一种用于仪器功耗管理的电源装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于仪器功耗管理的电源装置，该电源装置包括电源控制模块、蓄电池、太阳能控制器和数据采集仪，电源控制模块将蓄电池输出的不稳定电压转换为稳定电压为仪器供电，并将采集的仪器的能耗信息发送给数据采集仪，太阳能控制器为蓄电池充电，并将蓄电池的充电信息发送给数据采集仪，数据采集仪根据接收到的信息计算出合适的采样周期，并能够向所述电源控制模块发送开机或关机指令，强行要求电源控制模块开启或关闭输出电源。本实用新型不仅实现了电源电量的有效利用，通过自动调整测试周期，最大限度的保证了仪器进行数据监测分析的连续性，而且解决了在仪器处于空闲状态时电能耗费的技术问题，节约了能源。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本申请涉及仪器功耗管理【技术领域】，特别涉及一种用于仪器功耗管理的电源装 置。 -种用于仪器功耗管理的电源装置
【背景技术】
[0002] 现今社会，许多仪器是按一定的设定周期运行的，例如对水环境进行检测的水质 分析仪等，其仪器的正常工作时间不超过一小时，而大部分时间，仪器是处于没必要的浪费 电量的空闲时间。而这些仪器的运行都是靠电能提供动力的，在电力资源如此紧张的现在， 这些仪器无疑对电力资源存在着很大的浪费。
[0003] 而且，现有的仪器大部分都用普通的开关电源（220V交流转直流）来进行供电的， 而当在野外、湖泊等无交流电的环境下应用时，就换为由太阳能对蓄电池充电来进行供电， 但是当遇到连续的阴雨天或者日照条件不是很充裕的环境时，现有的仪器无法连续不间断 运行的问题就暴露出来了，仪器在使用一段时间后由于电能供应不足将会停止运行，导致 数据无法连续检测分析等。
[0004] 基于上述现有技术存在的缺点，如何提供一种用于仪器功耗管理的电源装置，能 够根据具体情况来自动调控工作周期，对仪器的供电情况进行管理，最大限度的保证仪器 不间断运行，是本领域人员急需解决的问题。 实用新型内容
[0005] 为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于仪器功耗管理的电源装置，所 述电源装置能够根据具体情况来自动调控工作周期，对仪器的供电情况进行管理，最大限 度的保证仪器不间断运行。
[0006] 为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
[0007] -种用于仪器功耗管理的电源装置，包括：电源控制模块、蓄电池、太阳能控制器 和数据采集仪；
[0008] 所述电源控制模块，用于为仪器进行供电，并计算出仪器的能耗信息，同时将计算 出的能耗信息发送给所述数据采集仪；
[0009] 所述蓄电池，用于为所述电源控制模块进行供电；
[0010] 所述太阳能控制器，用于为所述蓄电池充电，并将充电信息发送给数据采集仪；
[0011] 所述数据采集仪，用于接收由电源控制模块以及太阳能控制器发送的信息并根据 接收到的信息计算出采样周期。
[0012] 优选的，所述电源控制模块与所述数据采集仪之间、所述太阳能控制器与所述数 据采集仪之间是通过485总线进行连接的。
[0013] 优选的，所述电源控制模块包括：单片机控制器、电源稳压模块、串口通信模块和 AD采集转换模块；
[0014] 所述单片机控制器，用于控制整个电源控制模块的运行，并与所述数据采集仪之 间进行通信；
[0015] 所述电压稳压模块，用于根据所述单片机的控制对电压进行稳定，将稳定电压的 电能输送给仪器进行供电；
[0016] 所述AD采集转换模块，用于采集每个输出通道的电压值和电流值，并计算出仪器 的能耗信息；
[0017] 所述串口通信模块，用于与所述数据采集仪进行通信，将AD采集转换模块计算出 的仪器的能耗信息发送给数据采集仪。
[0018] 优选的，所述电源稳压模块有4个，分别对应5V、12V、24V、36V，分别用于根据所述 单片控制器的控制将电能转换成相应电压下的电能。
[0019] 优选的，所述蓄电池为铅酸蓄电池。
[0020] 优选的，所述实时充电信息包括所述蓄电池的实时电量以及充电电压。
[0021 ] 优选的，所述能耗信息为仪器工作一次所耗费的蓄电池的电量。
[0022] 优选的，所述充电信息为所述蓄电池前一天的充电电量。
[0023] 优选的，所述能耗信息为仪器前一天工作所耗费的蓄电池的电量。
[0024] 优选的，所述数据采集仪进一步包括向所述电源控制模块发送开机或关机指令， 强行要求电源控制模块开启或关闭输出电源。
[0025] 本实用新型实施例中，以数据采集仪为核心，通过接收由电源控制模块发送的仪 器能耗信息、太阳能控制器发送的蓄电池的实时充电信息以及仪器发送的分析数据等信 息，并根据接收到的数据计算出合适的采样周期，此外，数据采集仪在接收到仪器发送的分 析数据后，向所述电源控制模块发送关机指令，强行要求电源控制模块关闭输出电源，并根 据采样周期，在进行下一次工作前向所述电源控制模块发送开机指令，强行要求电源控制 模块开启输出电源。因此，本实用新型不仅实现了电源电量的有效利用，能够根据前一天的 太阳能充电量和仪器功耗，自动调整测试周期，最大限度的保证了仪器进行数据监测分析 的连续性，而且解决了在仪器处于空闲状态时电能耗费的现有技术问题，节约了能源。
【专利附图】
【附图说明】
[0026] 为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需 要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获 得其他的附图。
[0027] 图1是本申请提供的一种用于仪器功耗管理的仪器电源装置结构示意图；
[0028] 图2是本申请提供的一种电源控制模块的结构示意图。
【具体实施方式】
[0029] 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，所描述的实施例仅仅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所有其他 实施例，都属于本申请保护的范围。
[0030] 实施例一
[0031] 本实用新型提供了一种仪器电源装置，参见图1所示，图1为本申请提供的一种 仪器电源装置结构示意图，该电源装置包括：电源控制模块101、蓄电池102、太阳能控制器 103和数据采集仪104。
[0032] 电源控制模块101，用于控制电源为仪器进行供电，并采集仪器的能耗信息，同时 将采集到的能耗信息发送给所述数据采集仪104,能耗信息为仪器工作一次所耗费的电源 电量。
[0033] 参见图2所示，图2为本申请提供的一种电源控制模块101的结构示意图，电源控 制模块101包括：单片机控制器201、电源稳压模块202、AD采集转换模块203和串口通信 模块204。
[0034] 单片机控制器201，用于控制整个电源控制模块的运行，并与数据采集仪之间进行 通信。
[0035] 具体的，单片机控制器201负责整个电源控制模块的运行，包括打开或关闭电压 稳压模块202用于控制给仪器供电，并且与数据采集仪进行通信。
[0036] 电压稳压模块202,用于根据单片机控制器201的控制对电压进行稳定，将稳定电 压的电能输送给仪器进行供电。
[0037] 具体的，所述电源稳压模块有4个，分别对应5V、12V、24V、36V，分别用于根据所述 单片控制器的控制将电能转换成相应电压下的电能。
[0038] AD采集转换模块203,用于采集每个输出通道的电压值和电流值，并计算出仪器 的能耗信息。
[0039] 串口通信模块204,用于与数据采集仪进行通信，将AD采集转换模块203计算出的 仪器的能耗信息发送给数据采集仪。
[0040] 具体的，串口通信模块204为一个TTL转485串口转换模块，通过485串行总线与 数据采集仪进行通信，将AD采集转换模块203计算出的仪器的能耗信息发送给数据采集 仪。
[0041] 蓄电池102,用于通过电源控制模块的控制为仪器进行供电，其中，蓄电池102可 以为铅酸蓄电池，在此不做限定，可以根据具体情况进行选择。
[0042] 太阳能控制器103,用于为蓄电池102进行充电，并将蓄电池102的充电信息，即蓄 电池的实时电量以及充电电压发送给数据采集仪104。
[0043] 数据采集仪104,用于接收由电源控制模块101以及太阳能控制器103发送的信息 并根据接收到的信息计算出采样周期，进一步包括向电源控制模块101发送开机或关机指 令，强行要求电源控制模块101开启或关闭输出电源。
[0044] 具体的，太阳能控制器103会将蓄电池102充电的电压、电流上传给数据采集仪 104,电源控制模块101计算出的仪器的能耗信息也会上传给数据采集仪104,数据采集仪 104会记录仪器的开启和关闭时间。
[0045] 电源控制模块利用公式：功耗=电压X电流，即Pn=UnI n (η属于正整数)计算出仪 器在一次的工作过程中所消耗的电能，并将计算结果发送给数据采集仪104 ;
[0046] 其中，Ρη为仪器在第η次的工作过程中所消耗的电能，Un为仪器在第η次的工作 过程中的电压，Ι η为仪器在第η次的工作过程中的电流。
[0047] 数据采集仪104利用同样的原理去计算太阳能控制器103给蓄电池102充电的电 能，然后根据这两个计算出来的值，再计算出一个合适的周期控制仪器的工作周期。
[0048] 数据采集仪104的特点：能够接收来自发送方发送的数据信息，并根据接收到的 数据信息进行计算，根据电源的剩余电量以及电源的充电信息进行适时的调整，计算出合 适的采样周期，控制电源控制模块的101的开启或关闭，最大限度的节约电量；
[0049] 在本实施例中，电源控制模块101与数据采集仪104之间、太阳能控制器103与数 据采集仪104之间是通过485总线进行连接的，并通过485总线进行数据的传输。
[0050] 本实用新型实施例中，以数据采集仪为核心，通过接收由电源控制模块发送的仪 器能耗信息、太阳能控制器发送的蓄电池的实时充电信息以及仪器发送的分析数据等信 息，并根据接收到的数据计算出合适的采样周期，同时，数据采集仪在接收到仪器发送的分 析数据后，向所述电源控制模块发送关机指令，强行要求电源控制模块关闭输出电源，并根 据采样周期，在进行下一次工作前向所述电源控制模块发送开机指令，强行要求电源控制 模块开启输出电源。因此，本实用新型不仅实现了电源电量的有效利用，能够根据前一天的 太阳能充电量和仪器功耗，自动调整测试周期，最大限度的保证了仪器进行数据监测分析 的连续性，而且解决了在仪器处于空闲状态时电能耗费的现有技术问题，节约了能源。
[0051] 实施例二
[0052] 本实用新型还提供了另一种电源装置，该电源装置包括：电源控制模块、蓄电池、 太阳能控制器和数据采集仪。
[0053] 电源控制模块，用于控制电源为仪器进行供电，并采集仪器的能耗信息，同时将采 集到的能耗信息发送给所述数据采集仪，能耗信息为仪器前一天工作所耗费的蓄电池的电 量。
[0054] 具体的，电源控制模块包括：单片机控制器、电源稳压模块、AD采集转换模块和串 口通信模块。
[0055] 单片机控制器，用于控制整个电源控制模块的运行，并与数据采集仪之间进行通 ?目。
[0056] 具体的，单片机控制器负责整个电源控制模块的运行，包括打开或关闭电压稳压 模块用于控制给仪器供电，并且与数据采集仪进行通信。
[0057] 电压稳压模块，用于根据单片机的控制对电压进行稳定，将稳定电压的电能输送 给仪器进行供电。
[0058] 具体的，所述电源稳压模块有4个，分别对应5V、12V、24V、36V，分别用于根据所述 单片控制器的控制将电能转换成相应电压下的电能。
[0059] AD采集转换模块，用于采集每个输出通道的电压值和电流值，并计算出仪器的能 耗信息。
[0060] 串口通信模块，用于与数据采集仪进行通信，将AD采集转换模块计算出的仪器的 能耗信息发送给数据采集仪。
[0061] 具体的，串口通信模块为一个TTL转485串口转换模块，通过485串行总线与数据 采集仪进行通信，将AD采集转换模块计算出的仪器的能耗信息发送给数据采集仪。
[0062] 蓄电池，用于通过电源控制模块的控制为仪器进行供电，其中，蓄电池可以为铅酸 蓄电池，在此不做限定，可以根据具体情况进行选择。
[0063] 太阳能控制器，用于为蓄电池进行充电，并将蓄电池的充电信息，即蓄电池前一天 的充电电量发送给数据采集仪。
[0064] 数据采集仪，用于接收由电源控制模块以及太阳能控制器发送的信息并根据接收 到的信息计算出采样周期，进一步包括向电源控制模块发送开机或关机指令，强行要求电 源控制模块开启或关闭输出电源。
[0065] 具体的，太阳能控制器会将蓄电池充电的电压、电流上传给数据采集仪，电源控制 模块计算出的仪器的能耗信息也会上传给数据采集仪，数据采集仪会记录仪器的开启和关 闭时间。
[0066] 电源控制模块计算仪器前一天能耗信息，首先利用公式：功耗=电压X电流，即 Pn=UnIn (η属于正整数）计算出仪器每次工作所要耗费的电能；
[0067] 其中，Ρη为仪器在第η次的工作过程中所消耗的电能，Un为仪器在第η次的工作 过程中的电压，Ιη为仪器在第η次的工作过程中的电流；
[0068] 将仪器每次工作所耗费的电能进行相加求和，即利用公式：Ρ总zPi+PfPfPf··· +Pn，计算出仪器在前一天的工作过程中所消耗的电能，然后将计算结果发送给数据采集 仪。
[0069] 相同的，数据采集仪也利用同样的原理去计算太阳能控制器给蓄电池充电的电 能，然后根据这两个计算出来的值，再计算出一个合适的周期控制仪器的工作周期。
[0070] 数据采集仪的特点：能够接收来自发送方发送的数据信息，并根据接收到的数据 信息进行计算，根据电源的剩余电量以及电源的充电信息进行适时的调整，计算出合适的 采样周期，控制电源控制模块的开启或关闭，最大限度的节约电量。
[0071] 在本实施例中，电源控制模块与数据采集仪之间、太阳能控制器与数据采集仪之 间是通过485总线进行连接的，并通过485总线进行数据的传输。
[0072] 本实用新型实施例中，以数据采集仪为核心，通过接收由电源控制模块发送的仪 器能耗信息、太阳能控制器发送的蓄电池的充电信息以及仪器发送的分析数据等信息，并 根据接收到的数据计算出合适的采样周期，同时，数据采集仪在接收到仪器发送的分析数 据后，向所述电源控制模块发送关机指令，强行要求电源控制模块关闭输出电源，并根据采 样周期，在进行下一次工作前向所述电源控制模块发送开机指令，强行要求电源控制模块 开启输出电源。因此，本实用新型不仅实现了电源电量的有效利用，能够根据前一天的太阳 能充电量和仪器功耗，自动调整测试周期，最大限度的保证了仪器进行数据监测分析的连 续性，而且解决了在仪器处于空闲状态时电能耗费的现有技术问题，节约了能源。
[0073] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它 实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。
[0074] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请 将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。
【权利要求】
1. 一种用于仪器功耗管理的电源装置，其特征在于，包括：电源控制模块、蓄电池、太 阳能控制器和数据采集仪； 所述电源控制模块，用于为仪器进行供电，并计算出仪器的能耗信息，同时将计算出的 能耗信息发送给所述数据采集仪； 所述蓄电池，用于为所述电源控制模块进行供电； 所述太阳能控制器，用于为所述蓄电池充电，并将充电信息发送给数据采集仪； 所述数据采集仪，用于接收由电源控制模块以及太阳能控制器发送的信息并根据接收 到的信息计算出采样周期。
2. 根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，所述电源控制模块与所述数据采集 仪之间、所述太阳能控制器与所述数据采集仪之间是通过485总线进行连接的。
3. 根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，所述电源控制模块包括：单片机控制 器、电源稳压模块、AD采集转换模块和串口通信模块； 所述单片机控制器，用于控制整个电源控制模块的运行，并与所述数据采集仪之间进 行通信； 所述电压稳压模块，用于根据所述单片机的控制对电压进行稳定，将稳定电压的电能 输送给仪器进行供电； 所述AD采集转换模块，用于采集每个输出通道的电压值和电流值，并计算出仪器的能 耗信息； 所述串口通信模块，用于与所述数据采集仪进行通信，将AD采集转换模块计算出的仪 器的能耗信息发送给数据采集仪。
4. 根据权利要求3所述的电源装置，其特征在于，所述电源稳压模块有4个，分别对应 5V、12V、24V、36V，分别用于根据所述单片控制器的控制将电能转换成相应电压下的电能。
5. 根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，所述蓄电池为铅酸蓄电池。
6. 根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，所述充电信息包括所述蓄电池的实 时电量以及充电电压。
7. 根据权利要求6所述的电源装置，其特征在于，所述能耗信息为仪器工作一次所耗 费的蓄电池的电量。
8. 根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，所述充电信息为所述蓄电池前一天 的充电电量。
9. 根据权利要求8所述的电源装置，其特征在于，所述能耗信息为仪器前一天工作所 耗费的蓄电池的电量。
10. 根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，所述数据采集仪进一步包括向所述 电源控制模块发送开机或关机指令，强行要求电源控制模块开启或关闭输出电源。
【文档编号】G05B19/042GK203849575SQ201320788550
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年12月3日 优先权日:2013年12月3日
【发明者】丁代劲, 蔡志, 谢飞 申请人:力合科技（湖南）股份有限公司