CN208477343U - 一种程控低功耗定时启动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种程控低功耗定时启动电路，包括电池保护电路，与电池保护电路相连接且用于为外部设备供电的电源开关控制电路，与电源开关控制电路相连接的且定时输出信号控制电源开关控制电路开关状态的时钟控制电路；用于编程时钟控制电路输出信号的时间或直接通过向电源开关控制电路输入信号控制电源开关控制电路开关状态的中央处理器MCU；以及用于稳定电源开关电路输出的电压且为时钟控制电路和中央处理器MCU提供稳定电能的稳压电路。本实用新型的程控低功耗定时启动电路采用带有定时中断输出的可编程时钟控制电路，休眠时电量消耗为零，不仅彻底解决了自动化监测设备的功耗大的问题；而且实现了无人值守式自动化设备的定时启动。

Description

一种程控低功耗定时启动电路

技术领域

本实用新型电子技术领域，具体地涉及一种程控低功耗定时启动电路。

背景技术

在电子自动化及物联网技术迅猛发展的今天，越来越多的自动化监控设备代替了以往的人工监视或操控工作，大大提高了监控准确性及工作效率。当前，自动化监控设备几乎无处不在，如视频监控、电力监控、工程领域的安全监测、人们可以佩带的血压计、定位仪、智能家居等，已经涉及到人们日常生活的方方面面，并且正以几何速率增长。如此数量巨大的自动化监控设备，如何能保障其长时间自主工作、按需工作是目前需要我们思考和解决的重大问题。

节能、环保是目前所有行业发展的主题，也是自主式监控设备发展的必然趋势和实际需求，监控设备不但要满足基本的稳定性和功能需求，更重要的，设备的电量消耗也是不可回避的一大难题，可以毫不过分的说，在目前传感技术、测控技术和无线传输技术相对成熟的今天，是否更加节能环保、长时间稳定运行是衡量一个产品成功与否的关键指标。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的在于提供一种程控低功耗定时启动电路。该电路采用带有定时中断输出的可编程时钟控制电路，休眠时电量消耗为零，彻底解决了自动化监测设备的功耗大问题，实现了无人值守式自动化设备的定时启动。

为达到上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种程控低功耗定时启动电路，包括在太阳能电池板为蓄电池充电过程中保护电池不受破坏的电池保护电路，与所述电池保护电路相连接且用于为外部设备供电的电源开关控制电路，与所述电源开关控制电路相连接的且定时输出信号控制所述电源开关控制电路开关状态的时钟控制电路；用于编程所述时钟控制电路输出信号的时间或直接通过向所述电源开关控制电路输入信号控制所述电源开关控制电路开关状态的中央处理器MCU；以及用于稳定所述电源开关电路输出的电压且为所述时钟控制电路和中央处理器MCU提供稳定电能的稳压电路。

优选地，所述电池保护电路包括太阳能电池板、蓄电池BAT、二极管D00、电阻RA、电容C04，以及芯片DW03；所述太阳能电池板的包括电源输出端1和电源输出端2；所述芯片DWO3包括引脚1、2、3、4和5；所述太阳能电池板的电源输出端1与所述二极管D00的输入端连接，所述二极管D00的输出端与所述BAT的正极连接；所述太阳能电池板的电源输出端2分别与所述芯片DWO3的引脚4和引脚5连接，所述芯片DWO3的引脚3通过电阻RA与所述BAT的正极连接，所述芯片DWO3的引脚2与所述BAT的负极连接；所述BAT的正负极之间连接有电容C04；所述芯片DWO3的引脚1处于悬空状态。

优选地，所述电源开关控制电路包括开关PMOS管Q01、电阻R01、R02、R04和R05、三极管Q02、二极管D01和光耦隔离器U00；所述开关PMOS管Q01包括S极、D极和G极；所述三极管Q02包括B1极、E2极和C3极；所述光耦隔离器U00包括DS_INT引脚；

所述电阻R01的一端和所述S极均与所述蓄电池BAT连接；电阻R01的另一端和所述G极均与所述电阻R02的一端连接，所述电阻R02的另一端分别与所述C3极和所述二极管D01的一端连接；所述电阻R04和R05串联后设置在所述E2极和B1级之间；所述二极管D01的另一端与所述光耦隔离器U00连接。

优选地，所述稳压电路包括芯片LM317D、电容C05、电阻R06，以及二极管D02；所述芯片LM317D包括引脚1、2、3和4；所述引脚3和所述D极相连，引脚1与GND连接，引脚4分别与所述电容C05和R06的一端连接；R06的另一端与所述二极管D02一端连接；引脚2处于悬空状态。

优选地，所述时钟控制电路包括时钟芯片DS3231SN和纽扣电池CR1220；所述DS3231SN包括引脚1、2、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15和16；所述引脚14分别与所述二极管D02的另一端和所述纽扣电池CR1220的正极连接，所述引脚13与所述纽扣电池CR1220的负极连接。

优选地，所述纽扣电池CR1220由所述VDD电源充电。

优选地，所述光耦隔离器的DS_INT脚输出低电平或三极管Q02的POWCR节点输出为高电平时，所述电源开关控制电路的S极和D极导通；所述光耦隔离器的DS_INT脚输出高电平或三极管Q02的POWCR节点输出为低电平时，所述电源开关控制电路的S极和D极断开。

优选地，所述光耦隔离器的DS_INT脚的低电平可通过开关KEY实现，也可以通过将所述时钟芯片DS3231SN的引脚3连接至所述DS_INT脚后输出低电平来实现；所述光耦隔离器的DS_INT脚输出的低电平或三极管Q02的POWCR节点输出的高电平均可由连接至所述DS_INT脚的门芯片驱动实现。

优选地，所述中央处理器MCU为单片机C8051F410；

所述单片机C8051F410连接至所述时钟芯片DS3231SN且用于向所述时钟芯片DS3221SN输入定时参数控制所述电源开关控制电路的开关状态；

所述单片机C8051F410连接至所述三极管Q02的POWCR节点处且用于驱动所述POWCR的节点输入高电平或低电平从而控制所述电源开关控制电路的开关状态。

本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型的程控低功耗定时启动电路采用带有定时中断输出的可编程时钟控制电路，休眠时电量消耗为零，彻底解决了自动化监测设备的功耗大的问题；而且实现了无人值守式自动化设备的定时启动。

2、本实用新型的程控低功耗定时启动电路具备电池保护电路和电源开关控制电路；采用太阳能进行充电，在需要时接通电源，最大限度节省电能，节约成本，无污染。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出了本实用新型程控低功耗定时启动电路的结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型，下面结合优选实施例和附图对本实用新型做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，在本实用新型的一个实施方式中提供一种程控低功耗定时启动电路，包括依次连接的电池保护电路、电源开关控制电路、时钟控制电路和中央处理器；所述中央处理器还与所述电源开关控制电路连接。

电池保护电路，实时监测太阳能电池板和蓄电池电压，保障太阳能电池板正常为蓄电池充电，当出现过充时停止充电，当过放和短路情况时切断整个电路的电源回路，有效保护蓄电池不受损坏。电池保护电路包括太阳能电池板、蓄电池BAT、二极管D00、电阻RA、电容C04，以及芯片DW03；所述太阳能电池板的包括电源输出端1和电源输出端2；芯片DWO3包括引脚1、2、3、4和5；太阳能电池板的电源输出端1与二极管D00的输入端连接，二极管D00的输出端与BAT的正极连接；太阳能电池板的电源输出端2分别与芯片DWO3的引脚4和引脚5连接，芯片DWO3的引脚3通过电阻RA与BAT的正极连接，芯片DWO3的引脚2与BAT的负极连接；BAT的正负极之间连接有电容C04；芯片DWO3的引脚1处于悬空状态。

电源开关控制电路，与蓄电池和其它电路连接，平时为断开状态，当发生特定事件时接通电源为外部设备供电。电源开关控制电路包括开关PMOS管Q01、电阻R01、R02、R04和R05、三极管Q02、二极管D01和光耦隔离器U00；开关PMOS管Q01包括S极、D极和G极；三极管Q02包括B1极、E2极和C3极；光耦隔离器U00包括DS_INT引脚；电阻R01的一端和S极均与述蓄电池BAT连接；电阻R01的另一端和G极均与电阻R02的一端连接，电阻R02的另一端分别与C3极和二极管D01的一端连接；电阻R04和R05串联后设置在E2极和B1级之间；二极管D01的另一端与光耦隔离器U00连接。光耦隔离器U00，可使本电路不受外部静电、高压影响。

时钟控制电路，是由具有可编程功能的时钟芯片和外围电路组成；时钟控制电路负责在定时时间到时输出低电平信号驱动PMOS管闭合。所述时钟控制电路包括时钟芯片DS3231SN和纽扣电池CR1220；时钟芯片DS3231SN包括引脚1、2、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15和16；引脚14分别与二极管D02的另一端和纽扣电池CR1220的正极连接，引脚13与纽扣电池CR1220的负极连接。负责在定时时间到时输出低电平信号驱动PMOS管闭合。定时中断器平时使用钮扣电池供电(不消耗蓄电池电能)，当电源开关控制电路闭合后使用VDD电源为钮扣电池充电。即本实用新型中时钟控制电路定时输出信号控制电源开关控制电路开关状态。

中央处理器MCU，用于编程时钟控制电路输出信号的时间或直接通过向电源开关控制电路输入信号控制电源开关控制电路开关状态。中央处理器MCU为单片机C8051F410；单片机C8051F410连接至时钟芯片DS3231SN且用于向时钟芯片DS3221SN输入定时参数控制电源开关控制电路的开关状态；单片机C8051F410连接至所述三极管Q02的POWCR节点处且用于驱动POWCR的节点输入高电平或低电平从而控制电源开关控制电路的开关状态。

在本实用新型中，单片机C8051F410通过时钟芯片DS3231SN数字接口对时钟控制电路进行编程控制，单片机C8051F410还有对外的数字接口，用户可通过对外数字接口输入控制参数，实现自定义的自动启动时间控制。MCU在定时参数作用下，根据定时参数值在每次启动后向定时中断器芯片写入下次中断时间。MCU与三极管Q02的POWCR节点连接，在设备启动后由MCU驱动POWCR节点输出高电平，维持电源开关控制电路的闭合状态，并在需要时输出低电平断开电源开关控制电路开关。

稳压电路，用于稳定电源开关电路输出的电压且为时钟控制电路和中央处理器MCU提供稳定电能；即稳压电路与受控的电源VMODE和后部电路连接，将VMODE电压稳定在后续电路的工作范围(如3.3V或5.0V)，为MCU和时钟芯片提供电能。稳压电路包括芯片LM317D、电容C05、电阻R06，以及二极管D02；芯片LM317D包括引脚1、2、3和4；引脚3和D极相连，引脚1与GND连接，引脚4分别与电容C05和R06的一端连接；R06的另一端与二极管D02一端连接；引脚2处于悬空状态。

在本实施方式中，光耦隔离器的DS_INT脚输出低电平或三极管Q02的POWCR节点输出为高电平时，电源开关控制电路PMOS管Q01的S和G极产生压差，且S极和D极导通；光耦隔离器的DS_INT脚输出高电平或三极管Q02的POWCR节点输出为低电平时，所述电源开关控制电路的S极和D极断开。

光耦隔离器的DS_INT脚的低电平可通过手动按下开关KEY实现，也可以通过将时钟芯片DS3231SN的引脚3连接至DS_INT脚后输出低电平来实现；光耦隔离器的DS_INT脚输出的低电平或三极管Q02的POWCR节点输出的高电平均可由连接至所述DS_INT脚的门芯片驱动实现。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本实用新型的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。

Claims (9)

1.一种程控低功耗定时启动电路，其特征在于，包括在太阳能电池板为蓄电池充电过程中保护电池不受破坏的电池保护电路，与所述电池保护电路相连接且用于为外部设备供电的电源开关控制电路，与所述电源开关控制电路相连接的且定时输出信号控制所述电源开关控制电路开关状态的时钟控制电路；用于编程所述时钟控制电路输出信号的时间或直接通过向所述电源开关控制电路输入信号控制所述电源开关控制电路开关状态的中央处理器MCU；以及用于稳定所述电源开关电路输出的电压且为所述时钟控制电路和中央处理器MCU提供稳定电能的稳压电路。

2.根据权利要求1所述程控低功耗定时启动电路，其特征在于，所述电池保护电路包括太阳能电池板、蓄电池BAT、二极管D00、电阻RA、电容C04，以及芯片DW03；所述太阳能电池板的包括电源输出端1和电源输出端2；所述芯片DWO3包括引脚1、2、3、4和5；所述太阳能电池板的电源输出端1与所述二极管D00的输入端连接，所述二极管D00的输出端与所述BAT的正极连接；所述太阳能电池板的电源输出端2分别与所述芯片DWO3的引脚4和引脚5连接，所述芯片DWO3的引脚3通过电阻RA与所述BAT的正极连接，所述芯片DWO3的引脚2与所述BAT的负极连接；所述BAT的正负极之间连接有电容C04；所述芯片DWO3的引脚1处于悬空状态。

3.根据权利要求2所述程控低功耗定时启动电路，其特征在于，所述电源开关控制电路包括开关PMOS管Q01、电阻R01、R02、R04和R05、三极管Q02、二极管D01和光耦隔离器U00；所述开关PMOS管Q01包括S极、D极和G极；所述三极管Q02包括B1极、E2极和C3极；所述光耦隔离器U00包括DS_INT引脚；

所述电阻R01的一端和所述S极均与所述蓄电池BAT连接；电阻R01的另一端和所述G极均与所述电阻R02的一端连接，所述电阻R02的另一端分别与所述C3极和所述二极管D01的一端连接；所述电阻R04和R05串联后设置在所述E2极和B1级之间；所述二极管D01的另一端与所述光耦隔离器U00连接。

4.根据权利要求3所述程控低功耗定时启动电路，其特征在于，所述稳压电路包括芯片LM317D、电容C05、电阻R06，以及二极管D02；所述芯片LM317D包括引脚1、2、3和4；所述引脚3和所述D极相连，引脚1与GND 连接，引脚4分别与所述电容C05和R06的一端连接；R06的另一端与所述二极管D02一端连接；引脚2处于悬空状态。

5.根据权利要求4所述程控低功耗定时启动电路，其特征在于，所述时钟控制电路包括时钟芯片DS3231SN和纽扣电池CR1220；所述DS3231SN包括引脚1、2、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15和16；所述引脚14分别与所述二极管D02的另一端和所述纽扣电池CR1220的正极连接，所述引脚13与所述纽扣电池CR1220的负极连接。

6.根据权利要求5所述程控低功耗定时启动电路，其特征在于，所述纽扣电池CR1220由VDD电源充电。

7.根据权利要求6所述程控低功耗定时启动电路，其特征在于，所述光耦隔离器的DS_INT脚输出低电平或三极管Q02的POWCR节点输出为高电平时，所述电源开关控制电路的S极和D极导通；所述光耦隔离器的DS_INT脚输出高电平或三极管Q02的POWCR节点输出为低电平时，所述电源开关控制电路的S极和D极断开。

8.根据权利要求7所述程控低功耗定时启动电路，其特征在于，所述光耦隔离器的DS_INT脚的低电平可通过开关KEY实现，也可以通过将所述时钟芯片DS3231SN的引脚3连接至所述DS_INT脚后输出低电平来实现；所述光耦隔离器的DS_INT脚输出的低电平或三极管Q02的POWCR节点输出的高电平均可由连接至所述DS_INT脚的门芯片驱动实现。

9.根据权利要求7所述程控低功耗定时启动电路，其特征在于，所述中央处理器MCU为单片机C8051F410；

所述单片机C8051F410连接至所述时钟芯片DS3231SN且用于向所述时钟芯片DS3221SN输入定时参数控制所述电源开关控制电路的开关状态；

所述单片机C8051F410连接至所述三极管Q02的POWCR节点处且用于驱动所述POWCR的节点输入高电平或低电平从而控制所述电源开关控制电路的开关状态。