一种微功耗的RTU系统的制作方法

本发明涉及远程终端控制领域，特别指一种微功耗的rtu系统。

背景技术：

rtu的中文全称为远程终端控制系统，负责对现场信号、工业设备的监测和控制。rtu是远程测控系统中的关键设备，承担数据采集处理、存储以及转发的重要任务，起着上传下达的纽带作用。

由于rtu具有监测点分布广，且工作环境恶劣的特点，很多工作环境不易布线导致无市电供应，只能采取蓄电池进行供电。而传统的rtu由于采用2g/4g/nb-iot的无线通信技术，具有较高的通信的灵活性，但是存在功耗高的缺点，使得蓄电池需要经常性的维护，进而提高了远程监测的成本。

因此，如何降低rtu的功耗，成为一个叩待解决的问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题，在于提供一种微功耗的rtu系统，实现降低rtu的功耗。

本发明是这样实现的：一种微功耗的rtu系统，包括一电源模块、一无线通信模块、一mcu以及一远程终端组；所述电源模块包括一电源输入单元、一2g/4g供电单元、一nb-iot供电单元以及一mcu供电单元；

所述电源输入单元的输出端分别与所述2g/4g供电单元以及nb-iot供电单元的输入端连接；所述2g/4g供电单元以及nb-iot供电单元的输出端均与所述无线通信模块的输入端连接；所述mcu供电单元的输入端与所述nb-iot供电单元的输出端连接，输出端与所述mcu的输入端连接；所述无线通信模块以及远程终端组均分别与所述mcu连接。

进一步地，所述电源输入单元包括一电源输入端con1、一磁珠fb1、一磁珠fb2、一保险丝fuse1、一保护管d5、一二极管d3、一二极管d4、一电解电容c9、一电容c10、一电容c11以及一电阻r19；

所述电源输入端con1的一端与磁珠fb1连接，另一端与磁珠fb2连接；所述磁珠fb2接地；所述保险丝fuse1的一端与磁珠fb1连接，另一端分别与所述保护管d5以及二极管d3的输入端连接；所述保护管d5接地；所述二极管d3的输出端分别与电解电容c9、电阻r19以及二极管d4的输入端连接；所述电解电容c9接地；所述电阻r19与nb-iot供电单元连接；所述二极管d4的输出端分别与电容c10、电容c11以及2g/4g供电单元连接；所述电容c10以及电容c11均接地。

进一步地，所述2g/4g供电单元包括一电源芯片u2、一电阻r15、一电阻r16、一电阻r17、一电阻r18、一电阻r20、一电容c8、一电容c12、一固态电容c13、一电容c14、一电容c15、一电容c16、一电容c17、一电容c18、一电阻r15、一电阻r16、一电阻r17、一电阻r18、一电阻r20、一二极管d2以及一电感l3；

所述电源芯片u2的vin端与电源输入单元连接；所述电源芯片u2的en端分别与电阻r16以及电阻r17连接，所述电阻r17接地；所述电容c14的一端与电源芯片u2的ss端连接，另一端接地；所述电容c8的一端与电源芯片u2的boot端连接，另一端分别与所述电源芯片u2的ph端、二极管d2的输出端以及电感l3连接；所述二极管d2的输入端与电源芯片u2的gnd端连接后接地；所述电源芯片u2的comp端分别与电容c17以及电容c18连接；所述电容c17接地；所述电阻r20的一端与所述电容c18连接，另一端接地；所述电源芯片u2的vsns端分别与电阻r15以及电阻r18连接；所述电阻r18接地；所述电阻r15分别与电感l3、固态电容c13、电容c12、电容c15、电容c16以及无线通信模块连接；所述固态电容c13、电容c12、电容c15以及电容c16均接地。

进一步地，所述nb-iot供电单元包括一电源芯片u3、一电容c21、一电容c22、一电容c23、一电容c27、一电阻r21、一电阻r22、一电阻r23、一电阻r24以及一电感l4；

所述电源芯片u3的pvin端分别与电阻r22、电容c21、电容c22以及电源输入单元连接，所述电容c21以及电容c22均接地；所述电源芯片u3的en端与电阻r22连接；所述电容c27的一端与电源芯片u3的ss/tr端连接，另一端接地；所述电源芯片u3的def端、fsw端、pgnd端、agnd端以及etpad端均接地；所述电感l4的一端与电源芯片u3的sw1端、sw2端以及sw3端连接，另一端分别与所述电阻r21、电阻r23、电容c23、电源芯片u3的vos端、无线通信模块以及mcu供电单元连接；所述电源芯片u3的pg端与电阻r23连接；所述电源芯片u3的fb端分别与电阻r21以及电阻r24连接；所述电阻r24以及电容c23均接地。

进一步地，所述mcu供电单元包括一线性稳压芯片u4、一电容c19、一电容c20、一电容c24、一电容c25以及一电容c26；

所述线性稳压芯片u4的vin端以及vin2端分别与电容c24、电容c25、电容c26以及nb-iot供电单元连接；所述电容c24、电容c25以及电容c26均接地；所述线性稳压芯片u4的gnd端接地；所述线性稳压芯片u4的vout端分别与电容c19、电容c20以及mcu连接；所述电容c19以及电容c20均接地。

进一步地，所述无线通信模块包括一nb-iot通信单元以及一2g/4g通信单元；

所述nb-iot通信单元的一端与所述nb-iot供电单元连接，另一端与所述mcu连接；所述2g/4g通信单元的一端与所述2g/4g供电单元连接，另一端与所述mcu连接。

进一步地，所述远程终端组包括复数个系统终端、一485通信单元以及复数个外部终端；所述系统终端与所述mcu连接；所述485通信单元的一端与所述mcu连接，另一端与所述外部终端连接。

本发明的优点在于：通过将所述电源模块划分为电源输入单元、2g/4g供电单元、nb-iot供电单元以及mcu供电单元，实现高功耗的2g/4g供电单元独立供电、低功耗的nb-iot供电单元以及mcu供电单元独立供电，进而降低了所述一种微功耗的rtu系统的整体功耗。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1是本发明一种微功耗的rtu系统的电路原理框图。

图2是本发明电源模块的电路图。

图3是本发明485通信单元的电路图。

图4是本发明外部终端连接mcu的电路图。

具体实施方式

请参照图1至图4所示，本发明一种微功耗的rtu系统的较佳实施例，包括一电源模块、一无线通信模块、一mcu以及一远程终端组；所述电源模块用于给所述无线通信模块以及mcu供电，所述无线通信模块用于与所述mcu通信，所述远程终端组用于远程监测；所述电源模块包括一电源输入单元、一2g/4g供电单元、一nb-iot供电单元以及一mcu供电单元；通过将所述电源模块划分为电源输入单元、2g/4g供电单元、nb-iot供电单元以及mcu供电单元，实现高功耗的2g/4g供电单元独立供电、低功耗的nb-iot供电单元以及mcu供电单元独立供电，进而降低了所述一种微功耗的rtu系统的整体功耗；所述mcu的型号为msp430f5438a。

所述电源输入单元的输出端分别与所述2g/4g供电单元以及nb-iot供电单元的输入端连接；所述2g/4g供电单元以及nb-iot供电单元的输出端均与所述无线通信模块的输入端连接；所述mcu供电单元的输入端与所述nb-iot供电单元的输出端连接，输出端与所述mcu的输入端连接；所述无线通信模块以及远程终端组均分别与所述mcu连接。

所述电源输入单元包括一电源输入端con1、一磁珠fb1、一磁珠fb2、一保险丝fuse1、一保护管d5、一二极管d3、一二极管d4、一电解电容c9、一电容c10、一电容c11以及一电阻r19；所述电源输入单元用于给所述2g/4g供电单元、nb-iot供电单元以及mcu供电单元供电，并且提供电路保护；

所述电源输入端con1的一端与磁珠fb1连接，另一端与磁珠fb2连接；所述磁珠fb2接地；所述保险丝fuse1的一端与磁珠fb1连接，另一端分别与所述保护管d5以及二极管d3的输入端连接；所述保护管d5接地；所述二极管d3的输出端分别与电解电容c9、电阻r19以及二极管d4的输入端连接；所述电解电容c9接地；所述电阻r19与nb-iot供电单元连接；所述二极管d4的输出端分别与电容c10、电容c11以及2g/4g供电单元连接；所述电容c10以及电容c11均接地。

所述2g/4g供电单元包括一电源芯片u2、一电阻r15、一电阻r16、一电阻r17、一电阻r18、一电阻r20、一电容c8、一电容c12、一固态电容c13、一电容c14、一电容c15、一电容c16、一电容c17、一电容c18、一电阻r15、一电阻r16、一电阻r17、一电阻r18、一电阻r20、一二极管d2以及一电感l3；所述电源芯片u2的型号为tps54331，tps54331芯片是一款28v，3a非同步降压转换器，集成了低rds(on)高端mosfet，为了提高轻载时的效率，自动激活脉冲跳跃eco模式功能；此外，1μa关断电源电流允许器件用于电池供电应用。

所述电源芯片u2的vin端与电源输入单元连接；所述电源芯片u2的en端分别与电阻r16以及电阻r17连接，所述电阻r17接地；所述电容c14的一端与电源芯片u2的ss端连接，另一端接地；所述电容c8的一端与电源芯片u2的boot端连接，另一端分别与所述电源芯片u2的ph端、二极管d2的输出端以及电感l3连接；所述二极管d2的输入端与电源芯片u2的gnd端连接后接地；所述电源芯片u2的comp端分别与电容c17以及电容c18连接；所述电容c17接地；所述电阻r20的一端与所述电容c18连接，另一端接地；所述电源芯片u2的vsns端分别与电阻r15以及电阻r18连接；所述电阻r18接地；所述电阻r15分别与电感l3、固态电容c13、电容c12、电容c15、电容c16以及无线通信模块连接；所述固态电容c13、电容c12、电容c15以及电容c16均接地。

所述nb-iot供电单元包括一电源芯片u3、一电容c21、一电容c22、一电容c23、一电容c27、一电阻r21、一电阻r22、一电阻r23、一电阻r24以及一电感l4；所述电源芯片u3的型号为tps62150rgtr，具有低功耗的优点；

所述电源芯片u3的pvin端分别与电阻r22、电容c21、电容c22以及电源输入单元连接，所述电容c21以及电容c22均接地；所述电源芯片u3的en端与电阻r22连接；所述电容c27的一端与电源芯片u3的ss/tr端连接，另一端接地；所述电源芯片u3的def端、fsw端、pgnd端、agnd端以及etpad端均接地；所述电感l4的一端与电源芯片u3的sw1端、sw2端以及sw3端连接，另一端分别与所述电阻r21、电阻r23、电容c23、电源芯片u3的vos端、无线通信模块以及mcu供电单元连接；所述电源芯片u3的pg端与电阻r23连接；所述电源芯片u3的fb端分别与电阻r21以及电阻r24连接；所述电阻r24以及电容c23均接地。

所述mcu供电单元包括一线性稳压芯片u4、一电容c19、一电容c20、一电容c24、一电容c25以及一电容c26；所述线性稳压芯片u4的型号为mcp1702t-3302e/mb，用于稳定输出的电压；

所述线性稳压芯片u4的vin端以及vin2端分别与电容c24、电容c25、电容c26以及nb-iot供电单元连接；所述电容c24、电容c25以及电容c26均接地；所述线性稳压芯片u4的gnd端接地；所述线性稳压芯片u4的vout端分别与电容c19、电容c20以及mcu连接；所述电容c19以及电容c20均接地。

所述无线通信模块包括一nb-iot通信单元以及一2g/4g通信单元；nb-iot是iot领域一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网(lpwan)；nb-iot支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。所述nb-iot通信单元用于与所述mcu进行通信，在具体实施时，只要从现有技术中选择能实现此功能的nb-iot通信单元即可，并不限于何种型号，这是本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可获得的。所述2g/4g通信单元用于与所述mcu进行通信，在具体实施时，只要从现有技术中选择能实现此功能的2g/4g通信单元即可，并不限于何种型号，这是本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可获得的。

所述nb-iot通信单元的一端与所述nb-iot供电单元连接，另一端与所述mcu连接；所述2g/4g通信单元的一端与所述2g/4g供电单元连接，另一端与所述mcu连接。

所述远程终端组包括复数个系统终端、一485通信单元以及复数个外部终端；所述系统终端与所述mcu连接；所述485通信单元的一端与所述mcu连接，另一端与所述外部终端连接。所述外部终端包括复位电路、状态指示电路、震荡电路、电量检测电路等。所述485通信单元用于与所述mcu以及外部终端进行通信，在具体实施时，只要从现有技术中选择能实现此功能的485通信单元即可，并不限于何种型号，这是本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可获得的。

本发明工作原理：

所述电源模块将输入的电源分为两路，一路通过所述2g/4g供电单元给2g/4g通信单元供电，另一路通过所述nb-iot供电单元给nb-iot通信单元供电，且所述nb-iot供电单元通过mcu供电单元给所述mcu供电，以分离高功耗电路和低功耗电路，并通过所述mcu设置定时器对所述2g/4g供电单元进行定时休眠，以达到进一步降低功耗；所述nb-iot通信单元以及2g/4g通信单元与所述mcu通信；所述mcu通过所述远程终端组进行远程监测。

综上所述，本发明的优点在于：通过将所述电源模块划分为电源输入单元、2g/4g供电单元、nb-iot供电单元以及mcu供电单元，实现高功耗的2g/4g供电单元独立供电、低功耗的nb-iot供电单元以及mcu供电单元独立供电，进而降低了所述一种微功耗的rtu系统的整体功耗。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。