[发明专利]一种低功耗无线仪表实现装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及低功耗无线数据采集仪表领域，具体地说是一种低功耗无线仪 表实现装置和方法。

背景技术

随着物联网技术的发展，传统的有线仪表逐渐在被无线仪表所替代。但是 在无线仪表的设计过程中，仪表整体的功耗成为最大的设计瓶颈。

因为无线仪表只能通过电池进行供电才能够达到无线的目的，并且仪表采 用的无线发射接收模块，在发送接收数据的过程中消耗的电流很大，通常达到 几十甚至上百mA，这对于电池供电的设备来说，是很大的负担。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明通过对无线仪表主要功能进行合理的划分， 将仪表的功能进行模块化。在规定的时间给具体的模块供电，同时严格控制各 功能模块的工作时间，形成了一个系统的功耗降低实现装置和方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种低功耗无线仪表实现装置，包括主控模块、显示模块、主变量采集模 块、温度采集模块、无线收发模块和接口模块，电源模块包括依次连接的电池、 DC-DC电源芯片和EVM调整电路，为装置供电；电压采集模块连接到主控模块， 采集电池电压信号。

所述EVM调整电路通过π型电路进行滤波。

所述π型电路中，电感内阻值为1Ω～3Ω，电感值为4.7uH。

所述电池为锂-亚硫酰氯电池。

所述电源模块还包括在EVM调整电路后端连接陶瓷电容。

所述电压采集模块的电路结构为：CMOS开关芯片的VOUT引脚连接至精密 电阻分压电路的输入端，输入电压经分压电路后输入到射极跟随器的同相输入 端，经隔离输出到CPU的AD端口。

所述显示模块为断码屏。

一种低功耗无线仪表实现方法，首先从控制模块内部的温度采集模块根据 温度采集间隔采集当前温度值，然后对主变量采集模块上电，根据主变量采集 间隔采集主变量数字量，暂存至缓冲区，通过显示模块显示；按照发送周期， 通过无线模块发送主变量数字量并接收确认信息；

电压采集模块根据电压采集模块的采集间隔启动，首先打开COMS开关供 电，控制模块引脚置位，射极跟随器电路启动供电，控制模块随后采集当前电 压值，通过显示模块显示，等待主变量发送间隔到达后，随主变量数据一起发 送到外部接收单元。

所述无线收发模块的工作过程为：无线收发模块每4s侦听一次网络路由或中 心网关状态，确认自己处于在线模式或离线模式；在线模式下，在发送数据周 期届满时，启动发送数据，进入发送状态，当数据发送结束后进入接收状态， 接收确认信息，接收信息结束后，转入4s休眠状态，4s休眠时间到后进入侦听状 态。

所述发送数据周期为5s～24h。

所述电压采集模块的采集间隔为30分钟，采集时间最大为5ms，且在不工作 时候，不带电。

所述温度采集间隔为1s～24h，采集时间最大为3ms。

所述主变量采集间隔为1s～24h，采集时间最大为3ms。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.电源电路可最大限度利用单节电池全部能量(2～3.6VDC)，电源利用效 率达96％以上，同时能够有效抑制DC-DC芯片的开关频率对射频信号的干扰(包 括低频和高频)，保证系统稳定、可高、高效运行。

2.电压采集电路使CMOS开关、分压电路与射频跟随器巧妙连接和有效控 制，降低了采集电压的能量消耗，也提高了电阻分压采集的精度，电压采集精 度可达到0.5％。

3.通过设备功能的有效划分和模块化管理，再通过工作周期及工作时序的有 效控制，大大降低了设备整体功耗，使得设备在单节电池供电的情况下可稳定 有效运行数年。在最为恶劣的高温高寒的沙漠环境下也可稳定运行两年以上。

附图说明

图1是本发明的硬件结构图；

图2是本发明的电源模块结构框图；

图3是本发明的电源模块电路连接图；

图4是本发明的LCD工作模式图；

图5是本发明的电压采集模块结构连接图；

图6是本发明的电压采集模式图；

图7是本发明的温度与主变量采集模式图；

图8是本发明的无线模块模式状态切换图；