一端，所述电容C3的一端接地。
优选的方案，如图5所示，还包括操控按键电路，所述操控按键电路包括三个按键分别为S1、S2和S3，以及三个电阻，分别为R2、R3和R4，按键S1、S2、S3的一端分别通过电阻R2、R3、R4连接于3.3V电源，且按键S1、S2、S3的一端还连接于所述单片机控制器单元的三个通信端口，按键S1、S2、S3的另一端接地。
优选的方案，所述OLED显示器与所述单片机控制器单元之间还设置OLED电源开关，所述OLED电源开关包括PMOS管Q2，PMOS管Q2的漏极连接3.3V电源，所述PMOS管Q2的栅极通过电阻R24连接所述单片机控制器的通信端口，且所述PMOS管Q2的栅极还通过电阻R25连接3.3V电源，所述PMOS管Q2的源极连接3.3V电源。
进一步地，所述电压转换单元的输入端连接所述TYPE-C插座单元的供电端口，所述电压转换单元的输出端通过电容和电感构成BUCK型降压电路，所述电压转换单元的输出端即为5V电源，且所述电压转换单元的另一输出端通过锂离子电池插座，连接锂离子电池。
进一步地，还设置电池电量检测计，所述电池电量检测计包括电阻R26和电阻R27，所述电阻R26和电阻R27串联，并与锂离子电池插座的正极与地构成回路，电阻R26和电阻R27的中间端连接于所述单片机控制器的检测端口，所述单片机控制器通过检测分压电路的方式检测锂离子电池的电压。
进一步地，还设置蜂鸣器，所述蜂鸣器的正极连接与3.3V电源，所述蜂鸣器的负极通过NMOS管Q1接地，NMOS管Q1的栅极连接于所述单片机控制器单元的输出端。
进一步地，如图6所示，还设置实时钟电路，包括实时IC,实时IC的型号设置为SD2058,实时IC的供电端连接锂离子电池的正极，所述实时IC的两个晶振端之间连接晶振Y1，且所述实时IC的两个时钟端分别通过电容接地所述实时IC的时钟端和数据段连接于所述单片机控制器单元的两个通信端，且实时IC的时钟端和数据段分别通过两个电阻接3.3V电源。
进一步地，所述单片机控制器单元的型号设置为CH549F，其是带有USB功能的单片机，CH549F是以8051单片机为内核，带有USB2.0接口、SPI接口，UART接口及多个PWM端口。本发明中，USB采用Type-C插座与PC端的上位机连接，当记录器连接到PCB端时，单片机将Flash Rom(W25Q128)切换为一个USB存储设备，用户或上位机可直接获取Flash ROM中的数据文件。
单片机CH549连接3个轻触开关作为操控按键，用于记录器的记录开始/停止，温度最高/最低告警设置，时间日期设置，数据记录频次设置等等，当达到设置值，进入某个工作状态或有按键操作时，单片机CH549F都可控制蜂鸣器电路发出蜂鸣音；温湿度传感器、实时钟电路、OLED显示器都以IIC的方式与CH549连接，三者的IIC端口之间相互独立，都以软件IIC的方式实现数据通讯。
温湿度传感器采用SHT35F，其温度测量误差在20°C~60°C时可达±0.1°C,湿度误差±1.5%RH，设置其湿度测量周期时间设置为8秒，与温度的测量周期同步，实现与温度的同步实时记录。
实时钟芯片采用SD2058，其具有很低的功耗和时钟偏差。所产生的实时时间在温度数据中作为时间戳。
温度记录器采用OLED显示器，其自发光特性使温度记录器可在比较强的环境光线中也可以清晰显示。并且有很低的电能消耗，为使其在使用中进一步降低功耗，和延长显示器的使用寿命，CH549F的P0.7端口控制Q2的打开和关闭实现显示的电源控制。
温度记录器用锂离子电池供电，供电电路中采用内部带有DC/DC电路的充电芯片TP5410,该芯片除了具有锂离子电池充电功能外，内部的DC/DC电路可将锂离子电池的电压升压到恒定5V电压，并能为负载提供1A的电流，当电池电压低于3.4V时，DC/DC电路将电池与系统电路切断，以防止电池过放电而损坏。
需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于5G通信模组的温湿度监控电路，其特征在于，包括温湿度传感器单元、单片机控制器单元、数据存储单元、显示器单元、TYPE-C插座单元和电压转换单元，所述温湿度传感器连接与所述单片机控制器单元，所述数据存储单元连接与所述单片机控制器单元，所述温湿度传感器设置于5G通信模组的内部，所述温湿度传感器采集5G通信模块的温湿度，温湿度模拟信号转变为电子信号并被单片机控制器单元采集，并且由数据存储单元存储；
其中，所述TYPE-C插座单元连接于单片机控制单元、且所述TYPE-C插座单元连接与所述电压转换单元连接，所述电压转换单元连接锂离子电池，所述TYPE-C插座通过所述电压转换单元为连接于所述电压转换单元的锂离子电池充电，所述锂离子通过所述电压转换单元为所述单片机控制器单元和所述温湿度控制器单元供电；所述TYPE-C插座单元为所述单片机控制器和外部设备进行通信提供接口；
其中，所述显示器单元连接与所述单片机控制器单元，所述显示器单元用于显示所述温湿度传感器检测到的数据。
2.根据权利要求1所述一种用于5G通信模组的温湿度监控电路，其特征在于，所述温湿度传感器通过IIC通信接口连接与所述单片机控制器单元的数据采集端口，且所述IIC通信接口的数据端口和所述IIC通信接口的时钟端口分别通均过两个上拉电阻连接于3.3V电源，所述温湿度传感器的时钟端口和地址端口分别连接所述单片机控制器的两个输入端口，所述温湿度传感器的复位端口通过一个上拉电阻连接于3.3V电源，且所述温湿度传感器的电源端接3.3V电源，所述温湿度传感器的接地端接地。
3.根据权利要求1所述一种用于5G通信模组的温湿度监控电路，其特征在于，所述数据存储单元的时钟端口、数据输出端口、数据输入端口以及寻址端口分别连接于所述单片机控制器的四个数据端口上，所述数据存储单元的供电端口接3.3V电源，所述数据存储单元的接地端接地。
4.根据权利要求3所述一种用于5G通信模组的温湿度监控电路，其特征在于，所述3.3V电源有低压差线性稳压器提供，所述低压差线性稳压器的输入端连接5V电源，且所述低压差线性稳压器的输入端通过滤波电容进行滤饼，所述低压差线性稳压器的接地端接地，所述低压差线性稳压器的输出端输出3.3V电源，且所述低压差线性稳压器的输出端通过滤波电容接地。
5.根据权利要求1所述一种用于5G通信模组的温湿度监控电路，其特征在于，所述显示电源设置为OLED显示器，OLED显示器的时钟端口和数据端口分别连接于所述单片机控制器单元的两个数据端口，且所述OLED显示器的时钟端口和数据端口分别通过两个上拉电阻连接3.3V电源。
6.根据权利要求3所述一种用于5G通信模组的温湿度监控电路，其特征在于，所述TYPE-C插座单元输出端两个输出端分别通过两个0R电阻连接于所述单片机控制器单元的供电端，所述TYPE-C插座单元的供电端口连接于所述电压转换单元。
7.根据权利要求6所述一种用于5G通信模组的温湿度监控电路，其特征在于，所述TYPE-C插座单元的供电端口通过瞬态抑制单元连接于所述电压转换单元，所述瞬态抑制单元设有二极管D1，所述二极管D1的负极连接于所述TYPE-C插座单元的供电端，所属二极管D1的正极接地。
8.根据权利要求7所述一种用于5G通信模组的温湿度监控电路，其特征在于，所述瞬态抑制单元与所述电压转换单元之间还设置电源滤波单元，所述电源滤波单元设置为π型滤波，包括电容C1、C2、C3和电阻R15,所述电容C1和C2的一端均连接所述TYPE-C插座单元的供电端口，所述电容C1和C2的另一端均接地，且电容C2的一段通过电阻R15连接电容C3的一端，所述电容C3的一端接地。
9.根据权利要求1所述一种用于5G通信模组的温湿度监控电路，其特征在于，还包括操控按键电路，所述操控按键电路包括三个按键分别为S1、S2和S3，以及三个电阻，分别为R2、R3和R4，按键S1、S2、S3的一端分别通过电阻R2、R3、R4连接于3.3V电源，且按键S1、S2、S3的一端还连接于所述单片机控制器单元的三个通信端口，按键S1、S2、S3的另一端接地。
10.根据权利要求5所述一种用于5G通信模组的温湿度监控电路，其特征在于，所述OLED显示器与所述单片机控制器单元之间还设置OLED电源开关，所述OLED电源开关包括PMOS管Q2，PMOS管Q2的漏极连接3.3V电源，所述PMOS管Q2的栅极通过电阻R24连接所述单片机控制器的通信端口，且所述PMOS管Q2的栅极还通过电阻R25连接3.3V电源，所述PMOS管Q2的源极连接3.3V电源。
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