一种低功耗数据采集终端的制作方法

本技术涉及传感器，具体涉及一种低功耗数据采集终端。

背景技术：

1、数据采集终端是一种用于采集各种物理量，转换成电信号加以放大、数字化，并对采集数据进行存储和传输的设备。由于部署条件的限制，采集终端采用电池供电，受自身体积、重量和成本的限制，电池电量和续航时间成为采集终端关注的重点。

2、具备一定数据采集和处理能力的mcu，其工作电流高达几十毫安，待机电流也有几个毫安，数据计算处理需要的外部动态存储器，其待机状态耗电也高达数毫安。实时数据采集的信号放大、ad转换电路也会消耗几毫安到上百毫安的电流。采用电池供电的数据采集终端，受产品体积限制，无法采用大容量电池，因此其电源管理经常成为系统设计的难点。

技术实现思路

1、针对上述背景技术所提出的问题，本实用新型的目的在于提供一种低功耗数据采集终端，通过采用实时时钟和高侧开关，在mcu预设的定时时间后开启设备主电源，完成数据采集和传输后关闭包括mcu和通信接口在内的电源供电，仅需10ua左右的电流维持rtc模块的计时，极大地降低待机期间的电流消耗，从而解决现有数据采集终端耗电量大、电源管理难的问题。

2、本实用新型通过下述技术方案实现：

3、一种低功耗数据采集终端，包括

4、rtc模块，所述rtc模块用于设定定时时间，产生中断输出；

5、mcu模块，所述mcu模块与所述rtc模块连接，用于产生控制信号并与所述rtc模块通讯；

6、高侧开关，所述高侧开关的输出与高能耗元件的电源端连接，用于关断电源正端；其中，所述高能耗元件包括mcu模块、通信模块；

7、高电平提供模块，所述高电平提供模块用于在开关闭合或接通电源后初次上电时，为所述高侧开关提供高电平控制信号；

8、储能电源，所述储能电源的正极通过开关分别连接所述rtc模块、所述高电平提供模块和所述高侧开关。

9、上述技术方案中，在初始状态下，开关闭合后，rtc模块和高侧开关通电，由于此时高侧开关的使能端en为低电平，高侧开关不导通，电源不能对mcu模块等电路供电。

10、此时，接通储能电源为高电平提供模块进行充电，使其产生较大的集电极电流，输出高电平使得高侧开关导通，进而实现储能电源对mcu模块等电路的供电。

11、在mcu模块上电后产生控制信号，并向rtc模块通讯，使其产生中断输出信号，此时，高电平提供模块产生持续电流，该持续电流经过高电平提供模块的放大后为高侧开关en端提供高电平电压，使得高侧开关导通，此时电源持续为mcu模块等电路供电。

12、当高电平提供模块充电完成后，高侧开关关闭，储能电源不再继续为mcu模块等电路供电，而仅需对rtc模块和高侧开关供电，电流下降到微安级别。

13、当定时时间到，rtc模块产生中断输出int，打开高侧开关，主电源恢复供电。

14、高电平提供模块在开关闭合或接通电源后初次上电时，为所述高侧开关提供高电平控制信号，实现对mcu模块的短时供电。

15、当mcu模块上电后将接管对高侧开关的控制，使其持续对mcu模块等电路供电。极大地降低待机期间的电流消耗，从而解决现有数据采集终端耗电量大、电源管理难的问题。

16、在一种可选实施例中，所述高电平提供模块包括三极管q1、电阻r1、电阻r2和电容c1；

17、其中，所述三极管q1的发射极通过开关与所述储能电源的正极连接，所述三极管q1的基极与所述电阻r1连接，所述三极管q1的集电极与所述高侧开关连接；

18、所述电容c1并联于所述rtc模块与所述电阻r1之间；

19、所述电阻r2的一端与所述电容c1连接，另一端与所述三极管q1的集电极连接。

20、在一种可选实施例中，所述高电平提供模块包括复位电路、电阻r1、二极管d1和二极管d2；

21、其中，所述复位电路的rest输出端与所述高侧开关的en端连接；

22、所述复位电路的nmr端通过所述二极管d1与所述rtc模块的int端连接，所述复位电路的nmr端通过所述电阻r1与所述储能电源的正极连接，所述复位电路的nmr端通过所述二极管d2与所述mcu模块连接。

23、在一种可选实施例中，所述mcu模块包括采用集电极开路结构输出的io端口，所述io端口连接所述二极管d2的阳极。

24、在一种可选实施例中，所述复位电路采用圣邦微的sgm812或德州仪器的tps3840ph。

25、在一种可选实施例中，所述rtc模块的中断输出int采用集电极开路结构。

26、在一种可选实施例中，所述高侧开关包括n沟道场效应管q3、p沟道场效应管q4、电阻r3、电阻r4和稳压二极管d3；

27、其中，所述n沟道场效应管q3的栅极用于连接en端，所述n沟道场效应管q3的源极接地，所述n沟道场效应管q3的漏极与所述电阻r3的一端连接，所述电阻r3的另一端与所述p沟道场效应管q4的栅极连接，所述p沟道场效应管q4的源极用于连接vcc端，所述p沟道场效应管q4的漏极用于连接vdd端，所述稳压二极管d3的阴极连接于所述电阻r3与所述p沟道场效应管q4的漏极之间，所述稳压二极管d3的阳极用于连接vcc端，所述电阻r4的一端连接所述n沟道场效应管q3的栅极，所述电阻r4的另一端连接所述n沟道场效应管q3的源极。

28、在一种可选实施例中，所述高侧开关采用的集成电路包括润石的rs2588、立锜的rt9742和拓尔微的tmi6263xh。

29、在一种可选实施例中，一种低功耗数据采集终端还包括通讯接口，所述通信接口分别与mcu模块、所述高侧开关连接。

30、在一种可选实施例中，所述rtc模块包括高精度振荡器。

31、本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

32、1、通过采用实时时钟和高侧开关，在mcu预设的定时时间后开启设备主电源，完成数据采集和传输后关闭包括mcu和通信接口在内的电源供电，仅需10ua左右的电流维持rtc模块的计时，极大地降低待机期间的电流消耗，从而解决现有数据采集终端耗电量大、电源管理难的问题；

33、2、采用复位电路的输出特性和手动复位功能，使得mcu模块首次上电即可正常工作，实现上电自启动；mcu模块对rtc模块设置定时时间后关闭复位信号，rtc模块定时中断通过复位电路控制高侧开关，复位信号的宽度可以灵活调整，保证高侧开关的开通和关断稳定可靠。

技术特征：

1.一种低功耗数据采集终端，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种低功耗数据采集终端，其特征在于，所述高电平提供模块包括三极管q1、电阻r1、电阻r2和电容c1；

3.根据权利要求1所述的一种低功耗数据采集终端，其特征在于，所述高电平提供模块包括复位电路、电阻r1、二极管d1和二极管d2；

4.根据权利要求3所述的一种低功耗数据采集终端，其特征在于，所述mcu模块包括采用集电极开路结构输出的io端口，所述io端口连接所述二极管d2的阳极。

5.根据权利要求3所述的一种低功耗数据采集终端，其特征在于，所述复位电路采用圣邦微的sgm812或德州仪器的tps3840ph。

6.根据权利要求3所述的一种低功耗数据采集终端，其特征在于，所述rtc模块的中断输出int采用集电极开路结构。

7.根据权利要求1所述的一种低功耗数据采集终端，其特征在于，所述高侧开关包括n沟道场效应管q3、n沟道场效应管q4、电阻r3、电阻r4和二极管d3；

8.根据权利要求1所述的一种低功耗数据采集终端，其特征在于，所述高侧开关采用的集成电路包括润石的rs2588、立锜的rt9742和拓尔微的tmi6263xh。

9.根据权利要求1所述的一种低功耗数据采集终端，其特征在于，一种低功耗数据采集终端还包括通讯接口，所述通讯接口分别与mcu模块、所述高侧开关连接。

10.根据权利要求1所述的一种低功耗数据采集终端，其特征在于，所述rtc模块包括高精度振荡器。

技术总结本技术公开了一种低功耗数据采集终端，包括RTC模块、MCU模块、高侧开关和自启动模块。通过采用实时时钟和高侧开关，在MCU预设的定时时间后开启设备主电源，完成数据采集和传输后关闭包括MCU和通信接口在内的电源供电，仅需10uA左右的电流维持RTC模块的计时，极大地降低待机期间的电流消耗，从而解决现有数据采集终端耗电量大、电源管理难的问题。技术研发人员：龚杰,童红杰,林鸿财,郭辉受保护的技术使用者：成都星致联电子有限公司技术研发日：20231017技术公布日：2024/6/20