CN205158608U - 一种气象站测控分机 - Google Patents

Abstract

一种气象站测控分机，其中智能供电模块的总供电输出端连接数据处理模块、通信模块以及电源电压检测及雨量检测数据传输模块的供电输入端，智能供电模块的锂电池供电输出端连接气温气湿传感器电源控制模块的供电输入端，数据处理模块的气温气湿传感器电源控制输出端连接气温气湿传感器电源控制模块的控制信号输入端，数据处理模块的数据采集端连接电源电压检测及雨量检测数据传输模块的数据输出端，数据处理模块的主机通信端连接通信模块中无线通讯单元的通信数据连接端，数据处理模块的气温气湿数据通信端连接通信模块的气温气湿数据传输端，通信模块的气温气湿数据输入端用于连接气温气湿传感器。

Description

一种气象站测控分机

技术领域

本实用新型涉及仓储、物流等行业的仓储状况检测技术，尤其涉及一种网络化智能仓储状况检测控制系统中的气象站测控分机。

背景技术

以在粮食仓储行业里的粮情测控系统为例，现有技术的基于网络的粮情检测控制系统，其在实际应用中的不足之处如下：

（1）远程测控实施难度大、成本高、可靠性差；

（2）远程微机通过与测控主机连接来实现远程测控，主机需具备Internet等接口，成本高；远程微机还需安装相应的软件程序方可通过测控主机获取或控制现场设备，操作麻烦；多个远程微机同时与测控主机通讯时还会存在数据指令冲突等现象；

（3）网络结构级数多，效率低：

从测控分机到最终的现场控制设备，需要经过标准扩充接口，这样通讯速率降低，故障率加大；

（4）组网方式不灵活：

测控分机无线通讯时采用并联方式，分机与主机之间的通讯必须设置路由路径，比如A点经过B点再经过C点与D点通信，设置麻烦，且一旦某个节点设备出现故障，与其路径关联的其余设备将无法通信，更换设备后需重新设置无线通信路径才行，灵活性差；

（5）环境适应性差：

整个供电系统仅有太阳能板和电池两种，当遇到某些建筑物无法得到充足阳光时，电池容量又有限，供电系统将出现瘫痪；

（6）能源利用率低：

太阳能板的功率一般为0.5W左右，胶滴板在使用3年后很容易出现泛黄现象，透光率低，对太阳能能源的转换效率也较低；

（7）使用寿命短：

一个因素是滴胶太阳能板的使用年限为3年，另一个因素是整个系统的供电是由太阳能给电池充电，然后电池给其余设备供电，电池会经常处于充电、放电的过程中，缩短了电池的使用寿命；

（8）功耗高：

粮情测控系统在正常使用过程中，通常是一天采集两次数据即可达到监控目的。24小时内每台测控设备实际工作的时间基本上30分钟足够，这样98%的时间其实都处于非工作状态。现有的产品在这98%的时间段里系统电源依旧正常供电，这造成了能源的极大浪费，功耗也比较高。

发明内容

基于上述的不足,本实用新型提供了一种气象站测控分机,应用于网络化智能仓储状况检测控制系统中,通讯便捷,便于组网，环境适应性强，能源利用率高，使用寿命长，功耗低。

一种气象站测控分机，其中：包括数据处理模块、智能供电模块、气温气湿传感器电源控制模块、电源电压检测及雨量检测数据传输模块、通信模块，通信模块包括基于自组网功能的无线通讯单元和气温气湿数据传输单元，其中，智能供电模块的总供电输出端连接数据处理模块、通信模块以及电源电压检测及雨量检测数据传输模块的供电输入端，智能供电模块的锂电池供电输出端连接气温气湿传感器电源控制模块的供电输入端，数据处理模块的气温气湿传感器电源控制输出端连接气温气湿传感器电源控制模块的控制信号输入端，数据处理模块的数据采集端连接电源电压检测及雨量检测数据传输模块的数据输出端，数据处理模块的主机通信端连接通信模块中无线通讯单元的通信数据连接端，数据处理模块的气温气湿数据通信端连接通信模块的气温气湿数据传输端，通信模块的气温气湿数据输入端用于连接气温气湿传感器。

所述的气象站测控分机，其中：所述的智能供电模块包括太阳能至锂电池充电管理电路、电源自动切换电路及电源转换电路、锂电池供电开关；

所述的太阳能至锂电池充电管理电路包括太阳能电池板、放电管、第一二极管、第一滤波电容、太阳能至锂电池充电管理器、锂电池、第二电阻，太阳能电池板的供电输出端正、负极分别连接放电管的两端，太阳能电池板的供电输出端正极通过第一二极管连接太阳能至锂电池充电管理器的供电输入端，第一二极管的负极与地之间连接第一滤波电容，太阳能至锂电池充电管理器的供电输出端连接锂电池的正极，太阳能至锂电池充电管理器的充电电流控制端与地之间连接第二电阻；太阳能至锂电池充电管理器的正在充电状态信号输出端、充满电状态信号输出端分别连接数据处理模块的正在充电状态信号输入端、充满电状态信号输入端；锂电池的正极与锂电池供电输出接头之间连接锂电池供电开关，锂电池供电输出接头与地之间连接第三电容；第一二极管的负极还连接太阳能电池板供电输出接头；

所述的电源自动切换电路包括第四PNP型三极管、第二NPN型三极管、第六P型MOS管、第二十四电阻、第二十五电阻、第二稳压管、第八电容，其中，第四PNP型三极管的发射极连接所述第一二极管的负极，第四PNP型三极管的集电极一路连接第二NPN型三极管的基极，第四PNP型三极管的集电极另一路连接第六P型MOS管的栅极，第四PNP型三极管的集电极还通过第二十五电阻接地，第二NPN型三极管的集电极连接第一二极管的负极，第二NPN型三极管的发射极连接电源转换电路的输入端，第六P型MOS管的漏极连接锂电池供电输出接头，第六P型MOS管的源极连接电源转换电路的输入端；第四PNP型三极管的基极通过第二十四电阻连接第二稳压管的负极，第二稳压管的正极接地；

电源转换电路包括稳压器、第五滤波电容、第八滤波电容，稳压器的输入端同时连接第六P型MOS管的源极和第二NPN型三极管的发射极，稳压器的输入端还通过第八滤波电容接地，稳压器的输出端为用于连接数据处理模块、通信模块供电输入端的VCC电源输出接头，稳压器的输出端还通过第五滤波电容接地。

所述的气象站测控分机，其中：所述的气温气湿传感器电源控制模块包括第一PNP型三极管、第三NPN型三极管、第一电阻、第七电阻、第八电阻，第一PNP型三极管的发射极连接所述锂电池供电输出接头，第一PNP型三极管的集电极与基极之间连接第七电阻，第一PNP型三极管的集电极用于连接对相应气温气湿传感器和雨量检测器提供电源的VDD电源输出接头，第一PNP型三极管的基极还通过第一电阻连接第一PNP型三极管的集电极，第一PNP型三极管的基极通过第八电阻连接数据处理模块的终端设备或仪表供电控制端，第一PNP型三极管的发射极接地。

所述的气象站测控分机，其中：所述的电源电压检测及雨量检测数据传输模块包括锂电池电压检测单元、太阳能电池板供电电压检测单元、雨量检测数据传输单元；

所述锂电池电压检测单元包括第十电阻、第十一电阻、第六电容，第十电阻的一端用于连接所述的气温气湿传感器电源控制模块的VDD电源输出接头，第十电阻的另一端串接第十一电阻的第一端，第十一电阻的第二端接地，第十一电阻与第六电容相并联，第十电阻、第十一电阻的中间接点用于连接数据处理模块的锂电池电压检测数据输入端；

太阳能电池板供电电压检测单元包括第十二电阻、第十三电阻、第七电容，第十二电阻的第一端用于连接太阳能电池板供电输出接头，第十二电阻的第二端连接第十三电阻的第一端，第十三电阻的第二端接地，第十三电阻与第七电容相并联，第十二电阻与第十三电阻的中间接点用于连接数据处理模块的太阳能电池板供电电压检测数据输入端；

所述雨量检测数据传输单元包括第五运算放大器、第二电容、第十九电阻，第五运算放大器的电源端用于连接所述智能供电模块中的VCC电源输出接头，第五运算放大器的同相输入端用于通过第十九电阻连接雨量检测器的信号输出端，第五运算放大器的同相输入端还通过第二电容接地，第五运算放大器的反相输入端连接第五运算放大器的输出端，第五运算放大器的输出端用于连接所述数据处理模块的雨量检测数据输入端。

本实用新型实施例提供的气象站测控分机，应用于网络化智能仓储状况检测控制系统中,通过基于自组网功能的无线通讯单元与对应的测控主机建立无线通讯，便于组网，无需人工进行复杂的路径设置与维护，更加便捷；采用太阳能和锂电池组合式电源供给方案，环境适应性强，智能供电模块采用智能电源管理机制，有效减少锂电池的充放电次数，延长锂电池的使用寿命，能源利用率高，使用寿命长，功耗低。

附图说明

图1为本实用新型气象站测控分机的整体结构图；

图2为所述智能供电模块的电路原理图；

图3为所述数据处理模块的电路原理图；

图4为所述气温气湿传感器电源控制模块的电路原理图；

图5为所述电源电压检测及雨量检测数据传输模块的电路原理图；

图6为所述通信模块的电路原理图；

图7为集成接线端子模块的电路原理图。

具体实施方式

本实用新型提供了一种气象站测控分机,应用于网络化智能仓储状况检测控制系统中，用于设置在仓外空地上或者仓外屋顶上。

本实用新型的气象站测控分机，如图1，包括数据处理模块（U_CPU模块）、智能供电模块（U_Power模块）、气温气湿传感器电源控制模块（U_CtrlPower模块）、电源电压检测及雨量检测数据传输模块(U_PowerCheck模块)、通信模块(U_Communication模块)、集成接线端子模块（U_Terminal模块），通信模块包括基于自组网功能的无线通讯单元和气温气湿数据传输单元，其中，智能供电模块的总供电输出端连接数据处理模块、通信模块以及电源电压检测及雨量检测数据传输模块的供电输入端，智能供电模块的锂电池供电输出端连接气温气湿传感器电源控制模块的供电输入端，数据处理模块的气温气湿传感器电源控制输出端连接气温气湿传感器电源控制模块的控制信号输入端，数据处理模块的数据采集端连接电源电压检测及雨量检测数据传输模块的数据输出端，数据处理模块的主机通信端连接通信模块中无线通讯单元的通信数据连接端，数据处理模块的气温气湿数据通信端连接通信模块的气温气湿数据传输端，通信模块的气温气湿数据输入端用于连接气温气湿传感器。

如图1所示，U_Power模块：智能供电模块，包含太阳能为锂电池充电管理电路、电源自动切换电路及电源转换电路，该模块负责为其它模块提供工作电源。

U_CPU模块：气象站测控分机系统MCU核心模块，用于用户任务处理、气温气湿采集数据处理、雨量检测数据处理、锂电池充电监测、测控分机系统电源监测等。

U_CtrlPower模块：该模块的VDD端口连接到所有气温气湿传感器以及雨量检测器的电源端，测控分机系统在进行气温气湿传感器传感器以及雨量检测器数据采集时，MCU会通过VDDEN端口控制电源接通，给相应气温气湿传感器传感器及雨量检测器传感器供电；数据采集完毕后MCU会控制关闭电源通路，达到节能的目的。

U_PowerCheck模块：该模块包含太阳能电池板和锂电池电压检测电路。

U_Communication模块：该模块包含无线通信、RS485通信。无线通信用来和相应的测控主机通信，完成接收主机命令、上传采集到的温湿度及雨量数据等功能；测控分机系统和温湿度传感器通信采用的RS485通信。

U_Terminal模块：测控分机系统集成接线端子模块，包括太阳能电池板接线端子、温湿度传感器接线端子和雨量检测传感器接线端子。

如图2所示，所述的智能供电模块包括太阳能至锂电池充电管理电路、电源自动切换电路及电源转换电路、锂电池供电开关；

所述的太阳能至锂电池充电管理电路包括太阳能电池板、放电管T1、第一二极管D1、第一滤波电容C1、太阳能至锂电池充电管理器U1、锂电池BT1、第二电阻R2，太阳能电池板的供电输出端正、负极SDC+、SDC-分别连接放电管T1的两端，太阳能电池板的供电输出端正极SDC+通过第一二极管D1连接太阳能至锂电池充电管理器U1的供电输入端4脚，第一二极管D1的负极与地之间连接第一滤波电容C1，太阳能至锂电池充电管理器U1的供电输出端（5脚与8脚并接）连接锂电池BT1的正极，太阳能至锂电池充电管理器U1的充电电流控制端2脚与地之间连接第二电阻R2；太阳能至锂电池充电管理器U1的正在充电状态信号输出端CH接脚、充满电状态信号输出端OK接脚分别连接数据处理模块中数据处理器U2的正在充电状态信号输入端43脚、充满电状态信号输入端42脚，见图3；锂电池BT1的正极与锂电池供电输出接头（VBAT接头）之间连接锂电池供电开关S1，锂电池供电输出接头（VBAT接头）与地之间连接第三电容C3；第一二极管D1的负极还连接太阳能电池板供电输出接头（SDC接头）；

所述的电源自动切换电路包括第四PNP型三极管Q4、第二NPN型三极管Q2、第六P型MOS管Q6、第二十四电阻R24、第二十五电阻R25、第二稳压管D2、第八电容C8，其中，第四PNP型三极管Q4的发射极连接所述第一二极管D1的负极，第四PNP型三极管Q4的集电极一路连接第二NPN型三极管Q2的基极，第四PNP型三极管Q4的集电极另一路连接第六P型MOS管Q6的栅极，第四PNP型三极管Q4的集电极还通过第二十五电阻R25接地，第二NPN型三极管Q2的集电极连接第一二极管D1的负极，第二NPN型三极管Q2的发射极连接电源转换电路的输入端，第六P型MOS管Q6的漏极连接锂电池供电输出接头VBAT接头，第六P型MOS管Q6的源极连接电源转换电路的输入端；第四PNP型三极管Q4的基极通过第二十四电阻R24连接第二稳压管D2的负极，第二稳压管D2的正极接地；

电源转换电路包括稳压器U6、第五滤波电容C5、第八滤波电容C8，稳压器U6的输入端同时连接第六P型MOS管Q6的源极和第二NPN型三极管Q2的发射极，稳压器U6的输入端还通过第八滤波电容C8接地，稳压器U6的输出端为用于连接数据处理模块、通信模块供电输入端的VCC电源输出接头，稳压器U6的输出端还通过第五滤波电容C5接地。

具体参数：

太阳能板：有机玻璃板1.5W；

锂电池：3.7V1500mAh；

太阳光线充足时，锂电池充满的时间为6~7个小时；

阴雨天气时，仅靠锂电池供电的情况下，每个库区1个气温气湿传感器、1个雨量检测器，每天采集2次数据，气象站测控分机系统至少能正常工作30天的时间。

所述智能供电模块的特点：当3.7V锂电池充满电后气象站测控分机系统电源VCC（分机系统核心工作电源）的前级输入电源将由太阳能电池板直接供电。

本电路的优点：避免锂电池反复充电，延长锂电池的使用寿命，提高太阳能的利用率，延长分机系统在无光照时的使用时间。

端口说明：

VCC：测控分机系统工作电源

VBAT：锂电池电源输出

SDC：太阳能电池板电压检测端口

OK：锂电池充满电检测端口

CH：锂电池正在充电检测端口

GND：系统电源地端口

电路工作原理说明：

本实施例描述的电源自动切换功能仅用于系统核心工作电源VCC前级输入电源的切换。

当分机系统不使用时断开锂电池供电开关S1，可防止锂电池过放电而造成损坏；当锂电池供电开关S1闭合时，锂电池开始为分机系统供电，系统正常工作。本实施例的相关描述是基于锂电池供电开关S1闭合时电路的工作状态。

电路的保护部分由元件T1和D1组成，T1用于浪涌保护，D1用于防反接。

锂电池充电部分由电容C1、芯片U1、电阻R2和锂电池BT1组成，芯片U1是用太阳能电池为单节锂电池充电的专用充电管理芯片，该芯片能够自动调整充电电流，可最大限度地利用太阳能电池的电流输出能力。电容C1用于滤波，电阻R2用来限制锂电池的最大充电电流，根据锂电池的容量、太阳能电池的最大输出功率等参数来选择电阻R2的阻值。

电源自动切换部分由NPN型三极管Q2、PNP型三极管Q4、电阻R24、电阻R25、稳压管D2和P沟道MOS管Q6组成，稳压管D2为4.3V稳压二极管，MOS管Q6的门极触发电压V_GS(th)为-1.5V，MOS管Q6的漏极D和源极S存在一个寄生的二极管。为了防止在太阳能电池板为分机系统供电时，太阳能电池板电流经由寄生二极管流向锂电池，造成锂电池过充电，且由于MOS管导通后D极和S极为纯阻性，所以在本电路中将MOS管Q6的D3和S极反向接入电路，这样就避免了上述问题的发生，这也是本技术方案电路设计的一个创新点。当太阳能电池在为锂电池充电或无光照时，太阳能电池板输出电压低于5V，稳压管D2和三极管Q4均无法导通，由于电阻R25下拉的作用，三极管Q2基极电压为0，三极管Q2截止，MOS管Q6导通，此时锂电池为分机系统供电（即通过电源转换电路提供VCC电源）。当锂电池充满电后，太阳能电池的电压会升至5V以上，稳压管D2导通，PNP型三极管Q4进入于放大状态，NPN型三极管Q2集电极的电压逐渐上升，当NPN型三极管Q2集电极的电压上升到2.7V以上时，MOS管Q6的V_GS>-1.5V，此时MOS管Q6截止，锂电池经寄生二极管为分机系统提供电流；当三极管Q2集电极的电压上升到4.7V以上时，三极管Q2导通，太阳能电池通过三极管Q2为分机系统提供电流，锂电池不再为分机系统供电。当太阳能电池电压下降时，电路将按上述的反向过程最终切换为锂电池供电。

为分机系统提供工作电源的电路由电容C8、稳压器U6和电容C5组成，稳压器U6为超低功耗低压差线性稳压芯片，电容C8、C5为滤波电容。稳压器U6将前级输入电源转为3.3V电源并经过电容C5滤波后供给分机系统。

图3为U_CPU模块的电路图，U_CPU模块包含了数据处理器MCU和上电复位电路；数据处理器MCU采用32位高性能CortexTM-M3内核的处理器，其VCC、VBAT和GND端口分别为分机系统主工作电源、实时时钟电源和电源地端口，由图1可知，其VCC和VBAT这两个端口都连接到了U_Power电源模块的VCC电源输出端口上，为数据处理器MCU提供正常工作电源；数据处理器MCU的VDDEN端口控制U_CtrlPower模块中的电源连通状态；数据处理器MCU的U2_TXD、U2_RXD、485_RE和485_DE四个端口的功能分别为数据发送、数据接收、接收全能和发送使能，这四个端口连接至U_Communication模块的RS485通信电路，用于和气温气湿传感器通信；数据处理器MCU的AD0、AD1和AD2端口为分机系统供电电压检测端口，这三个端口连接至U_PowerCheck模块，其中AD0端口检测太阳能电池板供电电压；AD1端口检测锂电池电压，AD2端口用于雨量检测数据输入；数据处理器MCU的OK和CH端口为锂电池充电状态检测端口，其中OK端口为电池充满信号，CH端口为电池正在充电信号；数据处理器MCU的U3_TXD和U3_RXD端口连接到U_Communication的无线通信端口，功能分别为数据发送和数据接收，数据处理器MCU通过这两个端口与无线通信电路通信，用来接收测控主机发送来的命令或向测控主机发送采集到的数据。

所述上电复位电路由电阻R14和电容C17组成，在上电瞬间，电容C17两端电压为0V，电阻R14两端电压为3.3V，即数据处理器MCU的RST引脚为低电平，数据处理器MCU处于复位状态，随着时间延迟，电流经电阻R14对电容C17充电，电容C17内电荷增加，两端电压也逐渐上升，当电容C17两端电压上升到2V以上时，数据处理器MCU复位结束，进入启动状态。

如图4，所述的气温气湿传感器电源控制模块包括第一PNP型三极管Q1、第三NPN型三极管Q3、第一电阻R1、第七电阻R7、第八电阻R8，第一PNP型三极管Q1的发射极连接所述锂电池供电输出接头VBAT，第一PNP型三极管Q1的集电极与基极之间连接第七电阻R7，第一PNP型三极管Q1的集电极用于连接对相应气温气湿传感器和雨量检测器提供电源的VDD电源输出接头，第一PNP型三极管Q1的基极还通过第一电阻R1连接第一PNP型三极管Q1的集电极，第一PNP型三极管Q1的基极通过第八电阻R8连接数据处理器MCU的终端设备或仪表供电控制端VDDEN，第一PNP型三极管Q1的发射极接地。

三极管Q1为大电流PNP型三极管；电阻R7为三极管Q1基极的上拉电阻；电阻R1为三极管Q1基极的限流电阻，三极管Q3为NPN型三极管，起到控制信号的放大作用和电平转换作用；电阻R8起到限流作用，为防止由数据处理器MCU的终端设备或仪表供电控制端VDDEN端口流入的电流过大损坏三极管Q3，三极管Q3基极输入电压最高为3.3V；第一PNP型三极管Q1的发射极连接所述锂电池供电输出接头VBAT，电压为3.7V以上；当数据处理器MCU的终端设备或仪表供电控制端VDDEN端口输出高电平时，三极管Q3饱和导通，从而使三极管Q1导通为后级传感器电路供电。当数据处理器MCU的终端设备或仪表供电控制端VDDEN端口输出低电平时，三极管Q3截止，从而使三极管Q1截止，不再为后级传感器电路供电。

如图5，所述的电源电压检测及雨量检测数据传输模块包括锂电池电压检测单元、太阳能电池板供电电压检测单元、雨量检测数据传输单元；

所述锂电池电压检测单元包括第十电阻R10、第十一电阻R11、第六电容C6，第十电阻R10的第一端用于连接所述的气温气湿传感器电源控制模块的VDD电源输出接头（即第一PNP型三极管Q1的集电极），第十电阻R10的第二端串接第十一电阻R11的第一端，第十一电阻R11的第二端接地，第十一电阻R11与第六电容C6相并联，第十电阻R10、第十一电阻R11的中间接点用于连接数据处理器MCU的锂电池电压检测数据输入端AD1。

为了降低分机系统功耗，将第十电阻R10的第一端连接到了气温气湿传感器电源控制模块的电源输出端口VDD，VDD端口输入的电压通过电阻R10和R11的分压降低到数据处理器MCU检测端口AD1允许的范围内，然后由数据处理器MCU进行ADC转换，计算出VDD端口的电压值。

太阳能电池板供电电压检测单元包括第十二电阻R12、第十三电阻R13、第七电容C7，第十二电阻R12的第一端用于连接太阳能电池板供电输出接头SDC，第十二电阻R12的第二端连接第十三电阻R13的第一端，第十三电阻R13的第二端接地，第十三电阻R13与第七电容C7相并联，第十二电阻R12与第十三电阻R13的中间接点用于连接数据处理器MCU的太阳能电池板供电电压检测数据输入端AD0。

由于太阳能电池板电压高于数据处理器MCU的AD0检测端口允许输入的电压值，所以使用电阻R12和电阻R13对输入的太阳能电池板电压分压后传送给数据处理器MCU的AD0端口进行检测。

所述雨量检测数据传输单元包括第五运算放大器U5、第二电容C2、第十九电阻R19，第五运算放大器U5的电源端用于连接所述智能供电模块中的VCC电源输出接头，第五运算放大器U5的同相输入端用于通过第十九电阻R19连接雨量检测器的信号输出端，第五运算放大器U5的同相输入端还通过第二电容C2接地，第五运算放大器U5的反相输入端连接第五运算放大器U5的输出端，第五运算放大器U5的输出端用于连接所述数据处理器MCU的雨量检测数据输入端AD2。

第五运算放大器U5为超低功耗运算放大器，电阻R19和电容C2组成低通滤波器，从雨量检测器传来的雨量模拟信号（电压信号）经第五运算放大器U5进行功率放大后送至数据处理器MCU的AD2端口换算成雨量信号。

图6为所述通信模块的电路原理图；通信模块包含基于自组网功能的无线通讯单元和气温气湿数据传输单元，无线通信单元是一个独立的无线通信电路，通过USART接口（WL-RXD、WL-TXD接脚）与分机系统中的数据处理器MCU连接（见图6中的P6连接器），无线通信单元主要负责无线网络的建立、连接和维护，并将从空中接收的数据传给数据处理器MCU，从数据处理器MCU接收到的数据发送到空中去，实现本气象站测控分机系统与相应测控主机的数据通传功能。

气温气湿数据传输单元采用RS485通信电路，由RS-485通信芯片U4、电容C10、电阻R16、保护器T2和电阻R17组成。芯片U4支持32个结点。电阻R16和电阻R17分别为上、下拉电阻，保护器T2为ESD保护器件，防止通信总线上传导来的静电对芯片U4造成损坏。

图7为集成接线端子模块的电路原理图，图中接插件P2为太阳能电池板接线端口，SDC+和SDC-端口连接至U_Power模块，为锂电池充电以及为分机系统供电。

接插件P4为雨量传感器接线端口，其中的ESD防护器件T3用于保护内部电路免遭静电的干扰。

接插件P5为温湿度传感器连接端口，TVS防护器件T4用于保护分机系统电源不受外界如雷电等干扰。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种气象站测控分机，其特征在于：包括数据处理模块、智能供电模块、气温气湿传感器电源控制模块、电源电压检测及雨量检测数据传输模块、通信模块，通信模块包括基于自组网功能的无线通讯单元和气温气湿数据传输单元，其中，智能供电模块的总供电输出端连接数据处理模块、通信模块以及电源电压检测及雨量检测数据传输模块的供电输入端，智能供电模块的锂电池供电输出端连接气温气湿传感器电源控制模块的供电输入端，数据处理模块的气温气湿传感器电源控制输出端连接气温气湿传感器电源控制模块的控制信号输入端，数据处理模块的数据采集端连接电源电压检测及雨量检测数据传输模块的数据输出端，数据处理模块的主机通信端连接通信模块中无线通讯单元的通信数据连接端，数据处理模块的气温气湿数据通信端连接通信模块的气温气湿数据传输端，通信模块的气温气湿数据输入端用于连接气温气湿传感器。

2.如权利要求1所述的气象站测控分机，其特征在于：

所述的智能供电模块包括太阳能至锂电池充电管理电路、电源自动切换电路及电源转换电路、锂电池供电开关；

所述的太阳能至锂电池充电管理电路包括太阳能电池板、放电管、第一二极管、第一滤波电容、太阳能至锂电池充电管理器、锂电池、第二电阻，太阳能电池板的供电输出端正、负极分别连接放电管的两端，太阳能电池板的供电输出端正极通过第一二极管连接太阳能至锂电池充电管理器的供电输入端，第一二极管的负极与地之间连接第一滤波电容，太阳能至锂电池充电管理器的供电输出端连接锂电池的正极，太阳能至锂电池充电管理器的充电电流控制端与地之间连接第二电阻；太阳能至锂电池充电管理器的正在充电状态信号输出端、充满电状态信号输出端分别连接数据处理模块的正在充电状态信号输入端、充满电状态信号输入端；锂电池的正极与锂电池供电输出接头之间连接锂电池供电开关，锂电池供电输出接头与地之间连接第三电容；第一二极管的负极还连接太阳能电池板供电输出接头；

所述的电源自动切换电路包括第四PNP型三极管、第二NPN型三极管、第六P型MOS管、第二十四电阻、第二十五电阻、第二稳压管、第八电容，其中，第四PNP型三极管的发射极连接所述第一二极管的负极，第四PNP型三极管的集电极一路连接第二NPN型三极管的基极，第四PNP型三极管的集电极另一路连接第六P型MOS管的栅极，第四PNP型三极管的集电极还通过第二十五电阻接地，第二NPN型三极管的集电极连接第一二极管的负极，第二NPN型三极管的发射极连接电源转换电路的输入端，第六P型MOS管的漏极连接锂电池供电输出接头，第六P型MOS管的源极连接电源转换电路的输入端；第四PNP型三极管的基极通过第二十四电阻连接第二稳压管的负极，第二稳压管的正极接地；

电源转换电路包括稳压器、第五滤波电容、第八滤波电容，稳压器的输入端同时连接第六P型MOS管的源极和第二NPN型三极管的发射极，稳压器的输入端还通过第八滤波电容接地，稳压器的输出端为用于连接数据处理模块、通信模块供电输入端的VCC电源输出接头，稳压器的输出端还通过第五滤波电容接地。

3.如权利要求2所述的气象站测控分机，其特征在于：所述的气温气湿传感器电源控制模块包括第一PNP型三极管、第三NPN型三极管、第一电阻、第七电阻、第八电阻，第一PNP型三极管的发射极连接所述锂电池供电输出接头，第一PNP型三极管的集电极与基极之间连接第七电阻，第一PNP型三极管的集电极用于连接对相应气温气湿传感器和雨量检测器提供电源的VDD电源输出接头，第一PNP型三极管的基极还通过第一电阻连接第一PNP型三极管的集电极，第一PNP型三极管的基极通过第八电阻连接数据处理模块的终端设备或仪表供电控制端，第一PNP型三极管的发射极接地。

4.如权利要求3所述的气象站测控分机，其特征在于：所述的电源电压检测及雨量检测数据传输模块包括锂电池电压检测单元、太阳能电池板供电电压检测单元、雨量检测数据传输单元；

所述锂电池电压检测单元包括第十电阻、第十一电阻、第六电容，第十电阻的一端用于连接所述的气温气湿传感器电源控制模块的VDD电源输出接头，第十电阻的另一端串接第十一电阻的第一端，第十一电阻的第二端接地，第十一电阻与第六电容相并联，第十电阻、第十一电阻的中间接点用于连接数据处理模块的锂电池电压检测数据输入端；

太阳能电池板供电电压检测单元包括第十二电阻、第十三电阻、第七电容，第十二电阻的第一端用于连接太阳能电池板供电输出接头，第十二电阻的第二端连接第十三电阻的第一端，第十三电阻的第二端接地，第十三电阻与第七电容相并联，第十二电阻与第十三电阻的中间接点用于连接数据处理模块的太阳能电池板供电电压检测数据输入端；

所述雨量检测数据传输单元包括第五运算放大器、第二电容、第十九电阻，第五运算放大器的电源端用于连接所述智能供电模块中的VCC电源输出接头，第五运算放大器的同相输入端用于通过第十九电阻连接雨量检测器的信号输出端，第五运算放大器的同相输入端还通过第二电容接地，第五运算放大器的反相输入端连接第五运算放大器的输出端，第五运算放大器的输出端用于连接所述数据处理模块的雨量检测数据输入端。