CN116435631A - 一种纽扣电池低电量告警方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电子技术领域，公开了一种纽扣电池低电量告警方法，用以解决现阶段不能及时准确的判断纽扣电池低电量的技术问题。本发明将射频系统按射频休眠、射频唤醒、射频工作阶段顺序循环运行，并通过连续采集射频唤醒和射频工作阶段内的电压得到一次循环内的最小电压值。并计算第一次循环的最小电压值与之后的每一次循环中的最小电压值的最小电压差值。最后设定一个连续次数至少为4告警阙值，并按周期定时计算周期T内最小电压差值的平均最小电压差值。并将本周期T内的平均最小电压差值比较上一个平均最小电压差值，比较结果为小于时，记录连续次数，当连续次数等于告警阙值时，确认电池低电量。实现及时准确的判断纽扣电池低电量。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种纽扣电池低电量告警方法。
背景技术
纽扣电池由于其体积小、自放电小、放电电压稳定、易于更换等特点，被广泛应用于各种射频系统，此类系统大都采用低功耗电路。为保证纽扣电池供电的射频系统工作的稳定性和可靠性，需要对纽扣电池进行实时监测，当纽扣电池电量即将耗尽时，需要准确判断并及时发出低电量告警，以便维护人员及时更换电池，避免由于电池电量耗尽而引发系统断电停止运行。当前纽扣电池电量监测方式普遍采用电压测量的形式，即实时检测电池电压值，根据电池生产厂家提供的电池放电曲线来判断当前电池电量是否不足。但是由于纽扣电池的放电特性，在电池放电后期，电压值在短时间内急剧下降，如果根据电压值来确定电池电量不足，则从系统发出告警到电池电量耗尽的时间很短，可能维护人员无法及时的更换电池，从而引发经济损失。另外一些方案在纽扣电池供电端串入采样电阻，根据采样电阻的电流计算电池内阻，从而判断电池电量；但是这种方法增加了外围电路和功耗，而且电池放电后期电池内阻同样短时间内急剧增加，留给运维人员的反应时间比较短。如果能够在不增加系统功耗的同时及时准确的判断纽扣电池低电量，就能够避免由于纽扣电池电量耗尽而引发系统断电停止运行的情况。
针对上述情况，亟需本领域技术人员提供一种能够在不增加系统功耗的同时及时准确的判断纽扣电池低电量的技术方案。
发明内容
本发明提供了一种基于射频系统的纽扣电池低电量告警方法，用以解决现有技术中不能及时准确的判断射频系统中纽扣电池低电量情况的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种纽扣电池低电量告警方法，包括以下步骤：
S1：在纽扣电池开始使用后，射频系统依次以射频休眠、射频唤醒、射频工作阶段顺序循环运行。
S2：采集射频唤醒阶段的平均电压，采集射频工作阶段每一次射频发送字节数据时间段内的平均电压，比较一次循环内的所有平均电压，获取最小电压值，并设定第一次循环的最小电压值为起始最小电压值。
S3：在第一次循环完成后的每一次循环中，计算起始最小电压值与本循环的最小电压值的差值，得最小电压差值并记录。
S4：设定一个连续次数至少为4的告警阙值；在第一次循环完成后，按周期定时计算周期T内的所有最小电压差值的平均最小电压差值；并从第二个周期T开始，将计算的周期T内的平均最小电压差值比较上一个周期T内的平均最小电压差值，比较结果为小于时，记录连续次数，当连续次数等于告警阙值时，确认电池低电量，发出告警信号。
进一步的，所述获取最小电压值包括：在一次循环内，采集射频唤醒阶段的多个电池电压值，并计算出平均电压V0；在射频工作阶段，采集射频发送第一个字节数据的时间段内的多个电池电压值，并计算出平均电压V1，采集射频发送第n个字节数据的时间段内的多个电池电压值，并计算出平均电压Vn，直到一次循环结束，其中n为正整数且n≧2；将计算的V0～Vn通过比较法得到最小电压值。
进一步的，所述周期T包含两个以上循环。
进一步的，还包括用于执行步骤S1～S4的低电量告警电路，所述低电量告警电路包括MCU、采样子电路、供电子电路、纽扣电池、告警模块。
进一步的，所述MCU通过采样子电路采集供电子电路的电池电压值，所述告警模块用于接收MCU发出的告警信号，并发出告警信息；所述纽扣电池通过供电子电路向MCU供电。
本发明具有以下有益效果：
本发明将系统工作分为三个阶段，并连续采集电压最大的唤醒阶段和功耗最高的工作阶段的电压，能够准确判断两个阶段的电压变化情况。通过连续采集各个时间段的电压值，能够提高电压采集的准确性。最后通过比较相邻周期T内的平均最小电压差值，并设定连续次数至少为2的告警阙值，实现对多个时间阶段平均最小电压差值的变化进行判断，减小误判。
结合电池放电特性，电池在进入低电量状态时，电压会急剧减小。因此方法计算每一个循环内的最小电压值与起始最小电压的差值，根据差值的变化能够提前评估电池进入低电量状态，发出告警，避免因电压急剧减小导致警告不及时。实现在不增加系统功耗的同时更及时准确的判断纽扣电池低电量。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的方法流程图；
图2是本发明优选实施例的所述最小电压值获取流程示意图；
图3是本发明优选实施例的所述最小电压差值获取流程示意图；
图4是本发明优选实施例的所述平均最小电压差值获取流程示意图；
图5是本发明优选实施例的基于射频系统的低电量告警电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
参见图1，为本发明优选实施例中，一种纽扣电池低电量告警方法包括以下步骤：
S1：在纽扣电池开始使用后，射频系统依次以射频休眠、射频唤醒、射频工作阶段顺序循环运行。
进一步的，射频休眠时间远大于射频唤醒和射频工作时间，在休眠阶段，系统功耗可降低到几uA甚至更低。在射频唤醒阶段电压最大，在射频工作阶段系统功耗最大，而系统能否正常工作取决于射频工作时的最小电压值，所以本方法通过计算射频工作时的最小电压值来判断电池电量能否满足系统正常工作。
S2：采集射频唤醒阶段的平均电压，采集射频工作阶段每一次射频发送字节数据时间段内的平均电压，比较一次循环内的所有平均电压，获取最小电压值，并设定第一次循环的最小电压值为起始最小电压值。
进一步的，图2为本方法中所述最小电压值的获取流程示意图。图中包括：
在纽扣电池装上后，射频系统上电，进入射频休眠阶段，然后进入射频唤醒阶段，即为起始时间段。最后进入射频工作阶段，在射频工作阶段结束后系统循环进入到射频休眠阶段。在射频工作阶段，根据射频发送字节数据的时间将此时间段分为n个时间段，其中n为正整数且n≧2。通过采集第一次射频唤醒时间段内的多个电池电压值，并计算出平均电压V0；在第一次射频工作时间段内，采集射频发送第一个字节数据的时间段内的多个电池电压值，并计算出平均电压V1，采集射频发送第n个字节数据的时间段内的多个电池电压值，并计算出平均电压Vn，直到第一次射频工作完成，其中n为正整数且n≧2；将计算的V0～Vn通过比较法得到最小电压值，并设定第一次循环得到的最小电压值为起始电压值。
S3：在第一次循环完成后的每一次循环中，计算起始最小电压值与本循环的最小电压值的差值，得最小电压差值并记录。
进一步的，图3为计算最小电压差值的获取流程示意图，图中包括：在第一次循环完成后，射频系统再一次进入射频休眠阶段，在到射频唤醒阶段，最后到射频工作阶段段，依次循环运行，直到系统更换新的纽扣电池。在第一次循环完成后的每一次循环中，系统根据S2所述的方式获取本循环的最小电压值，然后根据公式：最小电压差值＝起始最小电压值-最小电压值，计算本循环的最小电压差值。
S4：设定一个连续次数至少为4的告警阙值；在第一次循环完成后，按周期定时计算周期T内的所有最小电压差值的平均最小电压差值；并从第二个周期T开始，将计算的周期T内的平均最小电压差值比较上一个周期T内的平均最小电压差值，比较结果为小于时，记录连续次数，当连续次数等于告警阙值时，确认电池低电量，发出告警信号。
进一步的，图4为本方法所述平均最小电压差值获取流程示意图。一个时间间隔T包括两个以上的循环，每一个循环计算一次最小电压差值，当一个周期T结束时，系统计算周期内的所有最小电压差值的平均最小电压差值。
进一步的，通常设定连续次数为4～10次，当连续4～10次小于前一个周期T内的最小电压差值时(通常小于的差值超过40mV，才判定为小于)，则说明电池最小电压值持续变小，纽扣电池进入放电末段，电池进入低电量状态，发出告警信号，提醒用户更换电池。
参见图5，为本方法执行步骤S1～S4的低电量告警电路，所述低电量告警电路包括MCU、采样子电路、供电子电路、纽扣电池、告警模块、射频子电路、射频。
进一步的，所述MCU通过采样子电路采集供电子电路的电池电压值，所述告警模块用于接收MCU发出的告警信号，并发出告警信息；所述纽扣电池通过供电子电路向MCU供电，
所述MCU通过连接射频子电路连接射频。
进一步的，上述采样子电路包括ADC采样电路以及其他可测得电池放电电压的方法；上述告警模块包括声音报警器以及其他可报警的方法，或通过射频子系统向其无线连接的其他系统发数报警数据的软件方法。
综上所述，本方法的有益效果包括适用于射频系统或类似系统的电池电量监控，无需额外或特有电路和元器件；数据计算简洁，避免了繁复计算，可有效减轻MCU负担；无需关心电池具体实际内阻值，仅需按要求常规测量电池电压即可。且此方法在系统的整个工作周期内持续监测电池的最小电压值以及和初始电压的差值，能够提前评估电池电量水平，及时的发出低电量告警。实现在不增加系统功耗的前提下，及时准确的判断纽扣电池进入低电量状态的情况，避免了由于纽扣电池电量耗尽而引发系统断电停止运行的情况。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种纽扣电池低电量告警方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在纽扣电池开始使用后，射频系统依次以射频休眠、射频唤醒、射频工作阶段顺序循环运行；
S2：采集射频唤醒阶段的平均电压，采集射频工作阶段每一次射频发送字节数据时间段内的平均电压，比较一次循环内的所有平均电压，获取最小电压值，并设定第一次循环的最小电压值为起始最小电压值；
S3：在第一次循环完成后的每一次循环中，计算起始最小电压值与本循环的最小电压值的差值，得最小电压差值并记录；
S4：设定一个连续次数至少为4的告警阙值；在第一次循环完成后，按周期定时计算周期T内的所有最小电压差值的平均最小电压差值；并从第二个周期T开始，将计算的周期T内的平均最小电压差值比较上一个周期T内的平均最小电压差值，比较结果为小于时，记录连续次数，当连续次数等于告警阙值时，确认电池低电量，发出告警信号。
2.根据权利要求1所述的一种纽扣电池低电量告警方法，其特征在于，所述获取最小电压值包括：在一次循环内，采集射频唤醒阶段的多个电池电压值，并计算出平均电压V0；在射频工作阶段，采集射频发送第一个字节数据的时间段内的多个电池电压值，并计算出平均电压V1，采集射频发送第n个字节数据的时间段内的多个电池电压值，并计算出平均电压Vn，直到一次循环结束，其中n为正整数且n≧2；将计算的V0～Vn通过比较法得到最小电压值。
3.根据权利要求1所述的一种纽扣电池低电量告警方法，其特征在于，所述周期T包含两个以上循环。
4.根据权利要求1所述的一种纽扣电池低电量告警方法，其特征在于，还包括用于执行步骤S1～S4的低电量告警电路，所述低电量告警电路包括MCU、采样子电路、供电子电路、纽扣电池、告警模块。
5.根据权利要求1或4所述的一种纽扣电池低电量告警方法，其特征在于，所述MCU通过采样子电路采集供电子电路的电池电压值，所述告警模块用于接收MCU发出的告警信号，并发出告警信息；所述纽扣电池通过供电子电路向MCU供电。
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