一种基于电源控制的低功耗物联网设备 |
|||||||
| 申请号 | CN202322449569.3 | 申请日 | 2023-09-11 | 公开(公告)号 | CN220797841U | 公开(公告)日 | 2024-04-16 |
| 申请人 | 武汉大学; 中建三局总承包建设有限公司; | 发明人 | 吴月秀; 刘泉声; 余地华; 欧阳明勇; 宋志; 田野; | ||||
| 摘要 | 本实用新型提供了一种基于电源控制的低功耗 物联网 设备，至少包括设备壳体、外部 传感器 以及设置于设备壳体内的 电池 和设备主 电路 ，电池和设备主电路连接，设备主电路和外部传感器连接，电池和设备主电路之间连接有电源控制电路，电源控制电路包括依次连接的电源输入端、电源保持单元和电源输出端，电池与电源输入端连接，设备主电路与电源输出端连接；设备壳体上设置有接 插件 座，接插件座配套连接有接插件插头，接插件插头内有磁体，当接插件插头与接插件座连接时，电源保持单元 感知 磁场 并连通，从而连通电池和设备主电路。该低功耗物联网设备通过感知磁场控制整个供电电路的连通和断开，物联网设备储运时的能耗低。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种基于电源控制的低功耗物联网设备，至少包括设备壳体、外部传感器以及设置于设备壳体内的电池和设备主电路，电池和设备主电路连接，设备主电路和外部传感器连接，实现数据的采集、存储和通讯，其特征在于：所述电池和设备主电路之间连接有电源控制电路，电源控制电路包括依次连接的电源输入端、电源保持单元和电源输出端，电池与电源输入端连接，设备主电路与电源输出端连接；所述设备壳体上设置有接插件座，接插件座配套连接有接插件插头，接插件插头内嵌入安装有磁体，当接插件插头与接插件座连接时，电源保持单元感知磁体产生的磁场并连通，从而连通电池和设备主电路。 |
||||||
| 说明书全文 | 一种基于电源控制的低功耗物联网设备技术领域[0001] 本实用新型涉及物联网设备技术领域，尤其涉及一种基于电源控制的低功耗物联网设备。 背景技术[0002] 物联网是一个庞大的网络，由互联的物联网设备组成，这些物联网设备能够相互通信和交互，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。物联网设备通常采用电池进行供电，电池的容量的有限的。为了确保物联网设备能够长时间运行，避免频繁更换电池或充电，目前本领域技术人员对物联网的低功耗通信技术进行了大量的研究，降低物联网设备的能量消耗，从而使物联网设备能够长期稳定的运行。 [0003] 由于物联网设备越来越多使用电池内置设计，因此很有必要针对物联网设备的电源进行控制，使得物联网设备在储运时，内部电源断开，不消耗电量；而在物联网设备投入使用时，无需物理开关，自动将电源接入到物联网设备中，使物联网设备正常工作，从而降低物联网设备储运时的能耗。发明内容 [0004] 本实用新型提供了一种基于电源控制的低功耗物联网设备，该低功耗物联网设备通过感知磁场控制整个供电电路的连通和断开，从而实现物联网设备在储运时断开供电，物联网设备投入使用时，无需物理开关，自动为物联网设备供电。 [0005] 实现本实用新型上述目的所采用的技术方案为： [0006] 一种基于电源控制的低功耗物联网设备，至少包括设备壳体、外部传感器以及设置于设备壳体内的电池和设备主电路，电池和设备主电路连接，设备主电路和外部传感器连接，实现数据的采集、存储和通讯，所述电池和设备主电路之间连接有电源控制电路，电源控制电路包括依次连接的电源输入端、电源保持单元和电源输出端，电池与电源输入端连接，设备主电路与电源输出端连接；所述设备壳体上设置有接插件座，接插件座配套连接有接插件插头，接插件插头内嵌入安装有磁体，当接插件插头与接插件座连接时，电源保持单元感知磁体产生的磁场并连通，从而连通电池和设备主电路。 [0007] 所述电源保持单元包括磁场传感器、电阻一、三极管和MOS管一，其中磁场传感器串联连接于电源输入端和三极管发射极之间，磁场传感器与电阻一并联连接于电源输入端和三极管基极之间，三极管的集电极连接于MOS管一的栅极上，MOS管一的源极和漏级分别与电源输入端和电源输出端连接；当接插件插头未与接插件座连接时，磁场传感器输出低电平，三极管和MOS管一关断；当接插件插头与接插件座连接时，磁场传感器感知外部磁场并输出高电平，三极管和MOS管一导通，电源保持单元连通。 [0008] 所述电阻一的电阻大小为500KΩ‑3MΩ。 [0009] 所述磁场传感器为霍尔开关传感器。 [0010] 所述电源保持单元包括电阻二、干簧管和MOS管二，电阻二串联连接于MOS管二的栅极上并连接至电源输入端，干簧管为常开型，干簧管的一端接地，干簧管的另一端与MOS管二的栅极连接，MOS管二的源极和漏级分别与电源输入端和电源输出端连接；当接插件插头与接插件座连接时，干簧管导通，使MOS管二也导通，电源保持单元连通。 [0011] 所述电阻二的电阻大小为100KΩ‑2MΩ。 [0012] 所述设备主电路与接插件座连接，外部传感器与接插件插头连接，电源控制电路与接插件座连接，接插件座和接插件插头的连接为电气连接，从而为外部传感器供电。 [0013] 所述电池为锂离子充电电池、锂聚合物充电电池、锂亚电池或锂电池。 [0014] 所述电源控制电路位于设备壳体内靠近接插件座处。 [0015] 与现有技术相比，本实用新型提供的技术方案具有以下优点：1、本实用新型提供的低功耗物联网设备通过感知磁场控制整个供电电路的连通和断开，从而实现物联网设备在储运时，断开供电，不消耗电量；而在物联网设备投入使用时，无需物理开关，自动为物联网设备供电，使物联网设备正常工作，从而降低物联网设备储运时的能耗。消除了内置电池的物联网设备的储运过程中的消耗，从而无需对电池进行分体设计，降低了安装施工难度。 [0016] 2、本实用新型中为了方便电源保持单元感知磁场，在设备壳体上设置接插件座以及相匹配的接插件插头，接插件插头内嵌入安装有磁体，当接插件插头与接插件座连接时，电源保持单元感知磁体产生的磁场并连通，从而连通电池和设备主电路。 [0017] 3、本实用新型中设备主电路与接插件座连接，外部传感器与接插件插头连接，接插件座和接插件插头的连接为电气连接，从而将设备主电路与外部传感器连通，实现对外部传感器信号的接收，并对信号进行调理，处理以及信号通讯，完成整个物联网设备的功能。而且电源控制电路的电源输出端与接插件座连接，为接插件座供电，外部传感器与接插件插头通过电缆连接，从而为外部传感器供电。 [0019] 图1为实施例1提供的基于电源控制的低功耗物联网设备的整体结构布置图； [0020] 图2为实施例1提供的电源保持单元的元器件连接图； [0021] 图3为实施例2提供的电源保持单元的元器件连接图； [0022] 图中：1‑设备壳体，2‑电池，3‑设备主电路，4‑电源控制电路，5‑接插件座，6‑接插件插头，7‑磁体，81‑磁场传感器，82‑电阻一，83‑三极管，84‑MOS管，91‑电阻二，92‑干簧管，93‑MOS管二。 具体实施方式[0023] 下面结合附图对本实用新型做详细具体的说明。 [0024] 实施例1 [0025] 本实施例提供的基于电源控制的低功耗物联网设备的整体结构如图1所示，包括设备壳体1、外部传感器(图中未画出)以及设置于设备壳体内的电池2和设备主电路3。物联网设备的外部传感器是用于监测外部环境信号的传感器，不同功能的物联网设备所对应的外部传感器也不同，此处不详细介绍。电池和设备主电路连接，设备主电路和外部传感器连接，通过电池为整个物联网设备供电，通过外部传感器监测信号数据，通过设备主电路实现数据的采集、存储和通讯。 [0026] 本实施例中电池可以采用锂离子、锂聚合物等充电电池，也可以采用一次性锂亚电池或者其他锂电池。 [0027] 本实施例中电池和设备主电路之间连接有电源控制电路4，对设备主电路的供电进行控制。具体地，电源控制电路包括依次连接的电源输入端、电源保持单元和电源输出端，电池与电源输入端连接，设备主电路与电源输出端连接。供电从电源输入端输入，并从电源输出端输出。 [0028] 本实施例中电源保持单元通过感知磁场控制整个电路的连通和断开，为了方便电源保持单元感知磁场，本实施例中在设备壳体上设置有接插件座5，接插件座配套连接有接插件插头6，接插件插头内嵌入安装有磁体7，当接插件插头与接插件座连接时，电源保持单元感知磁体产生的磁场并连通，从而连通电池和设备主电路。具体地，电源控制电路位于设备壳体内靠近接插件座处，以便感知接插件插头上的磁体产生的磁场。 [0029] 本实施例中电源保持单元包括磁场传感器81、电阻一82、三极管83和MOS管一84，其中磁场传感器串联连接于电源输入端和三极管发射极之间，磁场传感器与电阻一并联连接于电源输入端和三极管基极之间，三极管的集电极连接于MOS管一的栅极上，MOS管一的源极和漏级分别与电源输入端和电源输出端连接，如图2所示。具体地，磁场传感器的供电端正极和电源输入端连接，负极接地，磁场传感器的输出端接到三极管的基极实现对三极管的可控制。 [0030] 当接插件插头未与接插件座连接时，磁场传感器感知的磁场低于限值，则输出低电平，三极管关断，MOS管一在电阻一的作用下也关断，电源保持单元断开，此时电源输入端和电源输出端断开；当接插件插头与接插件座连接时，磁场传感器感知的外部磁场(接插件插头上磁体的磁场)高于限值，并输出高电平，三极管导通，MOS管一在三极管的控制下导通，电源保持单元连通，从而连通电源输入端和电源输出端。 [0031] 具体地，磁场传感器为低功耗的霍尔开关传感器，该传感器静态电流低，通常在1ua左右，因此其工作的时候几乎不耗电。电阻一的电阻大小为500KΩ‑3MΩ，电流消耗小。 [0032] 本实施例中设备主电路与接插件座连接，外部传感器与接插件插头连接，接插件座和接插件插头的连接为电气连接(还包括物理结构上的连接)，从而将设备主电路与外部传感器连通，实现对外部传感器信号的接收，并对信号进行调理，处理以及信号通讯，完成整个物联网设备的功能。电源控制电路的输出端与接插件座连接，为接插件座供电，具体地，外部传感器与接插件插头通过电缆连接，从而为外部传感器供电。 [0033] 本实施例中提供的基于电源控制的低功耗物联网设备在不插上接插件插头时，整个电路完全断电，当插上后电路实现对设备主电路供电。 [0034] 实施例2 [0035] 本实施例提供的基于电源控制的低功耗物联网设备的整体结构与实施例1基本一致，其区别仅在于电源保持单元不同，本实施例中电源保持单元包括电阻二91、干簧管92和MOS管二93，电阻二串联连接于MOS管二的栅极上并连接至电源输入端，干簧管为常开型，干簧管的一端接地，干簧管的另一端与MOS管二的栅极连接，MOS管二的源极和漏级分别与电源输入端和电源输出端连接，如图3所示；当接插件插头与接插件座连接时，干簧管导通，使MOS管二也导通，电源保持单元连通。干簧管未感知到磁场时，干簧管关闭，MOS管在电阻二的作用下关闭，完全无电流消耗。电阻二的电阻大小为100KΩ‑2MΩ，优选1MΩ。 |
||||||
