一种零压差的物联网水表电源控制电路及控制方法与流程

1.本发明涉及物联网水表技术领域，尤其涉及一种零压差的物联网水表电源控制电路及控制方法。


背景技术：

2.在物联网应用于水表电源控制中，应用的控制电路多采电池给物联网的水表进行供电，通信模组在工作过程中，因为突然上电，一般会有瞬间大电流通电，而瞬间的大电流通电使电源稳定性变差，容易出现电压降低，甚至是大幅下降的情况，从而进一步地影响到mcu或其他传感器的可靠性和稳定性。
3.目前的电源控制电路可参照图1所示，所述nb通信模组电源vnb通过二极管与电池接口vbat电连接，所述单片机电源vmcu通过二极管与电池接口vbat连接，所述电池接口vbat、nb通信模组电源vnb和单片机电源vmcu均通过电阻分别与单片机电压采样端口vad和单片机电源控制端口con连接。然而，该电路不具备掉电检测及掉电报警功能，且vbat到vnb进行二极管隔离，在nb通讯瞬间存在0.3-0.5v电压差。
4.因此，为了提高和保证单片机电源vcc这块的电源稳定，避免出现vcc电压拉低的情况以及附带造成mcu或传感器的可靠性和稳定性下降的情况，本技术提出了一种零压差的物联网水表电源控制电路及控制方法。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明提供了一种零压差的物联网水表电源控制电路及控制方法，解决了背景技术中提出的问题。
6.为了实现上述目的，一方面，本发明提供一种零压差的物联网水表电源控制电路，包括电池接口vbat、nb通信模组电源vnb、单片机电源vmcu、单片机电压采样端口vad和单片机电源控制端口con，其特征在于，所述控制电路还包括：mos管q1、三极管q4、三极管q5以及法拉电容c1，其中，
7.所述电池接口vbat通过mos管q1与法拉电容c1连接至电池的负极；
8.所述单片机电压采样端口vad通过电阻r3连接至负极，且所述单片机电压采样端口vad通过电阻r1与三极管q4连接；
9.所述三极管q4通过电阻r2与mos管连接，且所述三极管q4与所述三极管q5连接；
10.所述单片机电源vmcu与nb通信模组电源vnb之间设置有电源检测模块。
11.优选地，所述三极管q4包括相互连接的三极管q4_1和三极管q4_2，所述三极管q4_1为npn型三极管，所述三极管q4_2为pnp型三极管。
12.优选地，所述三极管q4_2的集电极通过电阻r1与单片机电压采样端口vad连接，所述三极管q4_2的发射极与电池接口vbat以及mos管q1连接，所述三极管q4_2的基极通过一电阻与三极管q4_1的集电极连接，且所述三极管q4_2的基极与发射极之间并联有一电阻；
13.所述三极管q4_1的基极通过一电阻连接至三极管q5和单片机电源控制端口con，
所述三极管q4_1的基极与发射极之间并联有一电阻，且所述三极管q4_1的发射极通过电阻r2与mos管q1连接。
14.优选地，所述三极管q5包括三极管q5_1和三极管q5_2，所述三极管q5_1为pnp型三极管，所述三极管q5_2为npn型三极管。
15.优选地，所述三极管q5_1的发射极通过电阻r2与mos管q1连接，所述三极管q5_1的的基极通过一电阻与所述单片机电源控制端口con连接，所述三极管q5_1的集电极与所述三极管q5_2的基极通过一电阻连接；
16.所述三极管q5_2的基极与发射极之间并联有一电阻，所述三极管q5_2的集电极与mos管q1实现连接。
17.优选地，电阻r1的电阻值为1kω，电阻r2的电阻为1kω，电阻r3的电阻值为1.5kω。
18.优选地，所述法拉电容c1的电容量为1f。
19.优选地，所述nb通信模组电源vnb以及所述单片机电源vmcu分别通过电容c15和电容c16连接到电池负极。
20.另一方面，本技术还提供一种零压差的物联网水表电源控制电路及控制方法，包括以下步骤：
21.s1：将电池接口vbat接上电池，单片机电源控制端口con的初始为低电平，将q5三极管处于截止状态，mos管q1的1脚栅极电平为低，mos管完全导通，电池接口vbat＝nb通信模组电源vnb，nb通信模组电源vnb通讯时无电压差；
22.s2：检测电池的电压，单片机将单片机电源控制端口con置为高电平，将q5_1、q5_2三极管全部导通，mos管q1的1脚栅极电平为高，mos管q1完全截止，通过q1内部的二极管将电池和发拉电容c1隔离开；
23.s3：同时将q4_1、q4_2三极管也导通，将电池接口vbat直接连接采样电阻，单片机通过单片机电压采样端口vad采样电池电压；mos管q1完全截止时，通过mos管q1内源级到漏级的二极管继续给nb通信模组电源vnb和单片机电源vmcu供电；
24.s4：当单片机通过单片机电压采样端口vad检测到电池掉电时，通过法拉电容c1给nb通信模组电源vnb和单片机电源vmcu供电，同时单片机控制nb通信模组电源vnb上报掉电报警。
25.与现有技术相比，本发明的有益效果是：该零压差的物联网水表电源控制电路及控制方法，通过mos管q1内源级到漏级的二极管继续给nb通信模组电源vnb和单片机电源vmcu供电；当单片机通过单片机电压采样端口vad检测到电池掉电时，通过法拉电容c1给nb通信模组电源vnb和单片机电源vmcu供电，同时单片机控制nb通信模组电源vnb上报掉电报警，从而保障了工作的可靠性，使得在nb通信模组电源vnb通讯瞬间时，nb通信模组电源vnb和单片机电源vmcu无电压差，保证整个系统工作的稳定性，达到了提高和保证单片机电源vcc这块的电源稳定的效果，避免了vcc电压拉低的情况，保障了mcu或传感器的可靠性和稳定性。
附图说明
26.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施
例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
27.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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。
28.图1为现有技术中电源控制线路图；
29.图2为本发明电池电源控制电路图。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
31.实施例：参照图2，一种零压差的物联网水表电源控制电路，包括电池接口vbat、nb通信模组电源vnb、单片机电源vmcu、单片机电压采样端口vad和单片机电源控制端口con，所述控制电路还包括：mos管q1、三极管q4、三极管q5以及法拉电容c1。
32.具体实施过程中，所述电池接口vbat通过mos管q1与法拉电容c1连接至电池的负极；所述单片机电压采样端口vad通过电阻r3连接至负极，且所述单片机电压采样端口vad通过电阻r1与三极管q4连接；所述三极管q4通过电阻r2与mos管连接，且所述三极管q4与所述三极管q5连接；所述单片机电源vmcu与nb通信模组电源vnb之间设置有电源检测模块。
33.在具体实施过程中，电源检测模块u5可参照现有技术在此不详细阐述。该三极管q4和三极管q5均为由两个三极管串联的三极管组，其中，参见图2所示，在具体实施过程中，所述三极管q4包括相互连接的三极管q4_1和三极管q4_2，所述三极管q4_1为npn型三极管，所述三极管q4_2为pnp型三极管；所述三极管q5包括三极管q5_1和三极管q5_2，所述三极管q5_1为pnp型三极管，所述三极管q5_2为npn型三极管。
34.在具体实施过程中，所述三极管q4_2的集电极通过电阻r1与单片机电压采样端口vad连接，所述三极管q4_2的发射极与电池接口vbat以及mos管q1连接，所述三极管q4_2的基极通过一电阻与三极管q4_1的集电极连接，且所述三极管q4_2的基极与发射极之间并联有一电阻；所述三极管q4_1的基极通过一电阻连接至三极管q5和单片机电源控制端口con，所述三极管q4_1的基极与发射极之间并联有一电阻，且所述三极管q4_1的发射极通过电阻r2与mos管q1连接。
35.同时，具体实施过程中，所述三极管q5_1的发射极通过电阻r2与mos管q1连接，所述三极管q5_1的的基极通过一电阻与所述单片机电源控制端口con连接，所述三极管q5_1的集电极与所述三极管q5_2的基极通过一电阻连接；所述三极管q5_2的基极与发射极之间并联有一电阻，所述三极管q5_2的集电极与mos管q1实现连接。
36.在具体实施过程中，电阻r1的电阻值为1kω，电阻r2的电阻为1kω，电阻r3的电阻值为1.5kω。所述法拉电容c1的电容量为1f。而对于三极管q4_1和三极管q4_2、三极管q5_1和三极管q5_2之间连接时所连接的电阻均为一个负载电阻，其阻值大小可根据实际情况选取相应的组织，在此不详细阐述。
37.另外，在具体实施过程中，所述nb通信模组电源vnb以及所述单片机电源vmcu分别
通过电容c15和电容c16连接到电池负极。电池接口vbat和nb通信模组电源vnb通过二极管隔离。nb通信模组电源vnb的通讯瞬间电池接口vbat到nb通信模组电源vnb无电压差。电池接口vbat用于与电池连接，从而给整体电路进行供电。
38.另外，本技术还公开了一种零压差的物联网水表电源控制方法，包括以下步骤：
39.s1：将电池接口vbat接上电池，单片机电源控制端口con的初始为低电平，将q5三极管处于截止状态，mos管q1的1脚栅极电平为低，mos管完全导通，电池接口vbat＝nb通信模组电源vnb，nb通信模组电源vnb通讯时无电压差；
40.s2：检测电池的电压，单片机将单片机电源控制端口con置为高电平，将q5_1、q5_2三极管全部导通，mos管q1的1脚栅极电平为高，mos管q1完全截止，通过q1内部的二极管将电池和发拉电容c1隔离开；
41.s3：同时将q4_1、q4_2三极管也导通，将电池接口vbat直接连接采样电阻，单片机通过单片机电压采样端口vad采样电池电压；mos管q1完全截止时，通过mos管q1内源级到漏级的二极管继续给nb通信模组电源vnb和单片机电源vmcu供电；
42.s4：当单片机通过单片机电压采样端口vad检测到电池掉电时，通过法拉电容c1给nb通信模组电源vnb和单片机电源vmcu供电，同时单片机控制nb通信模组电源vnb上报掉电报警。
43.工作原理：将电池接口vbat接上电池，单片机电源控制端口con的初始为低电平，将q5三极管处于截止状态，mos管q1的1脚栅极电平为低，mos管完全导通，电池接口vbat＝nb通信模组电源vnb，nb通信模组电源vnb通讯时无电压差；电池的电压，单片机将单片机电源控制端口con置为高电平，将q5_1、q5_2三极管全部导通，mos管q1的1脚栅极电平为高，mos管q1完全截止，通过q1内部的二极管将电池和发拉电容c1隔离开；同时将q4_1、q4_2三极管也导通，将电池接口vbat直接连接采样电阻，单片机通过单片机电压采样端口vad采样电池电压；mos管q1完全截止时，通过mos管q1内源级到漏级的二极管继续给nb通信模组电源vnb和单片机电源vmcu供电；当单片机通过单片机电压采样端口vad检测到电池掉电时，通过法拉电容c1给nb通信模组电源vnb和单片机电源vmcu供电，同时单片机控制nb通信模组电源vnb上报掉电报警。
44.需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
45.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。