CN215641497U - 一种设备动态功耗监视器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种设备动态功耗监视器，其属于功耗监控装置技术领域，包括多个依次串联在物联网设备用电回路上的精密采样电阻；比较模块，连接精密采样电阻，并将精密采样电阻输出的采样信号与预设信号进行比较，当采样信号小于预设信号时输出分断信号；短路模块，与精密采样电阻并联，用于短路精密采样电阻，当接收到在先精密采样电阻所连接的比较模块输出的分断信号时断开，以解除对精密采样电阻的短路；数据接收模块，连接每一精密采样电阻，用于接收并存储分断信号。短路模块控制不同数量的精密采样电阻接入电路，从而达到物联网用电设备回路中的电阻可以实时控制的效果，使得装置可以检测不同量程的电流，提高了检测物联网设备的便捷性。

Description

一种设备动态功耗监视器

技术领域

本申请涉及功耗监控装置技术领域，尤其是涉及一种设备动态功耗监视器。

背景技术

随着科技的发展，网络时代不仅仅实现了人与人之间的网络连接与通信，即互联网；同样实现了物与物之间的网络连接与通信，即物联网。

目前，物联网设备皆具有两种状态，分别是工作和休眠，当处于工作状态时，物联网设备的功耗较高，工作电流约为2-3A；当处于休眠状态时，物联网设备的功耗较低，工作电流约为0.1μA，由于物联网设备的电压基本不变，所以物联网设备的功耗基本可以通过电流体现，而降低物联网设备在休眠状态下的功耗，就能够有效延长物联网设备的使用时长。

针对上述中的相关技术，发明人发现：在使用相关设备对物联网设备进行检测时，往往需要较为精密的仪器或源表，使用成本较高，且由于物联网设备工作和休眠两种状态下的工作电流差值较大，使得在对物联网设备进行检测时，需要多个检测仪器协同工作，工作过程较为复杂。

实用新型内容

为了提高检测物联网设备的便捷性，本申请提供一种设备动态功耗监视器。

本申请提供的一种设备动态功耗监视器采用如下的技术方案：

一种设备动态功耗监视器，包括：

多个依次串联在物联网设备用电回路上的精密采样电阻；

比较模块，连接所述精密采样电阻，并将所述精密采样电阻输出的采样信号与预设信号进行比较，当所述采样信号小于所述预设信号时输出分断信号；

短路模块，与所述精密采样电阻并联，用于短路所述精密采样电阻，当接收到在先精密采样电阻所连接的比较模块输出的分断信号时断开，以解除对所述精密采样电阻的短路；

数据接收模块，连接每一所述精密采样电阻，用于接收并存储所述分断信号。

通过采用上述技术方案，短路模块控制不同数量的精密采样电阻接入电路，从而达到物联网用电设备回路中的电阻可以实时控制的效果，进而使得设功耗监视器可以检测不同量程的电流，使得通过一个设备即可达到实时监视物联网工作电流的效果，提高了检测物联网设备的便捷性。

可选的，还包括放大模块；所述放大模块连接精密采样电阻，用于将所述精密采样电阻输出的采样信号放大后输出数字采样信号。

通过采用上述技术方案，放大模块对精密采样电阻输出的采样信号进行放大，降低出现因采样信号较小而导致检测失误的情况出现。

可选的，还包括转换模块；所述转换模块连接检测模块，用于将所述数字采样信号转换成模拟采样信号；所述数据接收模块连接转换模块，接收并存储所述模拟采样信号。

通过采用上述技术方案，转换模块可以将模拟采样信号转换成数字采样信号，从而使得数据接收模块可以接收到检测电流值。

可选的，所述精密采样电阻设置有三个；所述检测模块包括电流检测芯片，所述电流检测芯片和精密采样电阻一一对应。

通过采用上述技术方案，每个精密采样电阻均对应连接一个电流检测芯片，即每个精密采样电阻均对应一个量程，将不同的精密采样电阻连入回路中，既可以实现不同量程的检测。

可选的，所述数据接收模块还连接有显示模块；所述显示模块用于接收并显示模拟采样信号。

通过采用上述技术方案，通过显示模块可以直观地看到实时检测的物联网设备的电流值，从而通过相关操作降低物联网设备的功耗。

可选的，每个所述精密采样电阻的阻值均不相同。

通过采用上述技术方案，不同阻值的精密采样电阻连入物联网设备用电回路，由于输入电压保持恒定不变，则随着用电回路内电阻的改变，电流也实时地进行变化，从而实现不同的精密采样电阻对应不同的量程。

可选的，所述数据接收模块还连接有自检模块；所述自检模块用于检测设备工作是否正常。

通过采用上述技术方案，自检模块可以对精密采样电阻所在检测回路进行检测，以保证检测回路正常工作，提高了设备的检测精确性。

可选的，所述数据接收模块设置有SD卡接口。

通过采用上述技术方案，SD卡接口可以插入SD卡，从而使得数据接收模块可以接入外部存储设备，进而实现了数据的转移，提高了设备的功能多样性。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

通过精密采样电阻和比较模块的配合使用，将精密采样电阻输出的采样信号与预设信号进行比较，当采样信号小于预设信号时，说明此时的用电回路内的精密采样电阻无法满足当前物联网设备的功耗检测，那么就需要短路模块和数据接收模块的配合使用，使得短路模块解除对精密采样电阻的短路，此时用电回路内的电阻增大，在电压恒定的情况下，则工作电流缩小，从而实现精密采样电阻能够检测的量程发生改变，且该过程是实时自动完成，采样这种方式，一方面只使用本申请的设备即可完成对物联网设备的功耗检测，提高了检测物联网设备的便捷性；另一方面本申请的设备结构简单，且制作成本较低。

附图说明

图1是本申请实施例的系统结构示意图。

图2是本申请实施例的电路图。

附图标记说明：1、精密采样电阻；11、第一电阻；12、第二电阻；13、第三电阻；2、比较模块；21、第一比较单元；22、第二比较单元；3、短路模块；31、第一短路单元；32、第二短路单元；4、数据接收模块；5、放大模块；51、电流检测芯片；6、转换模块；7、自检模块；71、内部自检单元；72、外部自检单元；8、显示模块。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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全部其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面结合说明书附图对本申请做进一步详细说明。

本申请实施例公开一种设备动态功耗监视器，主要用于测量动态的电压电流，从而实时检测被测设备的功耗，适用于各种微功耗小型设备，例如，蓝牙鼠标、蓝牙遥控器、温湿度传感器等。

参照图1和图2，一种设备动态功耗监视器包括多个精密采样电阻1、比较模块2、短路模块3和数据接收模块4；多个精密采样电阻1串联于物联网设备的用电回路中，短路模块3用于对短路精密采样电阻1，比较模块2用于对通过精密采样电阻1的采样信号与预设信号进行比较，若采样信号小于预设信号，则输出分断信号；短路模块3接收到分断信号解除对精密采样电阻1的短路，从而使得物联网设备的用电回路中的精密采样电阻1的总阻值增大，进而使得采样信号减小；数据接收模块4连接精密采样电阻1，接收并存储分断信号，通过采用这种方式，提高了监视器的检测量程，使得监视器可以监视工作和休眠两种状态下的物联网设备，提高了检测物联网设备的便捷性；本申请实施例中的功耗监视器有用于测试外部输入的负载的供电电压，同时实时测量负载电流。

精密采样电阻1包括第一电阻11、第二电阻12和第三电阻13，第一电阻11、第二电阻12和第三电阻13依次串联于物联网设备的用电回路中。

还包括放大模块5和转换模块6，在本申请实施例中，放大模块5电流检测芯片51，电流检测芯片51设置有三个，第一电阻11、第二电阻12和第三电阻13均并联有一个电流检测芯片51，电流检测芯片51用于将对应的精密采样电阻1输出的采样信号进行放大后输出数字采样信号；转换模块6连接放大模块5，用于将数字采样信号转换成模拟采样信号，数据接收模块4连接转换模块6，用于接收并存储模拟采样信号。

短路模块3包括第一短路单元31和第二短路单元32，比较模块2包括第一比较单元21和第二比较单元22。

第一比较单元21连接第一电阻11和第一短路单元31，接收第一电阻11输出的第一采样信号，第一比较单元21内预设有第一预设信号，当第一采样信号小于第一预设信号时，第一比较单元21输出第一分断信号；第一短路单元31并联第二电阻12，当接收第一分断信号时解除对第二电阻12的短路，此时物联网设备的用电回路中的总阻值为第一电阻11的阻值和第二电阻12的阻值之和；第二比较单元22连接第二电阻12和第二短路单元32，接收第二电阻12输出的第二采样信号，第二比较单元22内预设有第二预设信号，当第二采样信号小于第二预设信号时，第二比较单元22输出第二分断信号；第二短路单元32并联第三电阻13，当接收到第二分断信号时解除对第三电阻13的短路，此时物联网设备的用电回路中的总阻值为第一电阻11的阻值、第二电阻12的阻值和第三电阻13的阻值之和。

由于用电回路输入的电压是趋于稳定的，那么当用电回路中的总阻值增大时，通过第一电阻11和第二电阻12的采样信号也即电流值就会减小，同时电流检测芯片51放大后的数字采样信号也会发生改变，从而实现了监视器检测量程的改变，实现了通过监视器即可完成对物联网设备工作和休眠两种状态的实时检测，提高了检测物联网设备功耗的便捷性。

在本申请实施例中，电流检测芯片51采用的型号为INA186，转换模块6采用型号为AD7124的芯片，转换模块6采用3路24bit同步采集测量三路电流检测芯片51输出的电压；输出数据接收模块4采用MCU为控制单元；精密采样电阻1的数量仅为示例性说明，当三个精密采样电阻1无法满足物联网设备的检测量程需求时，可以根据检测量程需求增加适当数量的精密采样电阻1；短路模块3采用MOS管开关，MOS管开关并联于精密采样电阻1，用于短路精密采样电阻1，正常状态下，MOS管开关处于闭合状态，当接收到分断信号时，MOS管开关打开，从而解除对精密采样电阻1的短路，使得精密采样电阻1可以接入物联网设备的用电回路中。

电流检测芯片51和精密采样电阻1一一对应，且三路电流检测芯片51的输出值均通过转换模块6进行转换够送到数据接收模块4中，在数据接收模块4中对输出值进行相关操作及处理。

在本申请实施例中，第一电阻11、第二电阻12和第三电阻13均为定制电阻，且精密采样电阻1的稳定性较高，在检测时可以根据量程范围计算得到阻值数值，然后再选择具体的精密采样电阻1。

数据接收模块4还连接有自检模块7；自检模块7包括内部自检单元71和外部自检单元72，内部自检单元71用于当监视器开启时对监视器本身进行检测，粗测精密采样电阻1所在用电回路是否正常；外部自检单元72用于当监视器测量电流时，使用精密万用表进行辅助检测，从而对精密采样电阻1的阻值进行校准。

数据接收模块4还连接有显示模块8；显示模块8为显示屏，通过显示屏可以看到数据接收模块4对采样信号处理后的结果，即物联网设备当前状态下的电流，从而对物联网设备进行调整，降低物联网设备休眠状态下的功耗。

数据接收模块4设置有SD卡接口和外部接口，通过SD卡接口可以接入外部存储设备SD卡，从而可以对数据接收模块4内存储的数据进行处理；外部接口包括串口和可以从外部触发数据接收模块4的接口，通过设置上述接口，提高了设备功能的多样性。

为了更好地展示本申请实施例中装置的工作原理，下面详细介绍装置的工作过程：

首先将监视器接入物联网设备所在用电回路中，使得流过物联网设备和监视器的电流相同，然后对该电流进行检测，电流流过第一电阻11，第一比较单元21接收到第一电阻11输出的第一采样信号，并将该信号与预设信号进行比较，若第一采样信号小于预设信号，则说明此时的第一电阻11所代表的检测量程无法满足当前电流，此时第一比较单元21输出分断信号，第一短路单元31接收到分断信号后解除对第二电阻12的短路，然后重复上述过程，直至能够精确检测出当前电流为止，然后数据接收模块4接收采样信号，并将电流值展示在显示模块8上，从而工作人员可以判断出当前物联网设备的功耗情况，采用这种方式，一方面成本较低，另一方面通过一个监视器即可完成对物联网设备工作和休眠两种状态下的检测，提高了检测物联网设备的便捷性。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离前述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其他技术方案。例如上述特征与本申请中公开的（但不限于）具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (8)

1.一种设备动态功耗监视器，其特征在于，包括：

多个依次串联在物联网设备用电回路上的精密采样电阻（1）；

比较模块（2），连接所述精密采样电阻（1），并将所述精密采样电阻（1）输出的采样信号与预设信号进行比较，当所述采样信号小于所述预设信号时输出分断信号；

短路模块（3），与所述精密采样电阻（1）并联，用于短路所述精密采样电阻（1），当接收到在先精密采样电阻（1）所连接的比较模块（2）输出的分断信号时断开，以解除对所述精密采样电阻（1）的短路；

数据接收模块（4），连接每一所述精密采样电阻（1），用于接收并存储所述采样信号。

2.根据权利要求1所述的设备动态功耗监视器，其特征在于：还包括放大模块（5）；所述放大模块（5）连接精密采样电阻（1），用于将所述精密采样电阻（1）输出的采样信号放大后输出数字采样信号。

3.根据权利要求2所述的设备动态功耗监视器，其特征在于：还包括转换模块（6）；所述转换模块（6）连接放大模块（5），用于将所述数字采样信号转换成模拟采样信号；所述数据接收模块（4）连接转换模块（6），接收并存储所述模拟采样信号。

4.根据权利要求2所述的设备动态功耗监视器，其特征在于：所述精密采样电阻（1）设置有三个；所述放大模块（5）包括电流检测芯片（51），所述电流检测芯片（51）和精密采样电阻（1）一一对应。

5.根据权利要求3所述的设备动态功耗监视器，其特征在于：所述数据接收模块（4）还连接有显示模块（8）；所述显示模块（8）用于接收并显示模拟采样信号。

6.根据权利要求4所述的设备动态功耗监视器，其特征在于：每个所述精密采样电阻（1）的阻值均不相同。

7.根据权利要求1所述的设备动态功耗监视器，其特征在于：所述数据接收模块（4）还连接有自检模块（7）；所述自检模块（7）用于检测设备工作是否正常。

8.根据权利要求1所述的设备动态功耗监视器，其特征在于：所述数据接收模块（4）设置有SD卡接口。

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