CN115494315A - 传感设备及其控制方法、传感系统 - Google Patents

传感设备及其控制方法、传感系统 Download PDF

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CN115494315A CN202111113458.4A CN202111113458A CN115494315A CN 115494315 A CN115494315 A CN 115494315A CN 202111113458 A CN202111113458 A CN 202111113458A CN 115494315 A CN115494315 A CN 115494315A
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刘云杰
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Wuhan Linptech Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种传感设备及其控制方法、传感系统,所述控制方法,包括:在处于第一模式时,若所述检测结果发生变化,则所述控制单元产生并发出能表征出所述检测结果的状态更新报文;在处于所述第一模式时,若获取到第一转换信号,则所述控制单元确定所述用电模块进入第二模式;在处于所述第二模式时,若获取到第二转换信号,则所述控制单元确定所述用电模块进入所述第一模式;其中,所述第二模式下,所述用电模块被供电时,仅能被部分储能模块供电。

Description

传感设备及其控制方法、传感系统
技术领域
本发明涉及传感设备领域,尤其涉及一种传感设备及其控制方法、传感系统。
背景技术
传感设备,可理解为配置有传感器的电子设备,部分传感设备中,可配置有独立的电源。
现有相关技术中,不论传感设备处于何种场景,传感设备通常只具备一种模式,模式单一,难以匹配传感设备的各种场景。
发明内容
本发明提供一种传感设备及其控制方法、传感系统,以解决难以匹配传感设备的各种场景的问题。
根据本发明的第一方面,提供了一种传感设备的控制方法,所述传感设备包括传感器、用电模块,以及用于为所述用电模块供电的储能组件,所述用电模块包括控制单元,所述传感器被设置为适于感应对外检测的检测结果地向所述控制单元发送对应的传感信号;所述储能组件包括至少两个储能模块;
所述控制方法,包括:
在处于第一模式时,若所述检测结果发生变化,则所述控制单元产生并发出能表征出所述检测结果的状态更新报文;
在处于所述第一模式时,若获取到第一转换信号,则所述控制单元确定所述用电模块进入第二模式;
在处于所述第二模式时,若获取到第二转换信号,则所述控制单元确定所述用电模块进入所述第一模式;
其中,所述第二模式下,所述用电模块被供电时,仅能被部分储能模块供电。
根据本发明的第二方面,提供了一种传感设备,包括传感器、用电模块,以及用于为所述用电模块供电的储能组件,所述用电模块包括控制单元,所述传感器被设置为适于感应对外检测的检测结果地向所述控制单元发送对应的传感信号;所述储能组件包括至少两个储能模块;
所述控制单元被设置为适于:
在处于第一模式时,若所述检测结果发生变化,则产生并发出能表征出所述检测结果的状态更新报文;
在处于所述第一模式时,若获取到第一转换信号,则确定所述用电模块进入第二模式;
在处于所述第二模式时,若获取到第二转换信号,则确定所述用电模块进入所述第一模式;
其中,所述第二模式下,所述用电模块被供电时,仅能被部分储能模块供电
根据本发明的第三方面,提供了一种电子设备,包括处理器与存储器,
所述存储器,用于存储代码和相关数据;
所述处理器,用于执行所述存储器中的代码用以实现第一方面及其可选方案涉及的方法。
根据本发明的第四方面,提供了一种存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现第一方面及其可选方案涉及的方法。
根据本发明的第四方面,提供了一种传感设备,包括传感器与用电模块,所述用电模块包括控制单元,所述传感器被设置为适于对外检测检测结果;
所述控制单元被设置为适于:
在处于第一模式时,若所述检测结果发生变化,则产生并发出能表征出所述检测结果的状态更新报文;
在处于所述第一模式时,若获取到第一转换信号,则确定所述用电模块进入第二模式;
在处于所述第二模式时,若获取到第二转换信号,则确定所述用电模块进入所述第一模式;
其中,所述第一模式下所述传感设备的能耗高于所述第二模式。
本发明提供的传感设备及其控制方法、传感系统中,除了能够在第一模式下基于传感器的检测结果而发出状态更新报文,还为传感设备配置了除第一模式之外的第二模式,该第二模式下,所述用电模块被供电时,仅能被部分储能模块供电,可见,传感设备在部分场景下(例如存储、运输场景下),可以无需被所有储能模块供电,进而,可在部分场景下有效节约电量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例中供电电路与用电模块的构造示意图一;
图2是本发明一实施例中供电电路与用电模块的构造示意图二;
图3是本发明一实施例中供电电路与用电模块的构造示意图三;
图4是本发明一实施例中供电模块与用电模块的构造示意图;
图5是本发明一实施例中供电电路与用电模块的构造示意图四;
图6是本发明一实施例中供电电路与用电模块的构造示意图五;
图7是本发明一实施例中供电电路与用电模块、传感器的构造示意图一;
图8是本发明一实施例中供电电路与用电模块、传感器的构造示意图二;
图9是本发明一实施例中供电电路与用电模块、传感器的构造示意图三;
图10是本发明一实施例中供电电路与用电模块、传感器的构造示意图四;
图11是本发明一实施例中供电电路与用电模块、传感器的构造示意图五;
图12是本发明一实施例中一种切换部的电路示意图;
图13是本发明一实施例中控制单元的电路示意图;
图14是本发明一实施例中供电电路的部分电路示意图;
图15是本发明一实施例中供电单元的电路示意图;
图16是本发明一实施例中供电检测单元的电路示意图;
图17是本发明一实施例中储能检测模块的电路示意图一;
图18是本发明一实施例中储能检测模块的电路示意图二;
图19是本发明一实施例中无线通断模块的电路示意图一;
图20是本发明一实施例中无线通断模块的电路示意图二;
图21是本发明一实施例中无线通断模块的电路示意图三;
图22是本发明一实施例中用电模块与传感器的部分电路示意图一;
图23是本发明一实施例中用电模块与传感器的部分电路示意图二;
图24是本发明一实施例中用电模块与传感器的部分电路示意图三;
图25是本发明一实施例中用电模块与供电电路的部分构造示意图;
图26是本发明一实施例中控制单元与作动件的电路示意图一;
图27是本发明一实施例中控制单元与作动件的电路示意图二;
图28是本发明一实施例中控制单元与作动件的电路示意图三;
图29是本发明一实施例中控制单元与作动件的电路示意图四;
图30是本发明一实施例中指示单元的电路示意图;
图31是本发明一实施例中霍尔传感器的构造示意图一;
图32是本发明一实施例中霍尔传感器的构造示意图二;
图33是本发明一实施例中供电单元输入、输出电压示意图;
图34是本发明一实施例中供电电路的部分构造示意图;
图35是本发明一实施例中一种采样模块的电路示意图;
图36是本发明一实施例中充电判断检测模块的电路示意图;
图37是本发明一实施例中另一种采样模块的电路示意图;
图38是本发明一实施例中控制单元的电路示意图二;
图39是本发明一实施例中用电模块与传感器的部分电路示意图四;
图40是本发明一实施例中控制方法的流程示意图;
图41是本发明另一实施例中控制方法的流程示意图;
图42是本发明一实施例中电子设备的构造示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合,对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
请参考图1,并结合其他附图,本发明实施例提供了一种供电电路,包括:
换能器1,其被设置为适于感应非电能形式的能量而产生电能;
储能组件2,所述储能组件2直接或者间接可工作的连接至所述换能器,并被设置为适于接收并存储所述电能;其中的“可工作的连接”,可理解为适于在换能器1与储能组件2之间实现电信号的传输,从而在换能器产生电能时,使储能组件2完成“接收并存储电能”这一工作的连接方式。此外,其中的部分方案中,储能组件2接收并存储电能的过程中,可引入供电组件3、用电模块4等至少之一实现“接收并存储所述电能”过程的控制、引导、保障与辅助。
供电组件3,所述供电组件3电性连接于所述储能组件2与一用电模块4之间,并被设置为适于监测所述储能组件2的输出电压,进而:
在所述用电模块4处于非上电状态,且所述输出电压在一指定电压区间时,所述储能组件2不对所述用电模块4供电,从而形成一预供电阶段;
在所述输出电压处于非指定电压区间时,所述储能组件对所述用电模块供电,从而形成一供电阶段。
其中,处于非指定电压区间,可理解为:未处于所述指定电压区间。而该指定电压区间,可理解为任意预先指定或工作过程中指定的电压区间。该指定电压区间可利用上限的电压阈值和/或下限的电压阈值来表征。一种举例中,该指定电压区间可以指小于第一电压阈值(或不高于第一电压阈值)的一个区间范围。
其中的第一电压阈值匹配于所述用电模块完成一次上电所需的电能。
其中的换能器可以为将光能量、电磁波能量、震动能量、热能量中的任意一种或者多种能量转换为电能的能量转换器。进一步举例中,所述换能器包括太阳能板。该太阳能板的长和宽分别为X和Y;其中,X的范围为[30mm,40mm],Y的范围为[10mm,16mm]。部分举例中,所述太阳能板可以为非晶硅弱光太阳能板。与普通的太阳能板相比,这种太阳能板能够在弱光环境下对光能进行有效采集。
以上方案中,由于用电模块处于非上电状态,且所述输出电压在一指定电压区间时无需为用电模块供电,此时,即便储能组件接收并存储换能器的电能,也不会将其输出至用电模块,可有助在非上电状态下且所存储电能较低时优先满足储能需求,相较于边储能边供电的方案,本方案可有效提高用电模块未上电之前储能组件的充电效率,实现用电模块未上电之前储能组件的高效充电,在此基础上,由于用电模块上电必然需要一定电压的供电,所以,本方案中,用电模块可尽快上电,提高用电模块的启动速度,实现用电模块的快速启动。
其中一种实施方式中,请参考图2、图3,以及其他附图,所述储能组件2包括第一储能模块201和第二储能模块202;所述供电组件3包括供电模块304。其他部分举例中,储能模块的数量也可以为三个或三个以上。
其中的第一储能模块201、第二储能模块202可以为具有储能能力的任意器件或器件的组合,例如:所述第一储能模块包括至少一电容器(例如图14、图7至图11所示的电容C6,其可以为钽电容),以快速存储电能,所述第二储能模块202包括至少一超级电容或者一可充电电池(例如图14、图7至图11所示的电容C1);进而,第二储能模块的容量至少需大于第一储能模块。
具体举例中,所述第一储能模块201的容值范围为470μF~1000μF,所述第二储能模块202的容值范围为0.2F~0.5F。再进一步的,所述第一储能模块201的容值被设置为470μF,所述第二储能模块202的容值被设置为0.25F。
所述供电模块304的输入侧分别直接或间接连接所述第一储能模块201的第一端与所述第二储能模块202的第一端,所述供电模块304的输出侧连接所述用电模块4;即:供电模块304设于储能组件2与供电模块2之间的供电路径。
所述供电组件304用于:在所述用电模块4未上电时,若检测到所述第一储能模块201的电压处于所述指定电压区间,则断开所述储能组件2(即所述第一储能模块21和所述第二储能模块22)与所述用电模块4之间的供电路径,从而形成所述预供电阶段;
在所述用电模块4上电后,将所述第一储能模块21和/或所述第二储能模块22存储的电能供应至所述用电模块4,从而形成所述供电阶段。
进一步的,请参考图2,所述供电组件3包括第一通断模块301。
所述第二储能模块202的第一端通过所述第一通断模块301电性连接于所述换能器1的第一端;所述第一通断模块301被设置为在所述预供电阶段保持断开,使得所述换能器1于所述预供电阶段仅为所述第一储能模块201充电,从而所述第一储能模块201在所述预供电阶段能够快速存储电能。
其中的快速存储电能,可理解为:利用换能器为储能组件进行充电时,仅为第一储能模块201充电的充电速度快于同时为第一储能模块201、第二储能模块202充电的充电速度。以上方案中,在引入了两个储能模块的情况下,通过第一通断模块301的控制,使得预供电阶段储能组件可尽快完成所需的充电(例如充电至第一电压阈值,使输出电压满足用电模块的上电需求),进而,用电模块可尽快上电,提高用电模块的启动速度,实现用电模块的快速启动。
可见,本发明的具体方案设置了两个大小不同的储能模块(即第一储能模块201和第二储能模块202),其中第一储能模块201为小容量储能模块(能够快速被充满),第二储能模块202为大容量存储器(大容量电容、可充电电池等);第一储能模块201的最低容量能够满足用电模块完成一次上电初始化。
进一步的,所述第一通断模块301包括第一控制端和第二控制端,并被设置为所述第一控制端和所述第二控制端同时被触发时被导通;进而,第一通断模块301的第一控制端、第二控制端任意之一未被触发时,均会导致第一通断模块301的关断。所述第二储能模块用于在所述第一通断模块导通时,接收并存储所述换能器产生的电能;
所述第一通断模块301的第一控制端被设置为于所述供电阶段接收指定电平而被触发。
一种方案中,参照于图2所示,可在用电模块上电后即触发第一通断模块301的第一控制端,使之导通,从而利用换能器为第二储能模块供电;例如:第一通断模块301的第一控制端电性连接于所述用电模块,并被设置为在所述用电模块的控制下于所述供电阶段接收指定电平(高电平或低电平)而被触发。
然而,在使用第一储能模块与第二储能模块两个储能模块(例如大小两个电容)的情况下,从两个电容都没电的时候开始算:需要先给第一储能模块(例如小电容)充电,小电容电压高于某阈值(一个大于最低工作电压,即大于第一电压阈值的电压)之后,用电模块被供电从而启动,并打开第二储能模块(例如大电容)的充电回路给第二储能模块(例如大电容)充电,具体可通过控制第一通断模块导通实现。
然而,当第二储能模块完全没电或者亏电严重的情况下进行开机动作会因为当第一储能模块电量充到阈值后负载开始工作,随后一旦打开充电回路因为大电容和小电容压差比较大(大电容电压比较低),此时充电电流会比较大,但由于部分换能器(例如弱光环境下太阳能板)能提供的电流很小,因此产生的能量几乎全部用于给第二储能模块(例如大电容)充电,随着时间的推移第一储能模块(例如小电容)电压会逐渐降低直到低于工作阈值,系统会停机。
因此,为了解决这个问题,其中一种实施方式中,引入了设定阈值,所述第一通断模块的第一控制端被设置为:在所述第一储能模块的电压高于指定阈值时,接收所述指定电平而被触发;所述指定阈值匹配于最低工作电压。
可见,第一储能模块(例如小电容)的电压高于第一电压阈值之后,用电模块,第一储能模块(例如小电容)的电压高于指定阈值之后,才给第二储能模块(例如大电容)充电。
其中,所述第一通断模块301的第一控制端被设置为:在所述第一储能模块的电压高于指定阈值时,接收所述指定电平而被触发;所述指定阈值匹配于最低工作电压。
一种举例中,参照于图2,基于指定阈值的控制可通过用电模块4实现,所述用电模块被设置为在所述供电阶段,在所述第一储能模块的电压高于所述指定阈值时,向所述第一通断模块的第一控制端输出所述指定电平,以触发所述第一通断模块的第一控制端。
可见,以上方案中,若第一通断模块301的通断变化基于用电模块的控制而实现,则可保障第二储能模块只可能在用电模块上电后才被触发导通。
为了实现用电模块对第一储能模块的电压的检测,具体举例中,可采用图35所示的采集模块,该采集模块可以包括:晶体管Q5A、驱动管Q6A、晶体管Q5A的第一端连接晶体管Q6A的栅极,晶体管Q6A的第一端的栅极之间设有电阻R4,晶体管Q6A的第一端可连接于第一储能模块,以采集第一储能模块的电压,晶体管Q6A的第二端经电阻R25与电阻R23接地,进而,电阻R25与电阻R23可实现分压,从而形成电压VTAIN,其可输入至控制单元,表征第一储能模块的电压;用电模块的控制单元连接于电阻R25与电阻R23之间,驱动管Q6A的控制端经电阻R24接地,驱动管Q6A的控制端还经电阻R15连接控制单元,以接收控制信号。
通过该控制信号,可在需要测量的时候控制驱动管Q6A导通,控制单元测量第一储能模块(例如小电容)经过电阻R25与电阻R23分压后的电压,即可得到小第一储能模块(例如小电容)的电压。进而,控制单元(例如MCU)即可根据第一储能模块(例如小电容)的电压情况实时控制第二储能模块(例如大电容)的充电回路,以保证第一储能模块不会降低至最低工作电压以下而造成停机的问题;图35中的AD_Ctr2脚可以接控制单元(例如MCU),用于控制驱动管Q5A的通断,VTAIN脚接控制单元(例如MCU,用于获取第一储能模块(例如小电容)的电压MCUPW。
另一举例中,基于指定阈值的控制也可通过充电判断检测模块实现,以图34为例,所述供电组件还包括充电判断检测模块309,所述充电判断检测模块309的输入端电性连接至所述第一储能模块的第一端,输出端电性连接至所述第一通断模块301的第一控制端;
所述充电判断检测模块309被设置为:
在所述供电阶段,当所述第一储能模块的电压高于所述指定阈值时,向所述第一通断模块的第一控制端输出所述指定电平,以触发所述第一通断模块的第一控制端。
在该方案中,第一通断模块的通断控制可不再依赖于用电模块,可避免控制结果受用电模块工作状态的影响。
具体举例中,充电判断检测模块309可以采用电压比较器或电压检测芯片实现,通过电压比较器或者电压检测芯片,可控制第二储能模块(例如大电容)的充电回路;即:可利用电压比较器或者电压检测芯片的输出用于大电容充电控制。
其中的电压检测芯片可例如图36所示的电压检测芯片3091,电压检测芯片3091所连接的电容C31、C30的作用可参照图17中的滤波电容Cf2与电容C7理解。
其中,基于指定阈值控制时,可以没有迟滞效果(此时可将指定阈值设置为2.4V),也可有迟滞效果(例如可将迟滞电压设置为200mV,即形成上限位2.5V,下限位2.3V);而当使用电压检测芯片3091来控制第二储能模块的充电回路时,可以使用电压检测芯片3091自带的迟滞功能来实现迟滞效果,当使用控制单元(例如MCU)来监测第一储能模块(例如小电容)的电压时,可以使用软件编程的方式来实现迟滞效果。
第一通断模块301的第二控制端所接入的信号可关联于第二储能模块的电压,进而,可使得第一通断模块301的通断控制能够匹配于第二储能模块的实际电压,一种具体方案中,所述供电组件3进一步还包括储能检测模块303;
所述储能检测模块303的输入端电性连接至所述第二储能模块202(例如电容C1)的第一端,输出端电性连接至所述第一通断模块301的第二控制端,所述储能检测模块303被设置为适于监测所述第二储能模块的电压,并在所述第二储能模块202的电压到达第二电压阈值时输出用于关断所述第一通断模块的电平至所述第二控制端,进而,第二储能模块202的电压未到达第二电压阈值时,储能检测模块303能够触发第一通断模块301的第二控制端,在此情况下,第一通断模块才有可能导通。
可见:
在以上举例中,需同时满足以下两个条件,第一通断模块301才被触发导通:条件1:用电模块4向第一通断模块的第一控制端输出指定电平,以触发该第一控制端;条件2:因第二储能模块202的电压未到达第二电压阈值,储能检测模块303触发第一通断模块的第二控制端。该两个条件中任意之一未满足,则会导致第一通断模块301的关断,使第二储能模块不再被充电。其中,所述第二电压阈值匹配于所述第二储能模块充满电时的电压,例如可以为该电压本身,或略低于(或高于)该电压的一个电压值。
进而,第二储能模块202可在被充满电后停止被充电,有效避免过充的发生,从而保护第二储能模块202。
部分举例中,第一通断模块301也可仅受控于用电模块4(例如其控制单元),例如:用电模块连接储能检测模块303,进而,可基于检测结果控制第一通断模块301,第一通断模块301的控制逻辑可参照以上描述理解。
一种举例中,请参考图17,所述储能检测模块303包括储能电压检测芯片3031,其所实现的功能可理解为包括图18所示的储能检测比较器3032的功能,部分方案中,还可实现图18中储能检测滑动变阻器R、参考电压单元3033等部分或全部功能;
其中一种实施方式中,请参考图16,所述储能电压检测芯片3011的输入端(可以为储能检测比较器3032的第一输入端或连接于该第一输入端)直接或者间接连接所述第二储能模块202的第一端,输出端直接或者间接连接至所述第一通断模块301的第二控制端,以在所述第二储能模块的电压达到所述第二电压阈值时,通过所述储能电压检测芯片3011的输出端输出用于关断所述第一通断模块301的电平至所述第一通断模块的第二控制端。
所述储能电压检测芯片3011的接地引脚与输入端(即连接至第二储能模块的一端)之间还连接有第一滤波元件(例如滤波电容Cf2),所述第一滤波元件用于滤除所述储能电压检测芯片的输入端的输入电压信号进行滤波。
图17所示方案中,所述储能电压检测芯片3031的输出端与所述第一通断模块301的第二控制端之间还连接有第一单向导通单元(例如包括二极管D3),所述第一单向导通单元的输入端连接所述储能电压检测芯片3031的输出端,所述第一单向导通单元(例如包括二极管D3)的输出端连接所述第一通断模块301的第二控制端,通过第一单向导通单元,可以阻止所述储能电压检测芯片的输出端输入反向电压而损坏所述储能电压检测芯片。
其中的第一单向导通单元可以包括一二极管D3;所述二极管D3的阳极电性连接至所述储能电压检测芯片3031的输入端,阴极电性连接至所述第一通断模块301的第二控制端。
在未图示的方案中,其中的第一单向导通单元也可包括一三极管以及与所述三极管相匹配的第一上拉电阻和第一下拉电阻;所述第一上拉电阻连接在所述三极管的集电极与基极之间,所述三极管的基极通过所述第一下拉电阻接地;且所述三极管的的集电极还电性连接至所述储能电压检测芯片的输出端,所述三极管发射极电性连接至所述第一通断模块的第二控制端。其中的三极管也可替换采用其他晶体管。
其中一种实施方式中,请参考图18,所述储能检测模块303包括储能检测比较器3032,所述储能检测比较器3032的第一输入端直接或间接连接所述第二储能模块202的第一端,所述储能检测比较器3032的第二输入端接入所述第二电压阈值对应的参考电压;所述储能检测比较器3032的输出端连接所述第一通断模块301的第二控制端,以在所述第二储能模块的电压达到所述第二电压阈值时,通过所述储能检测比较器3032的输出端输出用于关断所述第一通断模块的电平至所述第一通断模块301的第二控制端。
其中的参考电压可以是参考电压单元3033提供的,该参考电压单元3033可以为能够提供参考电压的任意电路,例如可以利用串联的电流源与电阻形成参考电压,也可利用稳压器、变压器等器件形成参考电压。
进一步举例中,所述储能检测模块303还包括储能检测滑动变阻器R。
所述储能检测滑动变阻器R的活动端连接所述储能检测比较器R的第一输入端,所述储能检测滑动变阻器R的第一端直接或间接连接所述第二储能模块202,所述储能检测滑动变阻器R的第二端接地。
该电路中,Vref为给定的参考电压,PWLINE2为第二储能模块的采样电压,表征了第二储能模块的电压,Vin为比较器的输入电压,PWCHECK为输出至第一通断模块的第二控制端;
当Vin>Vref时,表明所述第二储能模块的电压高于所述第二电压阈值,此时,PWCHECK输出高电平,可控制第一通断模块关断,反之,输出低电平,可控制第一通断模块导通。滑动变阻器R可用于调节Vin与PWLINE2之间的电压关系。此外,储能电压检测芯片3031可通过二极管D3连接于第一通断模块301的第二控制端,二极管D3的正极连接储能电压检测芯片3031。
其他举例中,储能电压检测芯片3031也可以为能够检测出第二储能模块的电压数值的芯片,例如模数转换芯片,而不限于实现比较器功能的储能电压检测芯片。
其中一种实施方式中,所述供电模块具体被设置为在用电模块未上电时,若检测到所述第一储能模块的电压未达到指定的第一电压阈值,则保持断开所述第一储能模块和所述第二储能模块与所述用电模块之间的供电电路,从而以所述第一电压阈值为终点地形成所述指定电压区间;
若检测到所述第一储能模块的电压达到指定的第一电压阈值,则开始将所述第一储能模块存储的电能供应至所述用电模块,以使所述用电模块上电。
其中一种实施方式中,请参考图3,并结合其他附图,所述供电组件3进一步包括:
第二通断模块305,所述第二通断模块305连接于所述第二储能模块202的第一端与所述供电模块304的输入侧之间;
所述用电模块4还被设置为于所述供电阶段(例如供电阶段的所有时间或部分时间)控制所述第二通断模块305导通;其中,所述第二通断模块305导通时,所述第二储能模块202存储的电能能够被所述供电模块304供应至所述用电模块4。
进一步的,请参考图3,所述用电模块4(例如其控制单元401)还电性连接至所述第二储能模块202的第一端,以监测所述第二储能模块202的电压(其可表征出第二储能模块的电量),以在所述第二储能模块的电压到达预设的第三电压阈值时,控制所述第二通断模块导通,以使得:所述第二储能模块202的电能能够被所述供电模块供应至所述用电模块。
部分方案中,用电模块4可直接自第二储能模块202采样而检测到其电压,也不排除结合其他电路检测到第二储能模块202的电压,例如用电模块4与第二储能模块202之间也可设有模数转换模块。
在使用了第一通断模块、第二通断模块的方案中,具体方案中,开始工作时,第一储能模块201和第二储能模块202中均没有电量(或者有少量电量,但是不足以给负载供电),需要通过太阳能板来充电,此时,供电模块切断了第一储能模块为供电模块供电的路径,同时第一通断模块301也断开,使得太阳能板到第二储能模块202的充电路径也断开,使得太阳能板的电量能够集中为第一储能模块201充电,由于第一储能模块201为小容量,所以能够快速被充到满足负载(即用电模块)启动的电压(即使在弱光环境下也能够快速储能)。
当检测到第一储能模块的电压高于第一电压阈值(大于用电模块的最低工作电压)时,供电模块接通,第一储能模块201可以为用电模块供电,用电模块开始工作,在用电模块配置有传感器的情况下,可检测传感器的状态,然后通过无线模块发送信号。
用电模块上电后,用电模块中的控制单元控制第一通断模块301接通,使第二储能模块202开始储能,实时监控第二储能模块202的电压,可防止第二储能模块202过充,当检测到第二储能模块202充满后会控制第一通断模块301断开。
当太阳能板输出能量降低(比如天黑后无光照)时因为第二通断模块305的接通,可以自动将第二储能模块202的能量通过相应路径补充给第一储能模块201后供负载使用,使得无光照环境下负载也能持续工作。
其中一种实施方式中,为实现基于第一电压阈值的控制,供电模块中可配置有具有检测功能的电路单元(例如供电检测单元),具体的,请参考图3,所述供电模块304包括供电单元3041和供电检测单元3042;
所述供电单元3041的输入侧直接或间接连接所述第一储能模块201的第一端与所述第二储能模块202的第一端,所述供电单元3041的输出侧连接所述用电模块4的供电端(例如直接或间接连接控制单元401、无线单元404的供电端);所述供电检测单元3042连接所述供电单元3041的输入侧,所述供电检测单元3042还连接所述供电单元3041的触发端;
所述供电检测单元3042被设置为在所述预供电阶段监测所述供电单元输入侧的电压,并以此作为所述第一储能模块201的电压;
在监测到所述第一储能模块201的电压未达到指定的第一电压阈值(即低于第一电压阈值)时,不触发所述供电单元,使得所述供电单元于所述指定电压区间保持断开状态(即断开了储能组件至用电模块的供电路径);
在监测到所述第一储能模块201的电压达到指定的第一电压阈值时,则输出指定电平触发所述供电单元开始工作,从而使得所述用电模块上电完成初始化。
进而,所述第二通断模块305连接于所述第二储能模块202的第一端与所述供电单元3041的输入端之间;
所述第二通断模块202被断开时,所述供电单元3041将所述第一储能模块201存储的电能供应至所述用电模块4;
所述第二通断模块202被导通时,所述供电单元3041将所述第一储能模块201和所述第二储能模块202存储的电能供应至所述用电模块。
在图16所示的举例中,所述供电检测单元3042包括供电电压检测芯片30421;其所实现的功能可理解为包括后文中供电检测比较器的功能,部分方案中,还可实现后文中供电检测滑动变阻器及对应参考电压单元等部分或全部功能。
所述供电电压检测芯片30421的输入端直接或者间接连接所述第一储能模块201(例如电容C6)的第一端,输出端直接或者间接连接至所述供电单元3041的触发端,以在所述第一储能模块201的电压达到所述第一电压阈值时,通过所述供电电压检测芯片30421的输出端输出指定电平(即指定电平的DCDCEN信号)而触发所述供电单元开始工作。
此外,供电电压检测芯片30421与储能电压检测芯片3031所输出的指定电平可以是同一电平,也可以是不同电平。
在图16所示的举例中,所述供电电压检测芯片30421的接地引脚与输入端之间还连接有第二滤波元件(例如滤波电容Cf1),所述第二滤波元件用滤除所述供电电压检测芯片的输入端的输入电压信号进行滤波。
此外,供电电压检测芯片30421的CT端经电容C27接地,实现供电电压检测芯片30421的延时。储能电压检测芯片3031的CT端经电容C7接地,实现储能电压检测芯片3031的延时。
在未图示的举例中,参照于储能电压检测芯片3031,所述供电电压检测芯片30421的输出端与所述供电单元3041的触发端之间还连接有第二单向导通单元,所述第二单向导通单元的输入端连接所述供电电压检测芯片的输出端,所述第二单向导通单元的输出端连接所述供电单元的触发端,以阻止所述供电电压检测芯片的输出端输入反向电压而损坏所述供电电压检测芯片。
进一步的一种举例中,所述第二单向导通单元包括一二极管;该二极管的阳极电性连接至所述供电电压检测芯片的输入端,阴极电性连接至所述供电单元的触发端。进一步的另一种举例中,所述第二单向导通单元包括一三极管以及与该三极管相匹配的第二上拉电阻和第二下拉电阻;所述第二上拉电阻连接在该三极管的集电极与基极之间,该三极管的基极通过第二下拉电阻接地;且该三极管的的集电极还电性连接至所述供电电压检测芯片的输出端,该三极管发射极电性连接至所述供电单元的触发端。
参照于图18所示的储能检测比较器,所述供电检测单元可包括供电检测比较器;所述供电检测比较器的第一输入端直接或间接连接所述第一储能模块的第一端,所述供电检测比较器的第二输入端接入与所述第一电压阈值对应的参考电压;所述供电检测比较器的输出端连接所述供电单元的触发端。进一步的,所述供电检测单元还包括供电检测滑动变阻器;
所述供电检测滑动变阻器的活动端连接所述供电检测比较器的第一输入端,所述供电检测滑动变阻器的第一端直接或间接连接所述供电单元的输入侧,所述供电检测滑动变阻器的第二端接地。
其中一种实施方式中,所述供电单元在将所述第一储能模块和/或所述第二储能模块存储的电能供应至所述用电模块时,具体用于:
对所述供电单元输入侧的电压进行电压变换,得到变换后电压,并向所述用电模块输出所述变换后电压的电能,以被供能的输出具有适应于所述用电模块工作的电压的电能,进而,可使得输出的电压满足用电模块的需求。
其中一种实施方式中,所述供电单元包括至少一个变换部,变换部的数量例如图4、图10、图11所示的两个变换部(例如采用开关电源304110的第一变换部30411,以及采用线性稳压器304120的第二变换部30412),再例如图8、图9所示的一个变换部(例如采用开关电源304110的变换部);所述变换部的输入侧直接或间接连接所述第一储能模块201的第一端与所述第二储能模块202的第一端,所述变换部的输出侧连接所述用电模块4的供电端;所述变换部被设置为能在被触发工作时进行所述电压变换,例如可被供电检测单元3042触发。
进一步的方案中,以图4、图10与图11为例,所述至少一个变换部包括不同的多个变换部;
所述供电检测单元还用于:在所述用电模块上电后,检测所述供电单元输入侧的电压,并根据所述供电单元输入侧的电压,择一触发所述变换部工作。
进而,由于不同变换部的变换能力或适于变换的电压是有差别的,进而,通过以上择一触发的方式,可有效保障变换过程、变换结果能准确匹配实际的供电需求。
其中,所述多个变换部包括第一变换部30411;所述第一变换部30411被设置为一开关电源304110;所述开关电源304110的使能端即为所述供电单元3041的一个触发端;
所述供电检测单元3042在根据所述供电单元输入侧的电压,择一触发所述变换部工作时,具体用于:
当所述供电单元3041输入侧的电压低于预设的变换部切换阈值时,触发所述第一变换部工作。
其中的开关电源可以为降压型DC-DC开关电源,以被供能地输出具有稳定电压的电能至所述用电模块。
进一步的方案中,所述多个变换部还包括第二变换部30412;所述第二变换部30412被设置为一线性稳压器304120;所述线性稳压器304120的使能端即为所述供电单元的触发端;
通常来说,DC-DC开关电源输入输出之间适于实现的压差,通常会大于线性稳压器LDO输入输出之间适于实现的压差,进而,在输出至用电模块的电压固定的情况下,可匹配于所输入电压的大小适应性选择DC-DC开关电源还是线性稳压器。在此基础上,可有效降低供电单元的电能损耗。所述供电检测单元在根据所述供电单元输入侧的电压,择一触发所述变换部工作时,具体还用于:
当所述供电单元输入侧的电压高于所述变换部切换阈值时,触发所述第二变换部工作。
除了对变换部的择一选择,还可在线路中引入变换部切换部,从而避免变换部未及时完成触发与停止触发而导致的同时供电的问题,保障安全性,进而,所述供电单元3041还包括变换部切换部30413,所述变换部切换部30413的第一节点直接或间接连接所述第一储能模块201(例如电容C6)的第一端与所述第二储能模块202(例如电容C1)的第一端,所述变换部切换部30413的第二节点连接所述第一变换部30411(例如开关电源304110)的输入侧,所述变换部切换部30413的第三节点连接所述第二变换部30412(例如线性稳压器304120)的输入侧;所述供电检测单元3042与所述变换部切换部的控制端还连接所述用电模块;
变换部切换部30413的节点数量可以为三个,也可不限于以上三个,例如可以为四个或更多。
所述变换部切换部30413用于:
当所述供电单元输入侧的电压大于所述变换部切换阈值时,在所述用电模块的控制下接通第一节点与第二节点;
当所述供电单元输入侧的电压小于或者等于所述变换部切换阈值时,在所述用电模块的控制下接通第一节点与第三节点,以降低供电单元的电能损耗。
其中,所述变换部切换部可以包括第一晶体管、第二晶体管;该第一晶体管与第二晶体管可参照图12所示的晶体管Qa与晶体管Qb理解。
所述第一晶体管与所述第二晶体管的第一端连接以形成所述变换部切换部的第一节点(例如图12中所示的上端节点),所述第一晶体管的第二端形成了所述变换部切换部的第二节点(例如图12中所示晶体管Qa下端的节点),所述第二晶体管的第二端形成了所述变换部切换部的第三节点(例如图12中所示晶体管Qb下端的节点);
所述第一晶体管的控制端(例如M端)连接所述用电模块,所述第二晶体管的控制端经一反相器连接所述用电模块,或者:所述第二晶体管的控制端连接所述用电模块,所述第一晶体管的控制端(例如M’端)经一反相器连接所述用电模块。
进而,当接通第一晶体管时,第二晶体管是关断的,对应的两个节点间导通,当接通第二晶体管时,第一晶体管是关断的,对应的两个节点间导通。
以上方案中,供电单元中的变换部的使能与否可控制供电路径的通断,另部分方案中,也可采用串联的变换部与开关,进而,通过开关的通断来控制供电路径的通断。
其中一种实施方式中,供电单元的触发端也可直接接入储能组件的输出电压,进而直接受控于储能组件的输出电压而不基于(或不仅仅基于)供电检测单元的检测结果而控制,例如,可将储能组件的输出电压接到DC-DC开关电源(和/或线性稳压器LDO)的使能端(即Enable引脚),当输出电压低于使能端的使能阈值时,DC-DC开关电源(和/或线性稳压器LDO)无输出,后端电路(例如用电模块)不工作;当输出电压高于使能端的使能阈值时,DC-DC开关电源(和/或线性稳压器LDO)有输出,后端电路(例如用电模块)工作,此时,该使能阈值也可理解为第一电压阈值。
在部分方案中,供电检测单元的供电电压检测芯片可直接输出信号至供电单元的触发端(例如DC-DC开关电源和/或线性稳压器LDO的使能端),若供电单元不具有触发端,则供电电压检测芯片也可输出信号至一个晶体管(例如MOS管),再通过该晶体管(例如MOS管)的通断来控制来控制供电单元是否供电。
此外,以上供电单元、供电检测单元(例如DC-DC开关电源的功能)可与用电模块中的控制单元集成在一起,即:供电单元、供电检测单元与用电模块中的控制单元可形成一个集成电路,该集成电路也可视作一种控制单元。只要所实现的功能与本发明实施例相同或类似,不论电路是分立的、集成的还是以其他方式形成,均不脱离本发明实施例的范围。
其中一种实施方式中,请参考图5,所述供电组件进一步还包括第一充电单向导通部306,所述第一充电单向导通部306的输入端连接所述换能器1的第一端,所述第一充电单向导通部306的输出端直接或间接连接至所述第一储能模块201的第一端与所述第二储能模块202的第一端。进一步的,请参考图7至图11、图14,所述第一充电单向导通部306可以包括至少一个第一充电二极管D11,若包括至少两个第一充电二极管,则各第一充电二极管可以是串联的。在未图示的举例中,所述第一充电单向导通部306包括至少一个第一充电三极管,进而,利用三极管实现单向导通的功能。
通过第一充电单向导通部306,可实现换能器1(例如太阳能板101)输出的单向导通输出,避免电能反向传递至换能器。
其中一种实施方式中,请参考图5,所述供电组件3进一步还包括第二充电单向导通部307与第三充电单向导通部308;
所述第二充电单向导通部307的输入端连接所述第一充电单向导通部306的输出端,所述第二充电单向导通部307的输出端连接所述第一储能模块201的第一端与所述供电模块的输入侧;进一步的,请参考图7至图11、图14,所述第二充电单向导通部307可以包括至少一个第二充电二极管D12,若包括至少两个第二充电二极管,则各第二充电二极管可以是串联的。在未图示的举例中,所述第二充电单向导通部307包括至少一个第二充电三极管,进而,利用三极管实现单向导通的功能。
所述第三充电单向导通部308的输入端连接所述第一充电单向导通部306的输出端,所述第三充电单向导通部308的输出端连接所述第二储能模块202的第一端与所述供电模块304的输入侧;进一步的,请参考图7至图11、图14,所述第三充电单向导通部308可以包括至少一个第三充电二极管D13,若包括至少两个第三充电二极管,则各第三充电二极管可以是串联的。在未图示的举例中,所述第三充电单向导通部308包括至少一个第三充电三极管,进而,利用三极管实现单向导通的功能。
通过第二充电单向导通部与第三充电单向导通部,可实现第一储能模块(例如电容C6)、第二储能模块(例如电容C1)充电时的单向导通,避免电能反向传递的放电。
在此基础上,若无第三充电单向导通部,第二储能模块202在放电时,必定会经过第一储能模块201,具体过程为:第二储能模块202对负载放电,电流流过第一储能模块201的时候会将第一储能模块201的电压充至与第二储能模块202一致,然后第一储能模块201和第二储能模块202一同对后端的放电模块放电。但是,在夜晚或者其他一些使用环境下,为了尽量的使第二储能模块202中的电能能够长时间的供应负载,使负载在无光照的环境下使用的时间更长,则不希望第二储能模块202在放电的时候有对第一储能模块201充电的过程,因为这会额外增大第二储能模块202的消耗。基于此,以上方案中才引入了第三充电单向导通部,引入第三充电单向导通部之后,使得电流只能通过第一储能模块201流向用电模块,不能反向;然后第二储能模块202在放电时,只能通过第二通断模块305、第一放电单向导通部(例如第一放电二极管)向用电模块供电,而不需要经过第一储能模块201耗费电量。
其中一种实施方式中,除了换能器的供电,还可引入其他外部供电,请参考图5、图7至图11,所述供电组件进一步还包括第四充电单向导通部310,所述第四充电单向导通部310的输入端用于连接外部供电,所述第四充电单向导通部310的输出端连接于所述第一充电单向导通部306的输出端。在图7至图11、图14所示的举例中,所述第四充电单向导通部310包括至少一个第四充电二极管D14,若包括至少两个第四充电二极管,则各第四充电二极管可以是串联的。在未图示的举例中,所述第四充电单向导通部310可以包括至少一个第四充电三极管,进而,利用三极管实现单向导通的功能。
其中的外部供电,可理解为非换能器的其他任意供电,例如可以为电池供电、供电接口的供电等等。
其中一种实施方式中,请参考图5,所述供电组件进一步还包括第一放电单向导通部311;
所述第一放电单向导通部311的输入端直接或者间接连接所述第二储能模块202的第一端,所述第一放电单向导通部311的输出端连接所述供电模块的输入侧。进一步的,请参考图7至图11,所述第一放电单向导通部包括至少一个第一放电二极管D21,若包括至少两个第一放电二极管,则各第一放电二极管可以是串联的。在未图示的举例中,所述第一放电单向导通部311可以包括至少一个第一放电三极管,进而,利用三极管实现单向导通的功能。
通过该第一放电单向导通部311,可以阻止所述第一储能模块的电能传输至所述第二储能模块。
其中一种实施方式中,请参考图5,所述供电组件3进一步还包括第二放电单向导通部312;
所述第二放电单向导通部312的输入端直接或间接连接所述第一储能模块201的第一端,所述第二放电单向导通部312的输出端连接所述供电模块304的输入侧与所述第一放电单向导通部311的输出端。进一步的,请参考图8与图10,所述第二放电单向导通部311包括至少一个第二放电二极管D22,若包括至少两个第二放电二极管,则各第二放电二极管可以是串联的。在未图示的举例中,所述第二放电单向导通部312可以包括至少一个第人放电三极管,进而,利用三极管实现单向导通的功能。
通过该第二放电单向导通部312,可以阻止所述第二储能模块202于所述供电阶段向所述用电模块4供能时输出的电能经过所述第一储能模块。
其中一种实施方式中,请参考图6、图9至图11,所述供电组件3进一步还包括第一切换单元313;
所述第一切换单元313的第一节点连接所述换能器1(例如太阳能板101)的第二端,所述第一切换单元313的第二节点接地,所述第一切换单元313的第三节点连接所述第二储能模块202(例如电容C1)的第一端。
第一切换单元313的节点数量可以为三个,在部分举例中,也可以不限于只有三个,例如可以为四个或四个以上。
其中,所述第一切换单元313至少具有以下两种连接状态:
第一状态,所述第一切换单元的第一节点与第二节点接通,使得所述换能器的第二端接地;
第二状态,所述第一切换单元的第一节点与第三节点接通,使得所述换能器的第二端电性连接至所述第二储能模块的第一端。
其中,若节点数量不限于三个,则对应的连接状态也可包含但不限于以上两种。
第一切换单元313的状态切换可以利用用电模块4(例如其控制单元401)控制,也可以利用其它电路或外部信号控制,一种举例中,所述第一切换单元313的控制端电性连接于所述用电模块4,以能够受所述用电模块控制地切换两种连接状态;
其中,所述用电模块4(例如其控制单元401)还被设置为:
在所述供电阶段,所述供电模块304输入侧的电压高于指定电压阈值时,控制所述第一切换单元维持所述第一状态,使得所述换能器于所述供电阶段同时为所述第一储能模块与所述第二储能模块充电;
在所述预供电阶段,所述供电模块304输入侧的电压低于所述指定电压阈值时,控制所述第一切换单元313维持所述第二状态,使得所述换能器于所述预供电阶段仅为所述第一储能模块201充电。
一种具体的举例中,所述第一切换单元包括第一开关管与第二开关管;该第一开关管与第二开关管例如可参照图12所示的晶体管Qa与晶体管Qb理解。
所述第一开关管与所述第二开关管的第一端连接以形成所述第一切换单元的第一节点,所述第一开关管的第二端形成了所述第一切换单元的第二节点,所述第二开关管的第二端形成了所述第一切换单元的第三节点;
所述第一开关管的控制端连接所述用电模块,所述第二开关管的控制端经一反相器连接所述用电模块,或者:所述第二开关管的控制端连接所述用电模块,所述第一开关管的控制端经一反相器连接所述用电模块。
其中一种实施方式中,请参考图6、图9至图12,所述供电组件3进一步还包括第二切换单元314;
所述第二切换单元314的第一节点连接所述第一储能模块201(例如电容C1)的第二端、所述第二切换部单元314的第二端连接所述第二储能模块202(例如电容C6)的第一端,所述第二切换单元314的第三节点接地。
第二切换单元314的节点数量可以为三个,在部分举例中,也可以不限于只有三个,例如可以为四个或四个以上。
其中,所述第二切换单元314至少具有以下两种连接状态:
第三状态,所述第二切换单元的第一节点与第三节点接通,使得所述第一储能模块的第二端接地;
第四状态,所述第二切换单元的第一节点与第二节点接通,使得所述第一储能模块的第二端电性连接至所述第二储能模块的第一端,以组成串联供电的电路连接关系。
其中,若节点数量不限于三个,则对应的连接状态也可包含但不限于以上两种。
第一切换单元313的状态切换可以利用用电模块4(例如其控制单元401)控制,也可以利用其它电路或外部信号控制,一种举例中,所述第二切换单元314的控制端连接所述用电模块4(例如其控制单元401),以能够受所述用电模块控制地切换两种连接状态;
其中,所述用电模块还被设置为:
在所述供电阶段,所述供电模块304输入侧的电压高于所述指定阈值时,控制所述第二切换单元维持第三状态,使得所述第一储能模块于该电路中与所述第二储能模块形成并联的电路关系;
在所述供电模块输入侧的电压低于所述指定电压阈值时,控制所述第二切换单元维持第四状态,使得所述第一储能模块于该电路中与所述第二储能模块形成串联的电路关系。
其中,第一切换单元切换时所使用的指定阈值可相同于第二切换单元切换时所使用的指定阈值,第一切换单元切换时所使用的指定阈值也可不同于(例如高于或低于)第二切换单元切换时所使用的指定阈值。
一种具体的举例中,,所述第二切换单元314包括第三开关管与第四开关管;该第三开关管与第四开关管例如可参照图12所示的晶体管Qa与晶体管Qb理解;
所述第三开关管与所述第四开关管的第一端连接以形成所述第二切换单元的第一节点,所述第三开关管的第二端形成了所述第三切换单元的第二节点,所述第四开关管的第二端形成了所述第二切换单元的第三节点;
所述第三开关管的控制端连接所述用电模块,所述第四开关管的控制端经一反相器连接所述用电模块,或者:所述第四开关管的控制端连接所述用电模块,所述第三开关管的控制端经一反相器连接所述用电模块。
其中一种实施方式中,请参考图14,所述第一通断模块301包括第一通断晶体管Q1A和第一通断驱动管Q2A;
所述第一通断晶体管Q1A的第一端直接或间接连接所述换能器1的第一端,所述第一通断晶体管Q1A的第二端直接或间接连接所述第二储能模块(例如电容C1)的第一端,具体地,第一通断晶体管Q1A的第二端可经第二通断模块305中的第二通断晶体管Q2A的体二极管连接并导通至第二储能模块(例如电容C1),从而在导通时为其充电;所述第一通断驱动管Q2A的控制端作为所述第一控制端经电阻连接所述用电模块(例如用电模块4的控制单元401),所述第一通断驱动管Q2A的第一端连接所述第一通断晶体管Q1A的控制端,所述第一通断驱动管的第二端接地,另外,所述第一通断驱动管Q2A的第二端还作为所述第二控制端连接至所述储能检测模块的输出端。
其中的第一通断晶体管Q1A可以为场效应管,也可以为三极管,第一通断驱动管Q2A可以为场效应管,也可以为三极管。
进一步的,请参考图14,连接于所述第二储能模块202的第一端与所述供电模块304的输入侧之间的第二通断模块305包括第二通断晶体管Q1B;
所述第二通断晶体管Q1B的第一端直接或间接连接所述第二储能模块的第一端,所述第二通断晶体管Q1B的第二端连接所述供电模块304的输入侧,所述第二通断晶体管Q1B的控制端受控于所述用电模块4(例如其控制单元401),以适于受所述用电模块4控制的被通断。
其中的第二通断晶体管Q1B可以是具有体二极管的场效应管。
所述第一通断晶体管Q1A的第二端是通过所述第二通断晶体管Q1B连接所述第二储能模块(例如电容C1)的,并被设置为当所述第二通断晶体管Q1B关断,且所述第一通断晶体管Q1A导通时,所述第一通断晶体管Q1A所传输的电能能够经所述第二通断晶体管Q1B的体二极管送至所述第二储能模块(例如电容C1)。
进一步的方案中,所述第二通断模块305还包括第二通断驱动管Q2B,所述第二通断驱动管Q2B的控制端经电阻连接所述用电模块4(例如用电模块4的控制单元401),所述第二通断驱动管Q2B的第一端连接所述第二通断晶体管Q1B的控制端,所述第二通断驱动管Q2B的第一端还经一上拉电阻连接所述第二储能模块(例如电容C1)的第一端,所述第二通断驱动管Q2B的第二端接地,所述第二通断驱动管Q2B的第二端与控制端间设有下拉电阻R5,以使得所述第二通断驱动管Q2B受控于所述用电模块地被通断,并于所述第二通断驱动管Q2B接通时使所述第二通断晶体管Q1B地控制端接地而被触发。
其中的第二通断驱动管可以为三极管,也可以为场效应管。
此外,部分方案中,针对于以上第一通断晶体管与第二通断晶体管,也可不采用驱动管进行驱动,进而,第一通断晶体管与第二通断晶体管直接受控于用电模块4(例如控制单元401)。其中一种实施方式中,请参考图7至图11,所述用电模块4包括控制单元401;所述供电模块304的输出侧连接所述控制单元401,所述第一通断模块301的第一控制端受控于所述控制单元401。
进一步的,所述用电模块4还包括无线单元404;所述无线单元404直接或间接连接所述控制单元401,以受所述控制单元401控制地发射预设的无线信号。其中的无线单元可以包括以下至少之一:蓝牙无线单元、射频无线单元、Wifi无线单元。
同时,无线单元404也可直接或间接连接供电模块304的输出侧,从而被供电。进一步的,所述用电模块4还包括无线通断单元403;所述供电模块304的输出侧还经所述无线通断单元403连接所述无线单元404的供电端,所述无线通断单元403的控制端连接所述控制单元401,并被设置为适于受控于所述控制单元401地通断所述供电模块304与所述无线单元404的供电端。进而,控制单元401可控制对无线单元404的供电与否。
具体方案中,所述控制单元401被设置为适于:
在需要利用所述无线单元发送或接收无线信号时,控制所述无线通断单元导通;
在不需要利用所述无线单元发送或接收无线信号时,控制所述无线通断单元关断。
通过对无线通断单元的关断控制,可以降低所述无线单元的待机能耗。
其中一种实施方式中,请参考图21,所述无线通断单元403包括无线通断场效应管Q0B;
所述无线通断场效应管的两端分别连接所述供电模块304的输出侧与所述无线单元404的供电端,所述无线通断场效应管Q0B的控制端受控于所述控制单元401,以受所述控制单元控制地被通断。
其中一种实施方式中,请参考图20,所述无线通断单元403包括无线通断三极管Q0A;
所述无线通断三极管Q0A的第一端连接所述供电模块304的输出侧,所述无线通断三极管Q0A的第二端连接所述无线单元404的供电端,所述无线通断三极管Q0A的控制端通过一限流电阻R100连接至所述控制单元401,以受所述控制单元401控制地被通断。
其中一种实施方式中,请参考图19,所述无线通断单元403包括无线通断晶体管Q3和无线通断驱动管Q4A;其中的无线通断晶体管Q3可以为场效应管,也可以为三极管,其中的无线通断驱动管Q4A可以为场效应管,也可以为三极管;
所述无线通断晶体管Q3的两端分别连接所述供电模块304的输出侧与所述无线单元404的供电端,所述无线通断晶体管Q3的控制端连接所述无线通断驱动管的第一端;
所述无线通断驱动管Q4A的控制端经一限流电阻R13连接所述控制单元401,所述无线通断驱动管Q4A的第二端接地,所述无线通断驱动管Q4A的第一端还经一上拉电阻R8连接至所述供电模块304的输出侧;所述无线通断驱动管Q4A的第二端与控制端之间也连接有电阻R16。
针对于图13至图17、图19、图22的电路,其工作过程可例如:
太阳能板101通过模块D3A中的二极管为第一储能模块的电容C6充电;电容C6的电压MCUPW输入到供电电压检测芯片30421的VDD,给该芯片供电的同时,也将电容C6的电压信号传输给供电电压检测芯片30421;供电电压检测芯片30421检测到电容C6的电压达到阈值Von(即第一电压阈值)时,通过RESET引脚输出一个使能信号DCDCEN至供电单元3041中的供电芯片30414(其为开关电源或开关电源的一部分)的EN引脚,同时供电芯片30414的Vin引脚接通电容C6的MCUPW,当供电芯片30414的EN引脚被使能后,供电芯片30414开始工作,将输入电压MCUPW降压后通过SW脚输出DVCC为用电模块4供电。
其中的Von(即第一电压阈值)的值是大于用电模块工作所需要的最低电压的,Von提供的电压应该能够满足用电模块启动时进行一系列初始化所需要的电量,由于负载中各元器件在未初始化的时候处于一个不确定的状态,该状态是很耗电的,所以Von应该大于负载工作所需的最低电压,才能保证负载顺利启动并初始化成功,初始化完成后就很省电了。具体举例中,负载工作需要的最低电压为1.8V,一般Von(即第一电压阈值)可以设置为2.0v。
负载上电后,控制单元401的MUC4011上电,MUC4011通过PC5引脚发送传感信号TR2_Ctr至第一控制模块301,同时,储能检测模块303(例如其中的储能电压检测芯片3031)通过VDD引脚输入第二储能模块的电容C1的电压信号PWLINE2,当PWLINE2小于第二电容C1的阈值电压Vc1(即第二电压阈值)时,储能电压检测芯片3031通过RESET引脚输出低电平PWCHECK至第一通断驱动管Q2A的发射极,此时,TR2_Ctr为高电平,PWCHECK为低电平,所以第一通断驱动管Q2A被导通,进而使得第一通断晶体管Q1A被导通,太阳能板101的电流分成两路,一路通过模块D3A中的二极管给第一电容C6充电,另一路通过模块D3A的二极管-电阻R14-第一通断晶体管Q1A-模块D3B左边的二极管-第二通断晶体管Q1B中的二极管给电容C1充电。
当储能检测模块检测到第二储能模块202充满时,断开第一通断模块,防止过充,具体为:
当PWLINE2大于Vc1时,储能电压检测芯片3031通过RESET引脚输出高电平,此时PWCHECK为高电平,不管TR2_Ctr为高电平还是低电平,Q2A都会被截止,则Q1A的G极被R10和R14拉至高电平,使得Q1A截止,即第一通断模块关断。
当需要第二储能模块202放电时(例如晚上),控制单元的MCU4011通过PC6引脚发送一个高电平传感信号TR1_Ctr至第一通断驱动管Q2B的基极,使得第一通断驱动管Q2B导通,进而使得第一通断晶体管Q1B的栅极接地而导通第一通断晶体管Q1B,即第二通断模块305打开,此时,电容C1可以通过第一通断晶体管Q1B-模块D3B右边的二极管输出电压至开关电源的输入端,进而通过开关电源转换后为负载供电。
当需要发送无线信号时,MCU4011通过PD0引脚发送高电平传感信号RFPWCtr至无线通断单元403中的无线通断驱动管Q4A的基极,使得无线通断驱动管Q4A被导通,进而使得无线通断晶体管Q3的栅极接地而导通无线通断晶体管Q3,然后DVCC就可以通过无线通断晶体管Q3输出RFDVCC至无线单元使得无线单元上电而发送预设信号。
此外,控制单元中MCU4011的第12号引脚接通了电容C1的正极,进而可用于测量电容C1的电量的,进而,可以写入用电模块所需发出的报文,以供用户查看。
其中一种实施方式中,请参考图7至图11、图25,所述用电模块4还包括定时单元406,所述定时单元406连接所述供电模块304(例如其供电单元3041)和/或所述控制单元401;
所述定时单元406被设置为适于在所述控制单元401休眠时,停止所述供电模块304对所述控制单元401的供电,并在定时时长后开启所述供电模块304对所述控制单元401的供电,以使所述控制单元401被定时上电或被唤醒。
以上方案中,通过定时的唤醒(上电)与停止供电,可以使得所述控制单元401在低功耗状态下(例如休眠时)被断电而降低其能耗。
进一步的方案中,请参考图25,所述定时单元406包括定时通断部4061与定时部4062,所述定时通断部4061设于所述控制单元401与所述供电模块304输出侧之间,所述定时部4062连接所述定时通断部4061,以控制所述定时通断部4061的通断。其中,定时部可实现对定时时长的计时功能,定时通断部4061关断后,定时部可开始计时,当计时到达定时时长后,通过打开定时通断部4061,开启所述供电模块304对所述控制单元401的供电。
进一步的方案中,定时单元除了可直接控制供电单元3041与控制单元之间的供电通断,还可控制供电单元的工作与否,进而,所述定时单元406(例如其定时部4062)还可连接于所述供电模块304的供电单元3041的触发端;
所述定时单元406在停止所述供电模块对所述控制单元的供电时,具体用于:
触发所述供电单元3041停止工作;
所述定时单元在开启所述供电模块对所述控制单元的供电时,具体用于:
触发所述供电单元3041开始工作。
其中,当供电单元3041包含一个变换部时,定时单元406(例如其定时部4062)可连接变换部的控制端(或触发端、使能端),触发供电单元3041开始工作与停止工作,进而,例如可触发该变换部开始工作与停止工作;当供电单元3041包含多个变换部时,变换部的控制端(或触发端、使能端)可经逻辑门分别连接定时单元406(例如其定时部4062),以及控制单元401和/或供电检测单元3042。
其中一种实施方式中,请参考图22、图26至图30,所述用电模块4还包括一作动部(例如按键S2、按键KEY1、按键KEY2);
请参考图22、图26至图30,所述作动部(例如按键S2、按键KEY1、按键KEY2)被设置为适于响应一外部作动被触发而切换通断状态;所述作动部的一端电性连接至所述控制单元401(例如控制单元401中的MCU4011)的一个端口,另一端接地;其中,连接所述控制单元401(例如控制单元401中的MCU4011)的一端还可通过一上拉电阻(例如上拉电阻R19、上拉电阻R1、上拉电阻R2)连接至所述供电模块304的输出侧,以使得所述作动部被触发而接通时,所述控制单元401(例如控制单元401中的MCU4011)的对应端口检测到指定电平(例如低电平)。进一步的,所述作动部(例如按键S2、按键KEY1、按键KEY2)的两端之间还设有一滤波电容(例如滤波电容C26、滤波电容Cf3、滤波电容Cf4)。
其中的作动部除了采用按压开关,还可采用旋钮开关。
部分方案中,作动件采用按压开关(即按键)的情况下,可能需要使用作动件来执行相应操作(例如使用按键来进行模式切换),其中的操作比如长按、短按、快速多次按下等。然而,以图26为例,每次下按后,按键KEY的导通会带来耗电,进而,图26所示的按键会带来比较费电的问题。
为说明该问题,以图26为例,按键KEY1被按下后会有电流从DVCC经上拉电阻R1、按键KEY1流向GND,如果是长按动作(即按键KEY1按下后不释放),系统会一直有DVCC/R1的电流消耗,这个电流相对系统待机电流来说会比较大(比如DVCC=3.3V,R1=10KΩ,则会带来3.3mA电流消耗,相比于微安甚至是纳安的待机电流来说这个电流不能被忽略)。
部分方案中,可通过增大上拉电阻R1的电阻来降低电流,但是上拉电阻R1的电阻也不能过大,否则噪声在上拉电阻R1上的压降太大,造成控制单元(例如MCU的IO口)识别不准确,进而,按键抗干扰能力很弱容易误触发。
在图27至29,以及图22的举例中,可以增加一个滤波电容(例如滤波电容C26、滤波电容Cf3、滤波电容Cf4)来提高稳定性;其中,误碰、干扰等小的电压波动可以被电容缓冲掉,防止误触发。
进一步的改进中,还可引入开关S5,同时增加使用控制单元(例如其MCU)的一个管脚(例如在使用管脚IOb的基础上,增加使用一个管脚IOa),用来控制开关S5的通断,配合程序来降低长按时的电流消耗。
在图28所示的举例中,开关S5设于MCU4011外,在图29所示的举例中,开关S5可设于MCU4011内,其中,开关S5的控制端连接MCU4011(例如其管脚IOa)或其中的控制器,开关S5的第一端连接供电模块的输出侧,开关S5的第二端经上拉电阻连接按键KEY1的一端(即按键KEY1连接MCU4011的一端,例如其管脚IOb)。
不论开关S5设于MCU内还是外,控制单元401(例如其MCU4011)均可用于:
在开关S5导通时,检测按键(例如按键KEY1、按键KEY2)是否下按;若检测到按键未被下按,则可控制开关S5保持导通;若检测到按键被下按,则可控制开关S5关断,并开始计时;当计时到达指定时长后,可重新控制开关S5导通,重复以上过程;
在以上过程中,可确定按键下按的时间、未下按的时间,基于下按的时间与未下按的时间,可判断是否发生长按、连击、单击。
在以上方案中,实现了在检测到按键下按时控制开关关断,此时,可避免DVCC、上拉电阻、按键、地之间形成回路,进而,可有效降低能耗,达到省电的目的。
具体的举例中,以图28为例,MCU可执行以下过程:
X1:MCU可先将管脚IOb设置为输入,用于检测按键KEY1是否被按下;将管脚IOa设置为输出高电平,用于接通开关S5,给按键回路供电;
X2:MCU可启动休眠并启动下降沿检测;
X3:当管脚IOb识别到按键KEY1被按下后的下降沿时,MCU可被控制管脚IOa和管脚IOb均输出低电平,以关闭开关S5而关闭供电回路,同时防止DVCC、上拉电阻、按键、地之间形成回路而耗电;
X4:MCU启动休眠,并定时唤醒;其中,到达定时的指定时长后,MCU可将管脚IOb设置为输入,用于检测按键KEY1的当前状态;管脚IO2设置为输出高电平,用于接通开关S5,给按键回路供电;
X5:若管脚IO1检测到低电平,则代表按键KEY1还处于按下状态,可返回步骤X3,否则,代表按键已不再按下(即回弹);基于此,可计算按键的连续按压次数或者持续按压时间。
在图29所示的举例中,其工作过程可参照以上描述理解。
其中一种实施方式中,请参考图30,所述用电模块4还包括指示单元402,所述指示单元402连接所述控制单元401的一个端口,以在所述控制单元的控制下发光。
其中,指示单元402对外的发光可对外指示出一种或多种信息,例如可指示出用电模块的工作状态,例如指示出用电模块工作模式的变化,再例如指示出用电模块是否发出信号、发出何种信号。不论指示单元402用于指示何种信息,均不脱离本发明实施例的范围。
进一步举例中,请参考图30,所述指示单元402包括指示晶体管Q4B与发光二极管LED1;该指示晶体管Q4B可以为如图所示的三极管,也可以为场效应管。
所述发光二极管LED1的负极连接所述指示晶体管Q4B的第一端,所述指示晶体管Q4B的第二端接地,所述指示晶体管Q4B的控制端经电阻R21连接所述控制单元401,所述发光二极管LED1的正极经电阻R17连接对应的电压源。
其中的发光二极管可以为蓝色的发光二极管,也不排除其为其他颜色的可能性,所述电压源为所述供电模块的输入侧。
蓝色的发光二极管点亮至少需要2v以上电压,所以电阻R17接的是MCUPW,而不是DVCC(具体举例中,DVCC可能只1.8V,不够点亮发光二极管LED1),即:LED1输入的是没有经过供电模块降压的电压,以确保灯泡被点亮。
其中一种实施方式中,所述供电电路还包括外部供电接口,其可连接外部供电;所述外部供电接口直接或者间接连接至所述第一储能模块的第一端和所述第二储能模块的第一端,用于通过外接电源对所述第一储能模块和所述第二储能模块供电,进而启动所述用电模块工作。
其中一种实施方式中,用电模块4可连接传感器5,进而,本发明实施例可提供一种传感设备,该传感设备包括了以上所提及的供电电路,以及至少一传感器5,其中,用电模块4可作为供电电路的一部分,也可作为连接于供电电路的电路模块。
所述传感器5被设置为适于感应于对外检测的检测结果地产生一传感信号;
所述用电模块可在该供电阶段被供电,进而接收所述传感信号地发射一无线信号(其可以是通过无线单元发出的)。其中的无线信号可例如包括:能表征出所述检测结果的状态更新报文。
其中一种实施方式中,所述传感器可以为用于检测门窗是否打开的传感器,例如为门磁传感器。
其中一种实施方式中,所述传感器包括状态切换部S1;所述状态切换部S1连接所述控制单元401。
所述状态切换部S1被设置为能够感应于检测结果相关联的磁场变化而切换状态,其中,所述状态切换部处于不同状态时,产生并发送至所述控制单元的传感信号不同。
其中的磁场变化可例如:当所检测的对象或环境发生所需的检测结果时(例如门、窗已打开的检测结果、门、窗已关闭的检测结果),可发生以下任意之一:形成一个磁场、撤去一个磁场、改变磁场的方向、改变磁场的强度等等。不论磁场如何变化,只要其会带来状态切换部的状态变换(例如改变状态切换部S1中所接通的节点),就不脱离以上描述的范围。
针对于具有三个节点的状态切换部,可采用单刀双掷的磁控开关(例如单刀双掷干簧管),其中磁铁的位置会随检测结果的变化而变化,例如可具备两种不同的状态,基于此,实现一系列状态识别,具体的状态可例如下图所示:
Figure BDA0003274493480000261
此外,状态切换部S1也可不采用磁控的,例如也可采用机械开关来实现。相较于采用机械开关,采用磁控开关的情况下,无电流消耗,几乎没有静态功耗。
一种具体的方案中,请参考图22至图24,所述状态切换部S1具有至少三个节点,所述至少三个节点包括至少一个反馈节点与接地节点;
所述反馈节点直接或间接连接所述控制单元401,所述接地节点直接或间接接地;在图22所示举例中,反馈节点数量为一个,在图23、图25所示举例中,反馈节点的数量为两个。
所述状态切换部S1用于:
感应于对外检测的检测结果,变化所述至少三个节点之间的通断关系;其中,不同检测结果对应形成不同的通断关系,进而产生不同的传感信号,以使所述控制单元获取到所述检测结果。
以图22为例,所述反馈节点的数量为一个;所述至少三个节点还包括供电节点,所述供电节点连接所述供电模块的输出侧以接入DVCC;
所述状态切换部(例如单刀双掷开关S1)用于:
在所述检测结果为第一检测结果(例如门窗打开)时,接通所述反馈节点与所述供电节点而产生一传感信号;
在所述检测结果为第二检测结果(例如门窗关闭或门窗未打开)时,接通所述反馈节点与所述接地节点而产生另一传感信号。
此外,在图22所示举例中,所述传感器5还包括传感器电容C25,所述反馈节点还通过所述传感器电容C25接地,以对所述反馈节点传输的信号进行滤波。
以图22为例,传感器中的单刀双掷开关S1采用磁控开关,当单刀双掷开关S1中的节点1和节点2连接时为一个状态(例如门关闭),当节点1和节点3连接时为另一个状态(门打开)。例如,当单刀双掷开关S1的状态为节点1和节点2接通,而且在该状态下保持很久,则DVCC-电阻R18-单刀双掷开关S1-MCU这条通路会持续处于接通状态,此时电阻R18会持续耗电;当单刀双掷开关S1S1的状态由节点1连接节点2切换至节点1连接节点3,而且在该状态下保持很久时间,则MCU-单刀双掷开关S1-电阻R27-GND这条通路会持续处于接通状态,此时电阻R27会持续耗电,造成耗电量增大。
可见,以上方案中,会造成耗电量较大的问题。图23、图24的方案可有助于降低耗电量。以图23、图24为例,所述反馈节点的数量为两个,分别为第一反馈节点与第二反馈节点;两个反馈节点分别连接所述控制单元401(例如其MCU4011)的不同端口;所述第一反馈节点或所述第二反馈节点的电压能够被拉至与所述供电模块的输出侧的电压相匹配(例如拉至DVCC,或经电阻拉至DVCC);
所述状态切换部(例如单刀双掷开关S1)用于:
在所述检测结果为第一检测结果时,接通所述第一反馈节点与所述接地节点而产生一传感信号;
在所述检测结果为第二检测结果时,接通所述第二反馈节点与所述接地节点而产生另一传感信号。
进一步举例中,所述第一反馈节点连接第一反馈开关S3,所述第二反馈节点连接第二反馈开关S4;
所述控制单元还被设置为适于:
在所述接地节点自接通所述第二反馈节点的状态变化为接通所述第一反馈节点的状态后,控制所述第一反馈开关发生关断动作,并控制所述第二反馈开关发生导通动作,以使得:所述控制单元能够检测到所述接地节点是否接通所述第二反馈节点;
在所述接地节点自接通所述第一反馈节点的状态变化为接通所述第二反馈节点的状态后,控制所述第二反馈开关发生关断动作,并控制所述第一反馈开关发生导通动作,以使得:所述控制单元能够检测到所述接地节点是否接通所述第一反馈节点。
其中的第一反馈开关S3与第二反馈开关S4可外接于MCU4011,也可内置于MCU4011。
其中,图23和图24的原理是类似的,其差别可理解为:图24中采用了MCU内部的开关和上拉电阻,图23中在MCU外另行设置了开关和上拉电阻。
以图23为例,用于检测门开关状态的传感器中的磁控开关的状态检测过程可例如:
MCU将管脚IO1和管脚IO4均设置为输入,用于检测磁控开关(即单刀双掷开关S1)的状态;管脚IO2和管脚IO3均输出高电平,以接通第一反馈开关S3和第二反馈开关S4;
若管脚IO4的电平状态由高电平转换为低电平,则代表S1的1和2接通(此状态例如定义为门开状态);若门一直开着,则电流会经过DVCC-电阻R18-第二反馈开关S4-单刀双掷开关S1-GND这条通路持续不断的消耗而造成电量浪费;
由于门开状态后,下一个状态肯定是门关(门要么开要么关),所以此时再持续的检测管脚IO4已经没有意义;因此,此时管脚IO3输出低电平,断开第二反馈开关S4,使得DVCC-电阻R18-第二反馈开关S4-S1-GND这条通路断开,阻止电量持续消耗。同时,将IO1设置为输入,IO2输出高电平,以接通第一反馈开关S3,通过管脚IO1来检测门关状态;
管脚IO1的电平由高电平变换为低电平,则单刀双掷开关S1的节点1和节点3接通,代表由门开状态变换为了门关状态;此时,若门一直关着,则电流会通过DVCC-电阻R27-第一反馈开关S3-单刀双掷开关S1-GND这条通路持续不断的消耗而造成电量浪费;
由于门关后下一个状态肯定是门开,所以此时再检测管脚IO1已经没有了意义;因此,此时管脚IO2输出低电平,关闭第一反馈开关S3,切断通路,阻止耗电;同时,管脚IO4设置为输入,管脚IO3输出高电平而接通第二反馈开关S4,通过管脚IO4检测门开状态的到来;
如此循环往复。
以图24为例,用于检测门开关状态的传感器中的磁控开关的状态检测过程可例如:
管脚IO1和管脚IO2均设置为输入检测;
若管脚IO2检测到下降沿(或者低电平),则代表单刀双掷开关S1中的节点1和节点2接通(门关状态);若门一直关着,则电流会经管脚IO2-单刀双掷开关S1-GND这条通路持续消耗;
MCU4011断开管脚IO2,或者使管脚IO2输出高阻态而断开IO2-单刀双掷开关S1-GND这条通路,阻止耗电;同时将管脚IO1设置为输入检测,以通过管脚IO1检测门开状态的到来;
管脚IO1检测到下降沿(或者低电平),则代表单刀双掷开关S1中的节点1和节点3接通(门开状态);若门一直开着,则电流会经过节点IO1-单刀双掷开关S1-GND这条通路持续消耗;
MCU4011断开管脚IO1,或者使管脚IO1输出高阻态而断开管脚IO1-单刀双掷开关S1-GND这条通,阻止耗电;同时将管脚IO2设置为输入检测,以通过管脚IO2检测门关状态的到来;
如此循环往复。
其他未图示的举例中,状态切换部也可仅具有两个节点,进而,一个节点连接控制单元,另一个节点的悬空、短接、上拉、下拉都可能形成对应的传感信号。
请参考图31,其中的传感器还例如可以为霍尔传感器501,其可具有输入端、输出端与接地端,输入端可经输入电容Cin接地,输出端可连接控制单元。输入端所输入的电压可例如DVCC。
进一步举例中,请参考图32,霍尔传感器501可以包括:时钟控制单元5011、霍尔盘5012、失调电压抑制单元5013、放大器5014、比较器5015、逻辑输出单元5016、上管Q51与下管Q52;
霍尔盘5012可响应于磁场或其变化而输出对应的电信号,霍尔盘5012的输出侧连接失调电压抑制模块5013,失调电压抑制模块5013可对霍尔盘5012输出信号的电压进行失调电压的抑制处理,然后,放大器5014可对抑制处理后的电信号进行放大,放大后的信号可表征出检测到的磁场的信息,比较器5015可比较放大后的信号与参考信号,并将比较结果反馈至逻辑输出单元5016,逻辑输出单元5016可控制上管Q51或下管Q52的通断,其中,上管Q51导通时,同时控制下管Q52关断,下管Q52导通时,同时控制上管Q51关断,霍尔传感器的输出端可连接于上管Q51与下管Q52之间,以在上管Q51导通时向控制单元发送高电平,在下管Q52导通时向通知单元发送低电平。时钟控制单元5011可分别连接失调电压抑制单元5013、放大器5014、比较器5015、逻辑输出单元5016,进而,可输出时钟信号,以利用时钟信号控制失调电压抑制单元5013、放大器5014、比较器5015、逻辑输出单元5016的唤醒与休眠,部分方案中,还可为其提供电源。时钟控制单元5011可在输入端接收到DVCC时工作。
该霍尔传感器可例如为KTH1601的霍尔传感器,也可例如KTH1901的霍尔传感器。
此外,传感器还可例如包括TMR传感器,TMR传感器的输入端接入(即VDD端的电压)DVCC,TMR你敢器的输出端可连接控制单元,同时,TMR传感器的输入端可经电容C29接地,输出端可经电容C25接地。
除以上描述外,储能组件为用电模块供电时,若仅基于供电电压区间与非供电电压区间(亦即第一电压阈值)控制对用电模块的供电,则会存在问题,例如:若高于第一电压阈值之后后端电路(例如用电模块)上电开始工作,但是后端电路(例如用电模块)一旦工作,电压又被拉低到第一电压阈值以下,此时,输出又会被关闭(即用电模块停止被供电)。进而,系统可能不断的处于上电/断电的循环之中。如果只是靠提高第一电压阈值来解决,又会导致“不可用的电压区间”变小的问题。
为了解决该问题,其中一种实施方式中,所述供电组件还被设置为适于在所述用电模块处于上电状态,且所述储能组件的输出电压在供电电压区间时,令所述储能组件对所述用电模块供电;以及,在所述输出电压处于非供电电压区间时,令所述储能组件停止对所述用电模块供电;
所述供电电压区间与所述指定电压区间部分重合。
例如,所述指定电压区间指小于第一电压阈值的区间;所述供电电压区间指大于停止供电阈值的区间,所述第一电压阈值高于所述停止供电阈值。
其中的第一电压阈值可例如为1.8V,停止供电阈值可例如为1.7V,当储能组件的输出电压从低到高上升时,需要高于第一电压阈值(例如1.8V)才开启为用电模块的供电,实现用电模块的启动;当储能组件的输出电压从高往低时,则需要低到停止供电阈值(例如1.7V)才关闭输出,即停止为用电模块的供电。该过程可例如图33所示。
在图33中,图示的V+可理解为第一电压阈值,图示的V-可理解为停止供电阈值。图中上方的细线可理解为供电单元的输入电压,即储能组件的输出电压,粗线为供电单元的输出电压。
以上过程可采用供电单元与供电检测单元实现,例如:
供电检测单元可检测供电单元输入侧电压(即储能组件的输出电压),在用电模块还未上电,第一储能模块开始被换能器充电后,当储能组件的输出电压升高但未低于第一电压阈值时,供电单元的未被使能(即不接通储能组件与用电模块之间的供电路径),当输出电压升高至第一电压阈值开始,供电单元被使能,接通储能组件与用电模块之间的供电,用电模块被上电,用电模块上电后,供电检测单元(或其他电路,该其他电路可例如控制单元、其他检测单元,也不限于此)可检测供电单元输入侧电压(即储能组件的输出电压),判断储能组件的输出电压是否下降并到达停止供电阈值(此时,即便下降到了第一电压阈值,供电单元也不会停止供电),若到达停止供电阈值,则供电检测单元(或其他电路)可控制供电单元停止供电(例如关断)。
一种举例中,供电检测单元(例如其中的检测芯片)可配置有“迟滞”输出的功能,因此不需要使用控制器来软件控制;而不同的电压检测芯片迟滞的电压值不同,例如,所使用的电压检测芯片可选择迟滞100mv(1.8V-1.7V),也可以根据实际需求来选择不同电压迟滞值的检测芯片。
可见,以上方案中,避免或降低了电路不断处于上电/断电循环的可能性。
为了避免或降低上电/断电的循环,还可通过用电模块的相应设置来实现;其中一种实施方式中,所述用电模块(例如其控制单元)被设置为:在上电后,且指定条件还未满足时,所述用电模块的功耗为第一功耗;在上电后,且所述指定条件满足时,所述用电模块的功耗为第二功耗,所述第一功耗低于所述第二功耗;
所述指定条件包括以下至少之一:
上电后经过的时间超出指定的延时时段;
所述第一储能模块的电压超出指定的功耗状态切换阈值。
具体的,所述第一功耗适配于所述无线单元不发射所述无线信号时所述用电模块的功耗,所述第二功耗适配于所述无线单元发射所述无线信号时所述用电模块的功耗。
再进一步的,所述用电模块还包括连接于所述控制单元的传感器,所述第一功耗适配于所述传感器不工作且所述无线单元不发射所述无线信号时所述用电模块的功耗,所述第二功耗适配于所述传感器工作且所述无线单元发射所述无线信号时所述用电模块的功耗。
以上方案中,若所述指定条件为上电后经过的时间超出指定的延时时段,则:
储能组件的输出电压达到第一阈值阈值之后,用电模块启动,但处于第一工作状态(可理解为处于第一功耗的工作状态),例如可不执行高耗电的动作(该高耗电的动作可例如发包),此时,可以只进行初始化后倒计时,而是延时预设时间(即指定的延时时段)之后再进入第二工作状态(可理解为处于第二功耗的工作状态),进而可执行传感器检测和发报文。
以上方案中,若所述指定条件为所述第一储能模块的电压超出指定的功耗状态切换阈值,则:
储能组件的输出电压达到第一电压阈值之后,用电模块启动,但处于第一工作状态(可理解为处于第一功耗的工作状态),例如可不执行高耗电的动作(该高耗电的动作可例如发包),此时,可以根据电容电压(例如第一储能模块的电压)决定是否进入第二工作状态(可理解为处于第二功耗的工作状态),进入第二工作状态后,可执行传感器检测和发报文。其中,若第一储能模块的电压高于功耗状态切换阈值,则可进入第二工作状态;若低于第二阈值功耗状态切换阈值,则保持第一工作状态。
在部分方案中,在运输模式下,以图13为例,控制单元401(例如MCU4011)未上电时,一个管脚经电阻R15连接值电压VSC2.8,电压VSC2.8即第二储能模块的电压,电压VSC2.8通过电阻R15向控制单元401漏电;而正常工作模式下,控制单元上电,通过第二储能模块进行大电容供电时,DVCC会被拉高,使得整个供电电压偏高;
因此,在图37所示的电路中,可以通过一个晶体管来测量第二储能模块(例如大电容)的电压,进而放弃图13中的电阻R15,在图37所示的电路中,控制单元可经37所示的采样模块检测第二储能模块(例如大电容)的电压,其中,电压VSC2.8即第二储能模块(例如大电容)的电压。
具体举例中,请参考图37,该采集模块可以包括:晶体管Q5B、驱动管Q6B、晶体管Q5B的第一端连接晶体管Q6B的栅极,晶体管Q6B的第一端的栅极之间设有电阻R41,晶体管Q6B的第一端可连接于第二储能模块,以采集第二储能模块的电压,晶体管Q6B的第二端经电阻R42与电阻R43接地,进而,电阻R42与电阻R43可实现分压,从而形成电压VBAIN,其可输入至控制单元,表征第二储能模块的电压;用电模块的控制单元连接于电阻R42与电阻R43之间,驱动管Q6B的控制端经电阻R45接地,驱动管Q6B的控制端还经电阻R44连接控制单元,以接收控制信号。
通过该控制信号,可在需要测量的时候控制驱动管Q6B导通,控制单元测量第二储能模块(例如大电容)经过电阻R42与电阻R43分压后的电压,即可得到第二储能模块(例如大电容)的电压。
图37中的AD_Ctr1脚可以接控制单元(例如MCU),用于控制驱动管Q5B的通断,VBAIN脚接控制单元(例如MCU,用于获取第一储能模块(例如大电容)的电压。
运输模式下,晶体管Q6B与驱动管Q6B关断,可防止漏电;测第二储能模块(例如大电容)的电压时,由于分压电阻(即电阻R42和R43)的存在,使得VBAIN不会高于DCDC的输出电压VDD(1.8V)。此外,测量第二储能模块(例如大电容)的电压的目的还可例如:获取大电容的电压值,并发送给用户看。
对应的,控制单元中,MCU4011的18管脚可经电阻R28连接DVCC,19管脚可经电阻R29连接DVCC,12管脚可连接第二储能模块,11管脚可连接第一储能模块。运输模式下,还可断开大第一储能模块和/或第二储能模块的放电回路,例如可断开第二通断模块、供电单元,降低长期存储/运输下的耗电。降低启动条件(特定情况下),第二储能模块(例如大电容)有电情况下,开机后也可打开放电回路(例如第二通断模块305导通),第二储能模块(例如大电容)可快速将第一储能模块的电容充电至(例如小电容)第二储能模块的电压与相应二极管的压降(该二极管即连接于第一储能模块与第二储能模块之间的二极管,例如第一放电二极管D21)。
本发明实施例还提供了一种控制方法,应用于供电电路中,所述供电电路用于为一用电模块提供电能;请参考图40,所述控制方法包括:
A1、监测一储能组件的输出电压;
A2、在所述输出电压处于一指定电压区间时,储能组件不对所述用电模块供电,从而形成一预供电阶段;
A3、在所述输出电压处于非指定电压区间时,所述储能组件对所述用电模块供电,从而形成一供电阶段。
可选的,所述储能组件包括第一储能模块和第二储能模块;步骤S2进一步包括:通过一换能器向所述第一储能模块供能。
可选的,步骤A3进一步包括:通过所述换能器同时向所述第一储能模块和所述第二储能模块供能。
可选的,所述第一储能模块的第一端直接或者间接连接至一换能器的第一端,所述第二储能模块的第一端通过一第一通断模块连接至所述换能器的第一端;步骤A1进一步包括:
通过所述换能器向所述第一储能模块供能,以使得该第一储能模块能够通过一供电模块监测所述第一储能模块的输出电压。
可选的,所述供电模块的输入侧分别直接或者间接连接所述第一储能模块的第一端与所述第二储能模块的第一端,所述供电模块的输出侧连接所述用电模块;步骤A2进一步包括:
在所述输出电压低于指定的第一电压阈值时,所述供电模块保持断开,使得所述储能组件与所述用电模块之间的供电电路断开,从而形成以所述第一电压阈值为终点的指定电压区间。
可选的,所述第一通断模块的控制端连接至所述用电模块中的控制单元;步骤A3进一步包括:
在所述供电阶段,通过所述控制单元控制所述第一通断模块导通,以使所述第二储能模块在所述第一通断模块导通时,接收并存储所述换能器产生的电能。
可选的,所述第一电压阈值匹配于所述用电模块完成一次上电所需的电能。
可选的,所述第一电压阈值大于所述用电模块完成一次上电所需的电能。
可选的,所述的控制方法,还包括:
在所述第二储能模块的电压到达第二电压阈值时,控制单元控制所述第一通断模块关断。
可选的,所述第二电压阈值匹配于所述第二储能模块充满电时的电压。
可选的,所述供电模块的输入侧通过一第二通断模块连接至所述第二储能模块的第一端;所述第二通断模块的控制端电性连接至所述用电模块的控制单元,以受控于所述控制单元的通断;
所述控制单元被设置为适于于所述供电阶段控制所述第二通断模块的通断,所述第二通断模块导通时,所述第二储能模块的电能能够被所述供电模块供应至所述用电模块。
可选的,所述供电模块包括供电单元、第一变换部、第二变换部与变换部切换部;所述变换部切换部的第一节点直接或间接连接所述第一储能模块的第一端与所述第二储能模块的第一端,所述变换部切换部的第二节点连接所述第一变换部的输入侧,所述变换部切换部的第三节点连接所述第二变换部的输入侧;所述变换部切换部的控制端还连接所述控制单元;所述供电单元的输入侧直接或间接连接所述第一储能模块的第一端与所述第二储能模块的第一端,所述供电单元的输出侧连接所述用电模块的供电端;
所述控制方法,还包括:
当所述供电单元输入侧的电压低于所述变换部切换阈值时,控制单元控制所述变换部切换部接通第一节点与第三节点;
当所述供电单元输入侧的电压高于所述变换部切换阈值时,控制单元控制所述变换部切换部接通第一节点与第二节点。
可选的,所述第一变换部为开关电源,所述第二变换部为线性稳压器。
可选的,所述供电组件还包括第一切换单元与第二切换单元;
所述第一切换单元的第一节点连接所述换能器的第二端,所述第一切换单元的第二节点接地,所述第一切换单元的第三节点连接所述第二储能模块的第一端;所述第一切换单元的控制端还连接所述控制单元;
所述第二切换单元的第一节点连接所述第一储能模块的第二端、所述第二切换部单元的第二端连接所述第二储能模块的第一端,所述第二切换单元的第三节点接地;所述第二切换单元的控制端还连接所述控制单元;
所述控制方法,还包括:
在所述供电模块向所述用电模块供电,且所述供电模块输入侧的电压高于指定电压阈值时,控制单元控制所述第一切换单元接通第一节点与第二节点,并控制所述第二切换单元接通第一节点与第三节点;
在所述供电模块向所述用电模块供电,且所述供电模块输入侧的电压低于所述指定电压阈值时,控制单元控制所述第一切换单元接通第一节点与第三节点,并控制所述第二切换单元接通第一节点与第二节点。
可选的,所述用电模块还包括连接于所述控制单元的无线单元,所述供电模块的输出侧还经一无线通断单元连接所述无线单元的供电端,所述无线通断单元的控制端连接所述控制单元;
所述控制方法,还包括:
在需要利用所述无线单元发送或接收无线信号时,控制单元控制所述无线通断单元导通;
在不需要利用所述无线单元发送或接收无线信号时,控制单元控制所述无线通断单元关断。
可选的,所述用电模块还连接传感器,所述传感器包括能够感应于对外检测的检测结果而发生变化的状态切换部,所述状态切换部连接所述控制单元;
所述控制方法,还包括:
控制单元自所述状态切换部获取所述检测结果;
控制单元对外发出能表征出所述检测结果的状态更新报文。
其中的状态更新报文即为用电模块所发出的无线信号(其控制单元通过无线单元所发出的无线信号)的一种内容。该状态更新报文可表征了检测结果或检测结果的变化。
可选的,所述状态切换部具有至少三个节点,所述至少三个节点包括第一反馈节点、第二反馈节点与接地节点,两个反馈节点分别连接所述控制单元的不同端口,所述第一反馈节点连接第一反馈开关,所述第二反馈节点连接第二反馈开关,所述第一反馈节点或所述第二反馈节点的电压能够被拉至与所述供电模块的输出侧的电压相匹配;
所述控制方法,还包括:
在所述接地节点自接通所述第二反馈节点的状态变化为接通所述第一反馈节点的状态后,控制单元控制所述第一反馈开关发生关断动作,并控制所述第二反馈开关发生导通动作,以使得:所述控制单元能够检测到所述接地节点是否接通所述第二反馈节点;
在所述接地节点自接通所述第一反馈节点的状态变化为接通所述第二反馈节点的状态后,控制单元控制所述第二反馈开关发生关断动作,并控制所述第一反馈开关发生导通动作,以使得:所述控制单元能够检测到所述接地节点是否接通所述第一反馈节点。
其中一种实施方式中,对外发出能表征出所述检测结果的状态更新报文之前,还包括:
在处于第一模式时,若所述检测结果发生变化,则产生能表征出变化后的检测结果的所述状态更新报文。
其中的第一模式,可理解为传感设备(或理解为包括用电模块与传感器)的正常工作模式,该模式下,可实现以上所提及的状态更新报文的状态更新,部分方案中,还可在正常工作模式下定时收发心跳报文,从而保证传感设备(或理解为包括用电模块与传感器)与服务器之间的连接保持。
进一步的,所述的控制方法,还包括:
在处于所述第一模式,且所述检测结果未发生变化时,若休眠了预设的定时时长,则控制单元被唤醒一次,每次唤醒后,均对外发送一次心跳报文,并在发送完所述心跳报文后再次休眠。一种一种实施方式中,所述的控制方法,还包括:
在处于第二模式时,控制所述第二储能模块第一端与供电模块输入侧间的第二通断模块保持关断。
电池产品(例如传感设备)在运输和存储过程中由于休眠会有电量消耗,传感设备能够,因为除了电池外还有太阳能板提供电能,因此可以利用太阳能板进行开机动作,运输和存储过程中,可切断电池电源以节省电池电量。进而,传感设备(或理解为包括用电模块与传感器)的模式除了正常工作模式,还可包括存储模式作为第二模式。
在储存或者运输的过程中,控制单元可在处于第二模式时,控制第二通断模块305处于断开状态,从而保证运输和长期存储时主电源不会亏电,造成无法启动的问题。进一步的,所述的控制方法,还包括:
在处于所述第一模式时,若获取到第一转换信号,则确定所述传感设备进入所述第二模式;
在处于所述第二模式时,若获取到第二转换信号,则确定所述传感设备进入所述第一模式。
可选的,所述用电模块还包括连接于所述控制单元的按键,所述第一转换信号是响应于所述按键的第一操控而产生的,所述第二转换信号是响应于所述按键的第二操作而产生的。
可选的,所述第一操控与所述第二操控的以下至少之一是不同的:
被下按的按键;
按键被按下的次数;
按键被按下的时长。
可选的,所述第一操控为所述按键被下按并持续第一指定时长;
所述第二操控为所述按键被下按指定次数,且相邻两次下按的间隔小于第二指定时长。
通过以上方案,可实现两种模式之间的切换(即第一模式与第二模式之间的切换,也就是正常工作模式与存储模式之间的切换)。其中的按键可例如按键KEY1、按键KEY2、按键S2),即一种作动件。
可选的,确定所述传感设备进入所述第一模式之后,还包括:对外发出对应的第一模式报文;
确定所述传感设备进入所述第二模式之后,还包括:对外发出对应的第二模式报文。
可选的,所述用电模块还包括指示单元;该指示单元可例如图30所示的指示单元402。
确定所述用电模块进入所述第一模式之后,还包括:控制所述指示单元对外发光,以反馈第一反馈信号;
确定所述用电模块进入所述第二模式之后,还包括:控制所述指示单元对外发光,以反馈第二反馈信号。
可选的,所述第一反馈信号与第二反馈信号的以下至少之一是不同的:
发光次数;
发光时长;
发光颜色。
可选的,所述第一反馈信号的发光次数为N次,所述第二反馈信号的发光次数为M次,其中M不等于N。
可见,以上方案中,可实现模式的对外反馈。
可选的,确定所述传感设备进入所述第一模式,包括:将所述传感设备的模式标识置为所述第一模式对应的第一模式标识,以利用所述第一模式标识表征出所述用电模块正处于所述第一模式;
确定所述传感设备进入所述第二模式,包括:将所述传感设备的模式标识置为所述第二模式对应的第二模式标识,以利用所述第二模式标识表征出所述用电模块正处于所述第二模式。
若传感器为门窗传感器,则:太阳能板经过一定时间的光照能够快速通过第一储能模块启动用电模块,使得连接于用电模块的传感器被激活,即给予一定的光照即可完成开机动作。因此,仅凭断开第二通断模块305这个简单的逻辑会带来受光照意外开机的问题(比如产品在运输或者搬运过程中,太阳能电池板意外收到了光照,造成了自动开机)。
为此,可在控制单元存储一个模式标记(即模式标识),该标记表明了下次启动时是否接通第二储能模块,即进入存储模式后需要额外的触发条件才能触发第二储能模块接通,这样就能保证不会意外触发系统接通第二储能模块而耗电。在非存储模式下,该标志可以用来指示系统启动,即无需外部干预,只要开机条件满足就能自主启动系统。
实际操控过程的举例中:
在正常工作模式下,长按按键3S(这个按键可例如图22中的按键S2),则控制单元可通过无线单元发送一条模式切换报文(例如第二模式报文),且指示单元402中的发光二极管LED1闪烁三次后进入存储模式(即第二模式);存储模式(即第二模式)下,控制单元指示第二通断模块断开,从而断开第二储能模块(例如电容C1)的放电回路,并在内存中将模式标识置1,表示当前为存储模式(即第二模式)。进入存储模式(即第二模式)后,若没有持续的光照,第一储能模块中的电能将很快耗光,使得系统掉电而通知工作,可以进行搬运或者储存。
在存储模式下,即使太阳能板意外接收了光照而启动了传感器,则当控制单元上电后检测到模式标识为1时,仍然会断开第二通断模块,使得锂电池(例如第二储能模块)的放电回路断开,第一储能模块中的电能耗完后很快就会停止工作。
连续短按3次按键(间隔小于1S),则发送一次模式切换报文(例如第一模式报文),发光二极管LED1闪烁一次,控制单元将模式标识置0,表示从存储模式进入了正常工作模式,可实现心跳报文的发出,以及传感器的检测。
针对于以上第一模式与第二模式间切换的方案,本发明实施例还提供了一种传感设备的控制方法,其中的相关描述可参照前文的控制方法、供电电路、传感设备等实施例的描述理解;所述传感设备包括传感器与用电模块,所述用电模块包括控制单元,所述传感器被设置为适于对外检测检测结果;
请参考图41,所述控制方法,包括:
H1:在处于第一模式时,若所述检测结果发生变化,则所述控制单元产生并发出能表征出所述检测结果的状态更新报文;
H2:在处于所述第一模式时,若获取到第一转换信号,则所述控制单元确定所述用电模块进入第二模式;
H3:在处于所述第二模式时,若获取到第二转换信号,则所述控制单元确定所述用电模块进入所述第一模式;
其中,所述第二模式下,所述用电模块被供电时,仅能被部分储能模块供电。例如:若储能组件包括前文所提及的第一储能模块与第二储能模块这两个储能模块,则在所述第二模式,所述用电模块被供电时,仅能被所述第一储能模块供电。其他举例中,若储能模块的数量为三个或三个以上,在所述第二模式,用电模块可能仅被一个储能模块供电,也可能被两个或两个以上储能模块供电。
此外,在第一模式下的至少部分时间,用电模块能够被所有储能模块供电。
可选的,所述用电模块还包括连接于所述控制单元的按键,所述第一转换信号是响应于所述按键的第一操控而产生的,所述第二转换信号是响应于所述按键的第二操作而产生的。
可选的,所述第一操控与所述第二操控的以下至少之一是不同的:
被下按的按键;
按键被按下的次数;
按键被按下的时长。
可选的,所述第一操控为所述按键被下按并持续第一指定时长;
所述第二操控为所述按键被下按指定次数,且相邻两次下按的间隔小于第二指定时长。
可选的,确定所述用电模块进入所述第一模式之后,还包括:所述控制单元对外发出对应的第一模式报文;
确定所述用电模块进入所述第二模式之后,还包括:所述控制单元对外发出对应的第二模式报文。
可选的,所述用电模块还包括指示单元,所述指示单元连接所述控制单元;
所述控制单元确定所述用电模块进入所述第一模式之后,还包括:所述控制单元控制所述指示单元对外发光,以反馈第一反馈信号;
所述控制单元确定所述用电模块进入所述第二模式之后,还包括:所述控制单元控制所述指示单元对外发光,以反馈第二反馈信号。
可选的,所述第一反馈信号与第二反馈信号的以下至少之一是不同的:
发光次数;
发光时长;
发光颜色。
可选的,所述第一反馈信号的发光次数为N次,所述第二反馈信号的发光次数为M次,其中M不等于N。
可选的,所述控制单元确定所述传感设备进入所述第一模式,包括:所述控制单元将所述传感设备的模式标识置为所述第一模式对应的第一模式标识,以利用所述第一模式标识表征出所述用电模块正处于所述第一模式;
所述控制单元确定所述用电模块进入所述第二模式,包括:所述控制单元将所述传感设备的模式标识置为所述第二模式对应的第二模式标识,以利用所述第二模式标识表征出所述用电模块正处于所述第二模式。
可选的,所述控制单元产生并发出能表征出变化后的检测结果的状态更新报文之前,还包括:
所述控制单元自状态切换部获取所述检测结果。
可选的,所述状态切换部被设置为能够感应于检测结果相关联的磁场变化而切换状态,其中,所述状态切换部处于不同状态时,产生并发送至所述控制单元的传感信号不同。
可选的,所述传感器还包括状态切换部;所述状态切换部连接所述控制单元;
所述状态切换部具有至少三个节点,所述至少三个节点包括第一反馈节点、第二反馈节点与接地节点,两个反馈节点分别连接所述控制单元的不同端口,所述第一反馈节点连接第一反馈开关,所述第二反馈节点连接第二反馈开关,所述第一反馈节点或所述第二反馈节点的电压能够被拉至与供电模块的输出侧的电压相匹配。
可选的,所述控制方法,还包括:
在所述接地节点自接通所述第二反馈节点的状态变化为接通所述第一反馈节点的状态后,所述控制单元控制所述第一反馈开关发生关断动作,并控制所述第二反馈开关发生导通动作,以使得:所述控制单元能够检测到所述接地节点是否接通所述第二反馈节点;
在所述接地节点自接通所述第一反馈节点的状态变化为接通所述第二反馈节点的状态后,所述控制单元控制所述第二反馈开关发生关断动作,并控制所述第一反馈开关发生导通动作,以使得:所述控制单元能够检测到所述接地节点是否接通所述第一反馈节点。
可选的,所述的控制方法,还包括:
在处于所述第一模式,且所述检测结果未发生变化时,若休眠了预设的定时时长,则所述控制单元被唤醒一次,每次唤醒后,均对外发送一次心跳报文,并在发送完所述心跳报文后再次休眠。
可选的,所述传感设备还包括:适于感应非电能形式的能量而产生电能的换能器与储能组件;
所述控制方法,还包括:
所述储能组件接收并存储所述电能;
在所述储能组件的输出电压处于一指定电压区间时,所述储能组件不对所述用电模块供电,从而形成一预供电阶段;
在所述输出电压处于非指定电压区间时,所述储能组件对所述用电模块供电,从而形成一供电阶段。
可选的,所述的控制方法还包括:
在所述用电模块处于上电状态,且所述储能组件的输出电压在供电电压区间时,所述储能组件对所述用电模块供电;以及,在所述输出电压处于非供电电压区间时,所述储能组件停止对所述用电模块供电;
所述供电电压区间与所述指定电压区间部分重合。
可选的,所述指定电压区间指小于第一电压阈值的区间;所述供电电压区间指大于停止供电阈值的区间,所述第一电压阈值高于所述停止供电阈值。
可选的,所述储能组件包括第一储能模块和第二储能模块;所述控制方法,还包括:
在所述供电阶段,所述换能器同时向所述第一储能模块和所述第二储能模块供能;
在所述预供电阶段,所述换能器向所述第一储能模块供能。
可选的,所述传感设备还包括供电模块,所述供电模块的输入侧分别直接或间接连接所述第一储能模块的第一端与所述第二储能模块的第一端,所述供电模块的输出侧连接用电模块;
在所述储能组件的输出电压处于一指定电压区间时,所述储能组件不对所述用电模块供电,从而形成一预供电阶段,包括:
在所述输出电压低于指定的第一电压阈值时,所述供电模块保持断开,使得所述储能组件与所述用电模块之间的供电路径断开,从而形成以所述第一电压阈值为终点的指定电压区间。
可选的,所述第二储能模块与所述换能器之间设有第一通断模块,所述第一通断模块的控制端连接至所述用电模块中的控制单元;
在所述输出电压处于非指定电压区间时,所述储能组件对所述用电模块供电,从而形成一供电阶段,包括:
在所述供电阶段,通过所述控制单元控制所述第一通断模块导通,以使所述第二储能模块在所述第一通断模块导通时,接收并存储所述换能器产生的电能。
可选的,所述第一通断模块包括第一控制端和第二控制端,并被设置为所述第一控制端和所述第二控制端同时被触发时被导通;
所述控制方法,还包括:
在所述第一储能模块的电压高于指定阈值时,所述第一通断模块的第一控制端接收指定电平而被触发;所述指定阈值匹配于最低工作电压。
可选的,所述的控制方法,还包括:
在所述供电阶段,所述控制单元在所述第一储能模块的电压高于所述指定阈值时,向所述第一通断模块的第一控制端输出所述指定电平,以触发所述第一通断模块的第一控制端。
可选的,充电判断检测模块的输入端电性连接至所述第一储能模块的第一端,输出端电性连接至所述第一通断模块的第一控制端;
所述控制方法,还包括:
在所述供电阶段,当所述第一储能模块的电压高于所述指定阈值时,所述充电判断检测模块向所述第一通断模块的第一控制端输出所述指定电平,以触发所述第一通断模块的第一控制端。
可选的,所述第一电压阈值匹配于所述用电模块完成一次上电所需的电能。
可选的,所述第一电压阈值大于所述用电模块完成一次上电所需的电能。
可选的,储能检测模块的输入端电性连接至所述第二储能模块的第一端,输出端电性连接至所述第一通断模块的第二控制端;
所述的控制方法,还包括:
所述储能检测模块监测所述第二储能模块的电压;
在所述第二储能模块的电压未到达第二电压阈值时,所述储能检测模块触发所述第二控制端;
在所述第二储能模块的电压到达第二电压阈值时,所述储能检测模块令所述第一通断模块的第二控制端不被触发。
可选的,所述第二电压阈值匹配于所述第二储能模块充满电时的电压。
可选的,所述供电模块的输入侧通过一第二通断模块连接至所述第二储能模块的第一端;所述第二通断模块的控制端连接至所述控制单元,以受控于所述控制单元的通断;
所述控制方法还包括:
所述控制单元于所述供电阶段控制所述第二通断模块的通断,所述第二通断模块导通时,所述第二储能模块的电能能够被所述供电模块供应至所述用电模块。
可选的,所述供电模块包括供电单元、第一变换部、第二变换部与变换部切换部;所述变换部切换部的第一节点直接或间接连接所述第一储能模块的第一端与所述第二储能模块的第一端,所述变换部切换部的第二节点连接所述第一变换部的输入侧,所述变换部切换部的第三节点连接所述第二变换部的输入侧;所述变换部切换部的控制端还连接所述控制单元;所述供电单元的输入侧直接或间接连接所述第一储能模块的第一端与所述第二储能模块的第一端,所述供电单元的输出侧连接所述用电模块的供电端;
所述控制方法,还包括:
当所述供电单元输入侧的电压低于所述变换部切换阈值时,所述变换部切换部接通第一节点与第三节点;
当所述供电单元输入侧的电压高于所述变换部切换阈值时,所述变换部切换部接通第一节点与第二节点。
可选的,所述第一变换部为开关电源,所述第二变换部为线性稳压器。
可选的,所述传感设备还包括第一切换单元与第二切换单元;
所述第一切换单元的第一节点连接所述换能器的第二端,所述第一切换单元的第二节点接地,所述第一切换单元的第三节点连接所述第二储能模块的第一端;所述第一切换单元的控制端还连接所述控制单元;
所述第二切换单元的第一节点连接所述第一储能模块的第二端、所述第二切换部单元的第二端连接所述第二储能模块的第一端,所述第二切换单元的第三节点接地;所述第二切换单元的控制端还连接所述控制单元;
所述控制方法,还包括:
在所述供电模块向所述用电模块供电,且所述供电模块输入侧的电压高于指定电压阈值时,所述控制单元控制所述第一切换单元接通第一节点与第二节点,并控制所述第二切换单元接通第一节点与第三节点;
在所述供电模块向所述用电模块供电,且所述供电模块输入侧的电压低于所述指定电压阈值时,所述控制单元控制所述第一切换单元接通第一节点与第三节点,并控制所述第二切换单元接通第一节点与第二节点。
可选的,所述用电模块还包括连接于所述控制单元的无线单元,所述供电模块的输出侧还经一无线通断单元连接所述无线单元的供电端,所述无线通断单元的控制端连接所述控制单元;
所述控制方法,还包括:
在需要利用所述无线单元发送或接收无线信号时,所述无线通断单元导通;
在不需要利用所述无线单元发送或接收无线信号时,所述无线通断单元关断。
可选的,所述换能器为将光能量、电磁波能量、震动能量、热能量中的任意一种或者多种能量转换为电能的能量转换器。
可选的,所述第一储能模块的容值小于所述第二储能模块的容值;且所述第一储能模块的容量大于所述用电模块初始化一次所需要的最低电能。
请参考图42,提供了一种电子设备60,包括:
处理器61;以及,
存储器62,用于存储所述处理器的可执行指令;
其中,所述处理器61配置为经由执行所述可执行指令来执行以上部分方案所涉及的方法。
处理器61能够通过总线63与存储器62通讯。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现以上部分方案涉及的方法。
本领域普通技术人员可以理解:实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时,执行包括上述各方法实施例的步骤;而前述的存储介质包括:ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (74)

1.一种传感设备的控制方法,其特征在于,所述传感设备包括传感器、用电模块,以及用于为所述用电模块供电的储能组件,所述用电模块包括控制单元,所述传感器被设置为适于感应对外检测的检测结果地向所述控制单元发送对应的传感信号;所述储能组件包括至少两个储能模块;
所述控制方法,包括:
在处于第一模式时,若所述检测结果发生变化,则所述控制单元产生并发出能表征出所述检测结果的状态更新报文;
在处于所述第一模式时,若获取到第一转换信号,则所述控制单元确定所述用电模块进入第二模式;
在处于所述第二模式时,若获取到第二转换信号,则所述控制单元确定所述用电模块进入所述第一模式;
其中,所述第二模式下,所述用电模块被供电时,仅能被部分储能模块供电。
2.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,所述用电模块还包括连接于所述控制单元的按键,所述第一转换信号是响应于所述按键的第一操控而产生的,所述第二转换信号是响应于所述按键的第二操作而产生的。
3.根据权利要求2所述的控制方法,其特征在于,所述第一操控与所述第二操控的以下至少之一是不同的:
被下按的按键;
按键被按下的次数;
按键被按下的时长。
4.根据权利要求3所述的控制方法,其特征在于,所述第一操控为所述按键被下按并持续第一指定时长;
所述第二操控为所述按键被下按指定次数,且相邻两次下按的间隔小于第二指定时长。
5.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,确定所述用电模块进入所述第一模式之后,还包括:所述控制单元对外发出对应的第一模式报文;
确定所述用电模块进入所述第二模式之后,还包括:所述控制单元对外发出对应的第二模式报文。
6.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,所述用电模块还包括指示单元,所述指示单元连接所述控制单元;
所述控制单元确定所述用电模块进入所述第一模式之后,还包括:所述控制单元控制所述指示单元对外发光,以反馈第一反馈信号;
所述控制单元确定所述用电模块进入所述第二模式之后,还包括:所述控制单元控制所述指示单元对外发光,以反馈第二反馈信号。
7.根据权利要求6所述的控制方法,其特征在于,所述第一反馈信号与第二反馈信号的以下至少之一是不同的:
发光次数;
发光时长;
发光颜色。
8.根据权利要求7所述的控制方法,其特征在于,所述第一反馈信号的发光次数为N次,所述第二反馈信号的发光次数为M次,其中M不等于N。
9.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,所述控制单元确定所述传感设备进入所述第一模式,包括:所述控制单元将所述传感设备的模式标识置为所述第一模式对应的第一模式标识,以利用所述第一模式标识表征出所述用电模块正处于所述第一模式;
所述控制单元确定所述用电模块进入所述第二模式,包括:所述控制单元将所述传感设备的模式标识置为所述第二模式对应的第二模式标识,以利用所述第二模式标识表征出所述用电模块正处于所述第二模式。
10.根据权利要求1至9任一项所述的控制方法,其特征在于,所述控制单元产生并发出能表征出变化后的检测结果的状态更新报文之前,还包括:
所述控制单元自状态切换部获取所述检测结果。
11.根据权利要求10所述的控制方法,其特征在于,所述状态切换部被设置为能够感应于检测结果相关联的磁场变化而切换状态,其中,所述状态切换部处于不同状态时,产生并发送至所述控制单元的传感信号不同。
12.根据权利要求10所述的控制方法,其特征在于,所述传感器还包括状态切换部;所述状态切换部连接所述控制单元;
所述状态切换部具有至少三个节点,所述至少三个节点包括第一反馈节点、第二反馈节点与接地节点,两个反馈节点分别连接所述控制单元的不同端口,所述第一反馈节点连接第一反馈开关,所述第二反馈节点连接第二反馈开关,所述第一反馈节点或所述第二反馈节点的电压能够被拉至与供电模块的输出侧的电压相匹配。
13.根据权利要求12所述的控制方法,其特征在于,所述控制方法,还包括:
在所述接地节点自接通所述第二反馈节点的状态变化为接通所述第一反馈节点的状态后,所述控制单元控制所述第一反馈开关发生关断动作,并控制所述第二反馈开关发生导通动作,以使得:所述控制单元能够检测到所述接地节点是否接通所述第二反馈节点;
在所述接地节点自接通所述第一反馈节点的状态变化为接通所述第二反馈节点的状态后,所述控制单元控制所述第二反馈开关发生关断动作,并控制所述第一反馈开关发生导通动作,以使得:所述控制单元能够检测到所述接地节点是否接通所述第一反馈节点。
14.根据权利要求1至9任一项所述的控制方法,其特征在于,还包括:
在处于所述第一模式,且所述检测结果未发生变化时,若休眠了预设的定时时长,则所述控制单元被唤醒一次,每次唤醒后,均对外发送一次心跳报文,并在发送完所述心跳报文后再次休眠。
15.根据权利要求1至9任一项所述的控制方法,其特征在于,所述传感设备还包括:适于感应非电能形式的能量而产生电能的换能器;
所述控制方法,还包括:
所述储能组件接收并存储所述电能;
在所述储能组件的输出电压处于一指定电压区间时,所述储能组件不对所述用电模块供电,从而形成一预供电阶段;
在所述输出电压处于非指定电压区间时,所述储能组件对所述用电模块供电,从而形成一供电阶段。
16.根据权利要求15所述的控制方法,其特征在于,还包括:
在所述用电模块处于上电状态,且所述储能组件的输出电压在供电电压区间时,所述储能组件对所述用电模块供电;以及,在所述输出电压处于非供电电压区间时,所述储能组件停止对所述用电模块供电;
所述供电电压区间与所述指定电压区间部分重合。
17.根据权利要求16所述的控制方法,其特征在于,所述指定电压区间指小于第一电压阈值的区间;所述供电电压区间指大于停止供电阈值的区间,所述第一电压阈值高于所述停止供电阈值。
18.根据权利要求15所述的控制方法,其特征在于,所述储能组件包括第一储能模块和第二储能模块;所述控制方法,还包括:
在所述供电阶段,所述换能器同时向所述第一储能模块和所述第二储能模块供能;
在所述预供电阶段,所述换能器向所述第一储能模块供能;
其中,在所述第二模式,所述用电模块被供电时,仅能被所述第一储能模块供电。
19.根据权利要求18所述的控制方法,其特征在于,所述传感设备还包括供电模块,所述供电模块的输入侧分别直接或间接连接所述第一储能模块的第一端与所述第二储能模块的第一端,所述供电模块的输出侧连接用电模块;
在所述储能组件的输出电压处于一指定电压区间时,所述储能组件不对所述用电模块供电,从而形成一预供电阶段,包括:
在所述输出电压低于指定的第一电压阈值时,所述供电模块保持断开,使得所述储能组件与所述用电模块之间的供电路径断开,从而形成以所述第一电压阈值为终点的指定电压区间。
20.根据权利要求19所述的控制方法,其特征在于,所述第二储能模块与所述换能器之间设有第一通断模块,所述第一通断模块的控制端连接至所述用电模块中的控制单元;
在所述输出电压处于非指定电压区间时,所述储能组件对所述用电模块供电,从而形成一供电阶段,包括:
在所述供电阶段,通过所述控制单元控制所述第一通断模块导通,以使所述第二储能模块在所述第一通断模块导通时,接收并存储所述换能器产生的电能。
21.根据权利要求20所述的控制方法,其特征在于,所述第一通断模块包括第一控制端和第二控制端,并被设置为所述第一控制端和所述第二控制端同时被触发时被导通;
所述控制方法,还包括:
在所述第一储能模块的电压高于指定阈值时,所述第一通断模块的第一控制端接收指定电平而被触发;所述指定阈值匹配于最低工作电压。
22.根据权利要求21所述的控制方法,其特征在于,还包括:
在所述供电阶段,所述控制单元在所述第一储能模块的电压高于所述指定阈值时,向所述第一通断模块的第一控制端输出所述指定电平,以触发所述第一通断模块的第一控制端。
23.根据权利要求21所述的控制方法,其特征在于,充电判断检测模块的输入端电性连接至所述第一储能模块的第一端,输出端电性连接至所述第一通断模块的第一控制端;
所述控制方法,还包括:
在所述供电阶段,当所述第一储能模块的电压高于所述指定阈值时,所述充电判断检测模块向所述第一通断模块的第一控制端输出所述指定电平,以触发所述第一通断模块的第一控制端。
24.根据权利要求19所述的控制方法,其特征在于,所述第一电压阈值匹配于所述用电模块完成一次上电所需的电能。
25.根据权利要求19所述的控制方法,其特征在于,所述第一电压阈值大于所述用电模块完成一次上电所需的电能。
26.根据权利要求21所述的控制方法,其特征在于,储能检测模块的输入端电性连接至所述第二储能模块的第一端,输出端电性连接至所述第一通断模块的第二控制端;
所述控制方法还包括:
所述储能检测模块监测所述第二储能模块的电压;
在所述第二储能模块的电压未到达第二电压阈值时,所述储能检测模块触发所述第二控制端;
在所述第二储能模块的电压到达第二电压阈值时,所述储能检测模块令所述第一通断模块的第二控制端不被触发。
27.根据权利要求26所述的控制方法,其特征在于,所述第二电压阈值匹配于所述第二储能模块充满电时的电压。
28.根据权利要求19所述的控制方法,其特征在于,所述供电模块的输入侧通过一第二通断模块连接至所述第二储能模块的第一端;所述第二通断模块的控制端连接至所述控制单元,以受控于所述控制单元的通断;
所述控制方法还包括:
所述控制单元于所述供电阶段控制所述第二通断模块的通断,所述第二通断模块导通时,所述第二储能模块的电能能够被所述供电模块供应至所述用电模块。
29.根据权利要求19所述的控制方法,其特征在于,所述供电模块包括供电单元、第一变换部、第二变换部与变换部切换部;所述变换部切换部的第一节点直接或间接连接所述第一储能模块的第一端与所述第二储能模块的第一端,所述变换部切换部的第二节点连接所述第一变换部的输入侧,所述变换部切换部的第三节点连接所述第二变换部的输入侧;所述变换部切换部的控制端还连接所述控制单元;所述供电单元的输入侧直接或间接连接所述第一储能模块的第一端与所述第二储能模块的第一端,所述供电单元的输出侧连接所述用电模块的供电端;
所述控制方法,还包括:
当所述供电单元输入侧的电压低于所述变换部切换阈值时,所述变换部切换部接通第一节点与第三节点;
当所述供电单元输入侧的电压高于所述变换部切换阈值时,所述变换部切换部接通第一节点与第二节点。
30.根据权利要求29所述的控制方法,其特征在于,所述第一变换部为开关电源,所述第二变换部为线性稳压器。
31.根据权利要求19所述的控制方法,其特征在于,所述传感设备还包括第一切换单元与第二切换单元;
所述第一切换单元的第一节点连接所述换能器的第二端,所述第一切换单元的第二节点接地,所述第一切换单元的第三节点连接所述第二储能模块的第一端;所述第一切换单元的控制端还连接所述控制单元;
所述第二切换单元的第一节点连接所述第一储能模块的第二端、所述第二切换部单元的第二端连接所述第二储能模块的第一端,所述第二切换单元的第三节点接地;所述第二切换单元的控制端还连接所述控制单元;
所述控制方法,还包括:
在所述供电模块向所述用电模块供电,且所述供电模块输入侧的电压高于指定电压阈值时,所述控制单元控制所述第一切换单元接通第一节点与第二节点,并控制所述第二切换单元接通第一节点与第三节点;
在所述供电模块向所述用电模块供电,且所述供电模块输入侧的电压低于所述指定电压阈值时,所述控制单元控制所述第一切换单元接通第一节点与第三节点,并控制所述第二切换单元接通第一节点与第二节点。
32.根据权利要求19所述的控制方法,其特征在于,所述用电模块还包括连接于所述控制单元的无线单元,所述供电模块的输出侧还经一无线通断单元连接所述无线单元的供电端,所述无线通断单元的控制端连接所述控制单元;
所述控制方法,还包括:
在需要利用所述无线单元发送或接收无线信号时,所述无线通断单元导通;
在不需要利用所述无线单元发送或接收无线信号时,所述无线通断单元关断。
33.根据权利要求15所述的控制方法,其特征在于,所述换能器为将光能量、电磁波能量、震动能量、热能量中的任意一种或者多种能量转换为电能的能量转换器。
34.根据权利要求18所述的控制方法,其特征在于,所述第一储能模块的容值小于所述第二储能模块的容值;且所述第一储能模块的容量大于所述用电模块初始化一次所需要的最低电能。
35.一种电子设备,其特征在于,包括处理器与存储器,
所述存储器,用于存储代码和相关数据;
所述处理器,用于执行所述存储器中的代码用以实现权利要求1至14任一项所述的方法。
36.一种存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现权利要求1至14任一项所述的方法。
37.一种传感设备,其特征在于,包括传感器、用电模块,以及用于为所述用电模块供电的储能组件,所述用电模块包括控制单元,所述传感器被设置为适于感应对外检测的检测结果地向所述控制单元发送对应的传感信号;所述储能组件包括至少两个储能模块;
所述控制单元被设置为适于:
在处于第一模式时,若所述检测结果发生变化,则产生并发出能表征出所述检测结果的状态更新报文;
在处于所述第一模式时,若获取到第一转换信号,则确定所述用电模块进入第二模式;
在处于所述第二模式时,若获取到第二转换信号,则确定所述用电模块进入所述第一模式;
其中,所述第二模式下,所述用电模块被供电时,仅能被部分储能模块供电。
38.根据权利要求37所述的传感设备,其特征在于,所述用电模块还包括连接于所述控制单元的按键,所述第一转换信号是响应于所述按键的第一操控而产生的,所述第二转换信号是响应于所述按键的第二操作而产生的。
39.根据权利要求38所述的传感设备,其特征在于,所述第一操控与所述第二操控的以下至少之一是不同的:
被下按的按键;
按键被按下的次数;
按键被按下的时长。
40.根据权利要求39所述的传感设备,其特征在于,所述第一操控为所述按键被下按并持续第一指定时长;
所述第二操控为所述按键被下按指定次数,且相邻两次下按的间隔小于第二指定时长。
41.根据权利要求37所述的传感设备,其特征在于,所述控制单元在确定所述用电模块进入所述第一模式之后,还用于:所述控制单元对外发出对应的第一模式报文;
所述控制单元在确定所述用电模块进入所述第二模式之后,还用于:所述控制单元对外发出对应的第二模式报文。
42.根据权利要求37所述的传感设备,其特征在于,所述用电模块还包括指示单元,所述指示单元连接所述控制单元;
所述控制单元确定所述用电模块进入所述第一模式之后,还用于:所述控制单元控制所述指示单元对外发光,以反馈第一反馈信号;
所述控制单元确定所述用电模块进入所述第二模式之后,还用于:所述控制单元控制所述指示单元对外发光,以反馈第二反馈信号。
43.根据权利要求42所述的传感设备,其特征在于,所述第一反馈信号与第二反馈信号的以下至少之一是不同的:
发光次数;
发光时长;
发光颜色。
44.根据权利要求43所述的传感设备,其特征在于,所述第一反馈信号的发光次数为N次,所述第二反馈信号的发光次数为M次,其中M不等于N。
45.根据权利要求37所述的传感设备,其特征在于,所述控制单元确定所述传感设备进入所述第一模式时,具体用于:所述控制单元将所述传感设备的模式标识置为所述第一模式对应的第一模式标识,以利用所述第一模式标识表征出所述用电模块正处于所述第一模式;
所述控制单元确定所述用电模块进入所述第二模式时,具体用于:所述控制单元将所述传感设备的模式标识置为所述第二模式对应的第二模式标识,以利用所述第二模式标识表征出所述传感设备正处于所述第二模式。
46.根据权利要求37至45任一项所述的传感设备,其特征在于,所述控制单元产生并发出能表征出变化后的检测结果的状态更新报文之前,还用于:
所述控制单元自状态切换部获取所述检测结果。
47.根据权利要求46所述的传感设备,其特征在于,所述状态切换部被设置为能够感应于检测结果相关联的磁场变化而切换状态,其中,所述状态切换部处于不同状态时,产生并发送至所述控制单元的传感信号不同。
48.根据权利要求46所述的传感设备,其特征在于,所述传感器还包括状态切换部;所述状态切换部连接所述控制单元;
所述状态切换部具有至少三个节点,所述至少三个节点包括第一反馈节点、第二反馈节点与接地节点,两个反馈节点分别连接所述控制单元的不同端口,所述第一反馈节点连接第一反馈开关,所述第二反馈节点连接第二反馈开关,所述第一反馈节点或所述第二反馈节点的电压能够被拉至与所述供电模块的输出侧的电压相匹配。
49.根据权利要求48所述的传感设备,其特征在于,所述控制单元,还用于:
在所述接地节点自接通所述第二反馈节点的状态变化为接通所述第一反馈节点的状态后,控制所述第一反馈开关发生关断动作,并控制所述第二反馈开关发生导通动作,以使得:所述控制单元能够检测到所述接地节点是否接通所述第二反馈节点;
在所述接地节点自接通所述第一反馈节点的状态变化为接通所述第二反馈节点的状态后,控制所述第二反馈开关发生关断动作,并控制所述第一反馈开关发生导通动作,以使得:所述控制单元能够检测到所述接地节点是否接通所述第一反馈节点。
50.根据权利要求37至45任一项所述的传感设备,其特征在于,所述控制单元还用于:
在处于所述第一模式,且所述检测结果未发生变化时,若休眠了预设的定时时长,则被唤醒一次,每次唤醒后,均对外发送一次心跳报文,并在发送完所述心跳报文后再次休眠。
51.根据权利要求37至45任一项所述的传感设备,其特征在于,所述传感设备还包括:适于感应非电能形式的能量而产生电能的换能器;
所述储能组件适于接收并存储所述电能;
在所述储能组件的输出电压处于一指定电压区间时,所述储能组件不对所述用电模块供电,从而形成一预供电阶段;
在所述输出电压处于非指定电压区间时,所述储能组件对所述用电模块供电,从而形成一供电阶段。
52.根据权利要求51所述的传感设备,其特征在于,所述储能组件被设置为:在所述用电模块处于上电状态,且所述储能组件的输出电压在供电电压区间时,所述储能组件对所述用电模块供电;以及,在所述输出电压处于非供电电压区间时,所述储能组件停止对所述用电模块供电;
所述供电电压区间与所述指定电压区间部分重合。
53.根据权利要求52所述的传感设备,其特征在于,所述指定电压区间指小于第一电压阈值的区间;所述供电电压区间指大于停止供电阈值的区间,所述第一电压阈值高于所述停止供电阈值。
54.根据权利要求51所述的传感设备,其特征在于,所述储能组件包括第一储能模块和第二储能模块;
在所述供电阶段,所述换能器同时向所述第一储能模块和所述第二储能模块供能;
在所述预供电阶段,所述换能器向所述第一储能模块供能;
其中,在所述第二模式下,所述用电模块被供电时,仅能被所述第一储能模块供电。
55.根据权利要求54所述的传感设备,其特征在于,所述传感设备还包括供电模块,所述供电模块的输入侧分别直接或间接连接所述第一储能模块的第一端与所述第二储能模块的第一端,所述供电模块的输出侧连接用电模块;
在所述输出电压低于指定的第一电压阈值时,所述供电模块保持断开,使得所述储能组件与所述用电模块之间的供电路径断开,从而形成以所述第一电压阈值为终点的指定电压区间。
56.根据权利要求55所述的传感设备,其特征在于,所述第二储能模块与所述换能器之间设有第一通断模块,所述第一通断模块的控制端连接至所述用电模块中的控制单元;
所述控制单元被设置为适于:在所述供电阶段,控制所述第一通断模块导通,以使所述第二储能模块在所述第一通断模块导通时,接收并存储所述换能器产生的电能。
57.根据权利要求56所述的传感设备,其特征在于,所述第一通断模块包括第一控制端和第二控制端,并被设置为所述第一控制端和所述第二控制端同时被触发时被导通;
所述第一通断模块的第一控制端在所述第一储能模块的电压高于指定阈值时,接收指定电平而被触发;所述指定阈值匹配于最低工作电压。
58.根据权利要求57所述的传感设备,其特征在于,所述控制单元被设置为:在所述供电阶段,所述控制单元在所述第一储能模块的电压高于所述指定阈值时,向所述第一通断模块的第一控制端输出所述指定电平,以触发所述第一通断模块的第一控制端。
59.根据权利要求57所述的传感设备,其特征在于,还包括充电判断检测模块,所述充电判断检测模块的输入端电性连接至所述第一储能模块的第一端,输出端电性连接至所述第一通断模块的第一控制端;
所述充电判断检测模块被设置为:在所述供电阶段,当所述第一储能模块的电压高于所述指定阈值时,向所述第一通断模块的第一控制端输出所述指定电平,以触发所述第一通断模块的第一控制端。
60.根据权利要求55所述的传感设备,其特征在于,所述第一电压阈值匹配于所述用电模块完成一次上电所需的电能。
61.根据权利要求55所述的传感设备,其特征在于,所述第一电压阈值大于所述用电模块完成一次上电所需的电能。
62.根据权利要求56所述的传感设备,其特征在于,还包括储能检测模块,所述储能检测模块的输入端电性连接至所述第二储能模块的第一端,输出端电性连接至所述第一通断模块的第二控制端;
所述第一通断模块被设置为适于:
监测所述第二储能模块的电压;
在所述第二储能模块的电压未到达第二电压阈值时,触发所述第二控制端;
在所述第二储能模块的电压到达第二电压阈值时,令所述第一通断模块的第二控制端不被触发。
63.根据权利要求62所述的传感设备,其特征在于,所述第二电压阈值匹配于所述第二储能模块充满电时的电压。
64.根据权利要求55所述的传感设备,其特征在于,所述供电模块的输入侧通过一第二通断模块连接至所述第二储能模块的第一端;所述第二通断模块的控制端连接至所述控制单元,以受控于所述控制单元的通断;
所述控制单元被设置为适于所述供电阶段控制所述第二通断模块的通断,所述第二通断模块导通时,所述第二储能模块的电能能够被所述供电模块供应至所述用电模块。
65.根据权利要求56所述的传感设备,其特征在于,所述供电模块包括供电单元、第一变换部、第二变换部与变换部切换部;所述变换部切换部的第一节点直接或间接连接所述第一储能模块的第一端与所述第二储能模块的第一端,所述变换部切换部的第二节点连接所述第一变换部的输入侧,所述变换部切换部的第三节点连接所述第二变换部的输入侧;所述变换部切换部的控制端还连接所述控制单元;所述供电单元的输入侧直接或间接连接所述第一储能模块的第一端与所述第二储能模块的第一端,所述供电单元的输出侧连接所述用电模块的供电端;
所述控制单元被设置为适于:
当所述供电单元输入侧的电压低于所述变换部切换阈值时,控制所述变换部切换部接通第一节点与第三节点;
当所述供电单元输入侧的电压高于所述变换部切换阈值时,控制所述变换部切换部接通第一节点与第二节点。
66.根据权利要求65所述的传感设备,其特征在于,所述第一变换部为开关电源,所述第二变换部为线性稳压器。
67.根据权利要求55所述的传感设备,其特征在于,所述传感设备还包括第一切换单元与第二切换单元;
所述第一切换单元的第一节点连接所述换能器的第二端,所述第一切换单元的第二节点接地,所述第一切换单元的第三节点连接所述第二储能模块的第一端;所述第一切换单元的控制端还连接所述控制单元;
所述第二切换单元的第一节点连接所述第一储能模块的第二端、所述第二切换部单元的第二端连接所述第二储能模块的第一端,所述第二切换单元的第三节点接地;所述第二切换单元的控制端还连接所述控制单元;
所述控制单元被设置为适于:
在所述供电模块向所述用电模块供电,且所述供电模块输入侧的电压高于指定电压阈值时,控制所述第一切换单元接通第一节点与第二节点,并控制所述第二切换单元接通第一节点与第三节点;
在所述供电模块向所述用电模块供电,且所述供电模块输入侧的电压低于所述指定电压阈值时,控制所述第一切换单元接通第一节点与第三节点,并控制所述第二切换单元接通第一节点与第二节点。
68.根据权利要求55所述的传感设备,其特征在于,所述用电模块还包括连接于所述控制单元的无线单元,所述供电模块的输出侧还经一无线通断单元连接所述无线单元的供电端,所述无线通断单元的控制端连接所述控制单元;
所述控制单元被设置为适于:
在需要利用所述无线单元发送或接收无线信号时,控制所述无线通断单元导通;
在不需要利用所述无线单元发送或接收无线信号时,控制所述无线通断单元关断。
69.根据权利要求51所述的传感设备,其特征在于,所述换能器为将光能量、电磁波能量、震动能量、热能量中的任意一种或者多种能量转换为电能的能量转换器。
70.根据权利要求54所述的传感设备,其特征在于,所述第一储能模块的容值小于所述第二储能模块的容值;且所述第一储能模块的容量大于所述用电模块初始化一次所需要的最低电能。
71.一种传感系统,其特征在于:包括如权利要求37至70任一项所述的传感设备、网关以及连接于所述网关的终端。
72.根据权利要求71所述的传感系统,其特征在于:
所述终端被设置为适于获取所述传感设备发射的所述状态更新报文,并对外反馈所述状态更新报文。
73.根据权利要求72所述的传感系统,其特征在于:还包括服务器;
所述传感设备通过一网关将所述状态更新报文发送至所述服务器,以使得所述服务器根据所述状态更新报文发送预设的控制指令,以控制对应的终端。
74.根据权利要求73所述的传感系统,其特征在于:所述服务器为云端服务器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5912619A (en) * 1997-12-31 1999-06-15 Wells Fargo Alarm Systems, Inc. Security system using optical sensors
US6462507B2 (en) * 1998-08-07 2002-10-08 Okc Products, Inc. Apparatus and method for initial charging, self-starting, and operation of a power supply with an intermittent and/or variable energy source and a rechargeable energy storage device
US8552597B2 (en) * 2006-03-31 2013-10-08 Siemens Corporation Passive RF energy harvesting scheme for wireless sensor
WO2009124191A2 (en) * 2008-04-02 2009-10-08 Infinite Power Solutions, Inc. Passive over/under voltage control and protection for energy storage devices associated with energy harvesting
CN101808423A (zh) * 2010-03-26 2010-08-18 上海交通大学 无线传感器网络节点光伏能源自治系统及其自治方法
CN102507015A (zh) * 2011-09-30 2012-06-20 成都英泰力电子有限公司 红外感应探测装置
CN103139936B (zh) * 2013-01-18 2015-04-22 西北农林科技大学 能量自供给的无线传感器网络节点
WO2018170839A1 (zh) * 2017-03-23 2018-09-27 深圳市浩博高科技有限公司 基于微能量采集的混合供电方法、装置及微能量供电器
CN110212627B (zh) * 2019-05-09 2024-10-15 桂林理工大学 一种wsn节点自供电系统
CN110266214B (zh) * 2019-06-26 2020-11-13 南京邮电大学 一种基于压电能量转换的供电装置
CN114008889B (zh) * 2021-06-18 2024-09-20 武汉领普科技有限公司 供电电路、传感设备及其应用

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