一种低功耗监测电路及安防检测控制装置的制作方法

1.本发明涉及一种监控设备，尤其涉及一种低功耗监测电路及安防检测控制装置。


背景技术：

2.现有的安防监控警报产品，比如液位控制器，都设有一个专用的mcu芯片作为控制外围电路，连接mcu芯片与无线通讯模块，当外部感应开关采集到的数据发生变化时，通过处理器进行数据运算，并没有马上上传，而是暂时保存在设备中。而后台服务器则周期性的每隔一段时间主动连接设备，通过无线通讯模块发送、接收数据。
3.此种电路具有以下问题：
4.1、在使用无线通讯模块时，还要一个mcu芯片作为连接模块及控制外围电路，电路结构复杂，设备体积大；
5.2、mcu芯片及外部器件时刻检测感应开关采集数据，无法进入深睡眠状态，在只能使用干电池供电时，达不到降低功耗、提升续航能力，长时间使用目的。功耗的限制使得产品设计时许多功能被牺牲，功耗和续航时间更是直接关系到产品的可行性。因此，如何在减少元器件，降低功耗的前提下又能实现较高的运算能力，成为摆在各厂商面前的一道难题。
6.各厂商在推出各自的低功耗产品时，只能使用低功耗的mcu以及尽可能的减少外围元件的使用，现有的整合mcu芯片+无线通讯模块的方案始终无法实现低功耗，提升续航能力的问题。
7.此外，由于电路比较复杂，功耗较大，产品通常会配有适配器或太阳能板，必须专业人员才能安装使用。但是，在安装使用时会受到很多限制，如连接电源、太阳能板的安装。


技术实现要素：

8.为解决现有技术中电路复杂、电池续航能力差的问题，本发明提供一种低功耗监测电路，还提供一种包括所述低功耗监测电路的安防检测控制装置。
9.本发明包括一感应开关组件：用于监测采集数据是否发生变化；
10.一无线通讯模块：唤醒后对感应开关采集数据进行采集并处理，处理后，进入深度睡眠状态；
11.一感应开关警报触发电路：与感应开关组件输出端相连，当采集数据发生异常变化时，唤醒无线通讯模块采集感应开关组件数据；
12.一感应开关解除警报触发电路：与感应开关组件输出端相连，当采集数据恢复正常时，唤醒无线通讯模块采集感应开关组件数据。
13.本发明作进一步改进，所述感应开关组件包括一感应开关及感应开关输出端相连的三极管q3，所述三极管q3的基极与感应开关的输出端相连，集电极分别与无线通讯模块的输入端、感应开关警报触发电路和感应开关解除警报触发电路输出端相连，发射极接电源。
14.本发明作进一步改进，所述感应开关警报触发电路包括第一开关单元和第一延时
单元，所述第一开关单元的控制端与感应开关组件输出端相连，所述第一开关单元的一端与无线通讯模块的使能引脚相连，另一端与第一延时单元相连。
15.本发明作进一步改进，所述第一开关单元为三极管q6，所述第一延时单元包括三极管q9、电容c14、电阻r27，所述三极管q9的基极与三极管q6的基极相连，三极管q9的集电极、电容c14、电阻r27的一端接地，三极管q9的发射极、电容c14、电阻r27的另一端分别接三极管q6的发射极。
16.本发明作进一步改进，所述感应开关解除警报触发电路包括隔离单元、触发单元、第二开关单元和第二延时单元，其中，所述隔离单元设置在所述感应开关组件输出端与触发单元的输入端之间，所述第二开关单元的控制端与触发单元输出端相连，所述第二开关单元的一端与无线通讯模块的使能引脚相连，另一端与第二延时单元相连。
17.本发明作进一步改进，所述隔离单元为二极管d5，其中，二极管d5的正极接感应开关组件输出端，所述触发单元为三极管q8，所述三极管q8的基极与二极管d5的负极相连，发射极接电源，集电极接第二开关单元的控制端。
18.本发明作进一步改进，所述第二开关单元为三极管q7，所述第二延时单元包括三极管q10、电容c15、电阻r31，所述三极管q10的基极与三极管q7的基极相连，三极管q10的集电极、电容c15、电阻r31的一端接地，三极管q10的发射极、电容c15、电阻r31的另一端分别接三极管q7的发射极。
19.本发明还提供一种安防检测控制装置，包括壳体、设置在壳体内的电路板和电源模块，所述电路板上设有上述低功耗监测电路，还包括一条以上与电路板相连的信号线，其中一条信号线的另一端接感应开关组件。
20.本发明作进一步改进，所述信号线还包括与外部设备相连的第二信号线，所述第二信号线的另一端与无线通讯模块相连，所述安防检测控制装置还包括设置在所述电路板上的指示灯和复位按键，所述壳体上与指示灯对应处设有透光区，所述复位按键设置在所述壳体的安装孔内。
21.本发明作进一步改进，所述安防检测控制装置还包括与信号线一端一体注塑成型的第一限位隔板和第二限位隔板，所述第一限位隔板和第二限位隔板之间设有安装通道，所述壳体与所述信号线相接区域嵌入所述安装通道，第一限位隔板和第二限位隔板能够对所述信号线的组装位置限位。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果是：实现超低功耗，长时间使用设备的目的，把包括电池供电与通讯模块控制板高度整合在一个盒子的内部，减少不必要的配件，降低成本，简化产品的安装使用，提高市场竞争力，并且结构简单，有利于产品小型化。
附图说明
23.图1为本发明电路原理图；
24.图2为本发明装置结构示意图；
25.图3为本发明内部结构示意图。
具体实施方式
26.下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
27.如图1所示，本发明的低功耗监测电路不布设专门的mcu，而是将指令程序集合到无线通讯模块里的内部处理器，与无线通讯模块共用一个mcu芯片，当外部感应开关组件采集数据没有发生变化时，无线通讯模块快速进入深睡眠状态，彻底实现超低功耗，长时间使用设备的目的。本发明适用于具有两种状态变化的监测传感器组件的监测，比如液位传感器、红外线感应开关、微波感应开关、压电感应开关、电磁感应开关、电容感应开关等等。
28.具体的，本例的低功耗监测电路的无线通讯模块200采用无线芯片u1，唤醒后对感应开关100采集数据进行采集、处理并发送出去，处理后，进入深度睡眠状态，实现真正的超低功耗，从而使单电池供电成为可能，有效减少不必要的配件，降低成本，简化产品的安装使用。
29.本例的感应开关组件用于监测采集数据是否发生变化；本例还包括感应开关警报触发电路300：与感应开关组件输出端相连，当采集数据发生异常变化时，唤醒无线通讯模块采集感应开关组件数据；及感应开关解除警报触发电路400：与感应开关组件输出端相连，当采集数据恢复正常时，唤醒无线通讯模块采集感应开关组件数据。
30.本例的所述感应开关组件包括一感应开关100及感应开关输出端相连的三极管q3，所述三极管q3的基极与感应开关的输出端相连，集电极分别与无线通讯模块的输入端、感应开关警报触发电路和感应开关解除警报触发电路输出端相连，发射极接电源。
31.所述感应开关警报触发电路300包括第一开关单元和第一延时单元，所述第一开关单元的控制端与感应开关组件输出端相连，所述第一开关单元的一端与无线通讯模块的使能引脚相连，另一端与第一延时单元相连。
32.本例第一开关单元为三极管q6，所述第一延时单元包括三极管q9、电容c14、电阻r27，所述三极管q9的基极与三极管q6的基极相连，三极管q9的集电极、电容c14、电阻r27的一端接地，三极管q9的发射极、电容c14、电阻r27的另一端分别接三极管q6的发射极。
33.所述感应开关解除警报触发电路400包括隔离单元、触发单元、第二开关单元和第二延时单元，其中，所述隔离单元设置在所述感应开关组件输出端与触发单元的输入端之间，所述第二开关单元的控制端与触发单元输出端相连，所述第二开关单元的一端与无线通讯模块的使能引脚相连，另一端与第二延时单元相连。
34.本例隔离单元为二极管d5，其中，二极管d5的正极接感应开关组件输出端，所述触发单元为三极管q8，所述三极管q8的基极与二极管d5的负极相连，发射极接电源，集电极接第二开关单元的控制端。
35.本例第二开关单元为三极管q7，所述第二延时单元包括三极管q10、电容c15、电阻r31，所述三极管q10的基极与三极管q7的基极相连，三极管q10的集电极、电容c15、电阻r31的一端接地，三极管q10的发射极、电容c15、电阻r31的另一端分别接三极管q7的发射极。
36.本例的低功耗监测电路的工作原理为：
37.如果感应开关采集数据发生变化时，及时唤醒无线通讯模块，感应开关输出端连接控制电路的输入端，当感应开关发生变化时，由断开到连通，3.3v电压通过感应开关到三极管q3的基极，三极管q3的基极由低电平变成高电平，三极管q3由截止转变为导通状态，d点电压vd电位由低变高后分二路，一路直接连接无线通讯芯片u1第10脚，另一路连接到电阻r25，通过电阻r25后电位b点电压vb由低变高，三极管q6基极得到高电位，三极管q6导通，无线通讯模块en端电压va通过电阻r28及三极管q6对电容c14进行充电，由于电容电压不能
突变，电压va被拉低。
38.c点电压vc随着电容c14的充电由低电压变成高电压，当电压vc＝电压vb时，三极管q6截止，停止对电容c14充电。无线通讯芯片u1的en端电压va恢复到原来状态，即完成一次无线通讯模块en端电压瞬间被拉低到恢复电压的过程(触发唤醒深睡眠的无线通讯模块)。无线通讯芯片u1进行数据运算后通过无线通讯模块发送、接收数据。此时电容c14通过电阻r27进行放电，等待下一次的充电触发。
39.当警报解除，感应开关再次发生变化，由连通到断开时，三极管q3由导通转变为截止状态，d点电压vd电位由高变低，三极管q8基极电压被电阻r33拉低，三极管q8基极电压由高变低，三极管q8由截止变为导通状态，3.3v电压通过二极管d6、三极管q8和电阻r32到达三极管q7基极，三极管q7基极得高电压，三极管q7导通，无线通讯芯片u1的en端电压va通过电阻r30及三极管q7对电容c15进行充电，由于电容电压不能突变，电压va被拉低。f点电压vf随着电容c15的充电由低电压变成高电压，当电压vf＝ve时，三极管q7截止，停止对电容c15充电。无线通讯模块en端电压va恢复到原来状态，即完成一次无线通讯芯片的en端瞬间被拉低电压到恢复电压的过程(触发唤醒深睡眠的无线通讯模块)。三极管q7截止后，电容c15通过电阻r31进行放电，等待下一次的充电触发。
40.当外部感应开关采集数据发生变化时，感应开关信号传递到警报触发电路进行唤醒深睡眠的无线模块，并向云处理器发送数据，云处理器收到数据加以分析运算，通过邮件等的方式及时通知用户，做到数据实时性。因此，只有在状态发生变化时，无线通讯模块才被短时间唤醒，处理完成后，又进入深度睡眠状态，因此，能够实现超低功耗。
41.如图2所示，本例的安防检测控制装置采用上述低功耗监测电路，包括由上盖1和底盖2组合的壳体，盒子的上盖1采用整面贴标的方式，防水标贴3既可以简化设计，还可以起到防水作用。此外，在所述上盖1和防水标贴3的对应位置设有复位案件4，此外，在上盖1上还设有透光窗口，所述防水标贴3与透光窗口对应处透光设计，从而通过内部的指示灯透出的光指示本装置的工作状态。
42.在所述安防检测控制装置的一侧，引出第一信号线5和第二信号线7，所述第一信号线5和第二信号线7与壳体相接的一端设有第二限位隔板7，在所述安防检测控制装置的另一侧，增加有一个带有开孔的装配挂扣8，很方便的将本装置吊挂或通过螺钉等安装在合适的位置。
43.所述第一信号线5用于接检测组件，第二信号线7用于外接外部设备，作为本发明的一个实施例，本例的安防检测控制装置为智能液位控制器，所述检测组件为用于监测液位的液位传感器，如果低于设定液位，则液位传感器将监测到的报警信息通过智能液位控制器发送出去与云端或与之相连的设备。也可以通过外部设备与云端通信。
44.如图3所示，本发明壳体内部设有电池11和电路板16，所述电路板16上设有与电池11相连的无线通讯模块，信号线与所述无线通讯模块相连并引出壳体外部。对应的，所述壳体内设有电池容纳空间和电路板设置区域，所述底盖2与电池容纳空间对应处设有电池后盖15，电池容纳空间的侧壁设有连接电池11的五金件10，使电池安装在电池槽格时组成一个串联电路，达到一个可以满足无线通讯模块控制板用电的需求。电池后盖15通过密封胶圈13与底盖2密封连接，如此便达到既方便更换电池又实现防水的目的。
45.本发明把干电池与无线通讯模块整合在一起，以简化安装使用。控制板上刷有三
防油漆可以对控制板起到保护作用，避免受潮或遇水而发生短路，提高使用寿命。
46.本例电池容纳空间还设有对电池进行定位的定位结构，本例的电路板设置区域设有对电路板限位的限位结构。
47.具体地，所述定位结构为设置在电池后盖15上的两个平行设置的立板14，所述立板14顶面设有与电池外形匹配的限位槽，所述立板14与电池后盖15相接处设有若干个加强筋141，增加结构的刚性。在电池后盖15的两侧还分别设有一连接耳151，连接耳151的中部有一螺孔，与后盖上的螺孔配合固定。
48.所述限位结构包括4个设置在所述上盖1或底盖2上的第一限位柱(图中未示出)，所述电路板16与第一限位柱对应处设有4个通孔161，所述第一限位柱的穿过所述通孔与底盖或上盖抵接，对电路板16起固定和定位的作用，使得电路板16上的指示灯和复位按键4固定在上盖对应的位置，复位按键4下方对应为与电路板相连的按键17，在按键17旁边还有一led指示灯，led指示灯上方为无线网络标识的透光窗口。
49.本例的限位结构还包括设置在电路板设置区域中部的第二限位柱18，所述第二限位柱18与电路板抵接，当装有电路板16的上盖1扣上底盖2后，底盖2上的两个第二限位柱18压紧电路板16的中部使之固定。
50.本例的装置壳体的底盖2与上盖1之间直接用塑胶卡扣12来卡紧，既方便底盖2与上盖1的安装，中间又没有空隙，起到防水效果。当然，为了增加防水功能，本例也可以在底盖2与上盖1的接触面上再设置一圈防水胶圈。
51.优选地，本例安防检测控制装置还包括与信号线一端一体注塑成型的第一限位隔板9和第二限位隔板7，所述第一限位隔板9和第二限位隔板7之间设有安装通道，所述壳体与所述信号线相接区域嵌入所述安装通道限位，通过第一限位隔板9和第二限位隔板7限位，防止信号线长时间的悬吊或人为扯动造成的接触不良现象，此外，还能够起到接线端口的防水作用。
52.与现有技术相比，本发明电路简单，控制板上只有一个无线通讯模块，超低功耗，一次更换电池可以连续使用一年半以上的时间，实现长时间使用设备的目的，把包括电池供电与通讯模块控制板高度整合在一个盒子的内部，减少不必要的配件，降低成本，简化产品的安装使用，提高市场竞争力，并且结构简单，产品体积小，有效降低产品的硬件成本及安装维护成本。
53.以上所述之具体实施方式为本发明的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明所作的等效变化均在本发明的保护范围内。