一种NBIot水表的功耗管理系统的制作方法

一种nbiot水表的功耗管理系统
技术领域
1.本实用新型涉及智能水表技术领域，特别是一种nbiot水表的功耗管理系统。

背景技术：

2.nbiot水表在实际应用过程中均采样电池供电，水表行业中，水表使用寿命均要求6年以上，因此对水表功耗要求极高。
3.nbiot水表功耗由静态功耗和动态功耗组成，静态功耗为nbiot水表待机功耗，通过控制mcu各种外围资源，可以将静态功耗设计至理想的范畴，静态功耗比较好控制；动态功耗是nbiot水表唤醒后功耗，其中nbiot唤醒后需要通过网络与平台之间通讯，包含接收数据、发送数据等，在唤醒后，nbiot水表运行处理不同工作时所消耗的电流称之为动态功耗，一般静态功耗比较小，可设计在10ua以内，动态功耗比较大，可在几个毫安至几百毫安之间；若动态功耗时间较长，水表的使用寿命将减少。
4.nbiot水表在实际应用过程中，现场环境复杂，各种信号强度的使用环境均有可能遇到，水表在比较差的信号环境中使用，会出现网络数据丢失、掉网等现象；nbiot水表遇到网络数据丢失、掉网一般会重新注册网络，再进行数据传输，频繁注册网络又会引起功耗增大。

技术实现要素：

5.为了克服现有技术的上述缺点，本实用新型提供一种适用于低功耗nbiot物联网水表的功耗管理系统。
6.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种nbiot水表的功耗管理系统，包括muc处理单元、电源管理单元和nbiot模组，电源管理单元分别与muc处理单元和nbiot模组通信连接，nbiot模组的一端与mcu处理单元通信连接，nbiot模组的另一端分别与信号检测单元和模块状态检测单元通信连接。
7.作为本实用新型的进一步改进：所述电源管理单元包括ic控制电路、输入电路、输出电路、滤波电路和检波电路，所述ic控制电路包括具有vin引脚、sw引脚、vout引脚、fb引脚、en引脚、agnd引脚和pgnd引脚的ic芯片，所述ic芯片的agnd引脚和pgnd引脚均接地，所述ic芯片的vin引脚与电感l1的一端连接，所述ic芯片的sw引脚与电感l1的另一端连接；ic芯片的en引脚和vin引脚分别与输入电路连接；所述滤波电路分别与ic芯片的vout引脚、fb引脚、输出电路和检波电路连接。
8.作为本实用新型的进一步改进：所述输入电路包括电阻r12、电容c21、输入端vin和使能端ven，所述电容c21的一端连接至ic芯片的vin引脚，电容c21的另一端接地，所述电阻r12的一端连接至ic芯片的en引脚，电阻r12的另一端与使能端ven连接，输入端vin与ic芯片的vin引脚连接。
9.作为本实用新型的进一步改进：所述滤波电路包括电阻r27和电容c23，所述电阻r27的一端、电容c23的一端均连接至ic芯片的vout引脚，所述电阻r27的另一端、电阻r23的
另一端均连接至ic芯片的fb引脚。
10.作为本实用新型的进一步改进：所述输出电路包括电阻r28，电阻r28的一端分别与电阻r27和ic芯片的fb引脚连接，电阻r28的另一端接地。
11.作为本实用新型的进一步改进：所述检波电路包括二极管d4，所述电容c23的另一端经过并联在一起的电容c24和电容c25后接地，所述电容c23的另一端经过并联在一起的电容c24和电容c25后与二极管d4连接；二极管d4的另一端经过并联在一起的电解电容c27、电容c28和电容c29后接地，二极管d4的另一端经过并联在一起的电解电容c27、电容c28和电容c29后与输出端vbat连接。
12.作为本实用新型的进一步改进：所述nbiot模组包括sim卡和sim7020c芯片，所述sim卡连接至sim7020c芯片的sim卡通信端口。
13.作为本实用新型的进一步改进：所述sim7020c芯片的18引脚连接netlight，所述sim7020c芯片与信号检测单元和模块状态检测单元连接，所述信号检测单元包括发光二极管led5和电阻r54，所述netlight经过电阻r54后连接至发光二极管led5，发光二极管led5的另一端接地，所述模块状态检测单元与信号检测单元相同，所述模块状态检测单元接入sim7020c的34引脚。
14.作为本实用新型的进一步改进：所述sim7020c芯片与nbiot复位电路连接，所述sim7020c芯片的15引脚连接reset，所述reset经过npn三极管t3后接地，npn三极管t3的另一端经过电阻r34后接地；所述muc处理单元与分别与sim7020c芯片的29引脚、30引脚连接。
15.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
16.mcu处理单元通过nbiot模组检测到信号强度在正常使用范围并且模组使用状态正常，在这种信号好的环境中，模组无需多次组网，功耗也比较低，因此可以正常频率进行网络数据通讯。
17.mcu处理单元通过nbiot模组检测到模组状态异常，为确保其他功能正常使用，将模组断电处理，减少模组不必要耗电；mcu处理单元通过nbiot模组检测到环境信号较差，可通过监控网络注册频次，从而达到降低功耗延长使用寿命的效果。
附图说明
18.图1为本实用新型的电源管理单元的电路示意图。
19.图2为本实用新型的muc处理单元和nbiot模组的电路示意图。
20.图3为本实用新型的nbiot复位电路的电路示意图。
21.图4为本实用新型的信号检测单元的电路示意图。
具体实施方式
22.现结合附图说明与实施例对本实用新型进一步说明：
23.请参阅图1-4，一种nbiot水表的功耗管理系统，包括muc处理单元、电源管理单元和nbiot模组；电源管理单元，电源管理单元分别与muc处理单元和nbiot模组通信连接；nbiot模组的一端与mcu处理单元通信连接，nbiot模组的另一端分别与信号检测单元和模块状态检测单元通信连接。
24.所述电源管理单元用于提供工作所需电压；mcu处理单元用于控制电源管理单元
对模组的供电；nbiot模组用于检测使用环境信号强度和模组使用状态并发送给mcu处理单元。
25.所述电源管理单元包括ic控制电路、输入电路、输出电路、滤波电路和检波电路，所述ic控制电路包括具有vin引脚、sw引脚、vout引脚、fb引脚、en引脚、agnd引脚和pgnd引脚的ic芯片，所述ic芯片的agnd引脚和pgnd引脚均接地，所述ic芯片的vin引脚与电感l1的一端连接，所述ic芯片的sw引脚与电感l1的另一端连接；ic芯片的en引脚和vin引脚分别与输入电路连接；所述滤波电路分别与ic芯片的vout引脚、fb引脚、输出电路和检波电路连接。
26.所述输入电路包括电阻r12、电容c21、输入端vin和使能端ven，所述电容c21的一端连接至ic芯片的vin引脚，电容c21的另一端接地，所述电阻r12的一端连接至ic芯片的en引脚，电阻r12的另一端与使能端ven连接，输入端vin与ic芯片的vin引脚连接。
27.所述滤波电路包括电阻r27和电容c23，所述电阻r27的一端、电容c23的一端均连接至ic芯片的vout引脚，所述电阻r27的另一端、电阻r23的另一端均连接至ic芯片的fb引脚。
28.所述输出电路包括电阻r28，电阻r28的一端分别与电阻r27和ic芯片的fb引脚连接，电阻r28的另一端接地。
29.所述检波电路包括二极管d4，所述电容c23的另一端经过并联在一起的电容c24和电容c25后接地，所述电容c23的另一端经过并联在一起的电容c24和电容c25后与二极管d4连接；二极管d4的另一端经过并联在一起的电解电容c27、电容c28和电容c29后接地，二极管d4的另一端经过并联在一起的电解电容c27、电容c28和电容c29后与输出端vbat连接。
30.滤波电路可以有效改善输出电压动态效果，确保后系统的正常工作，改善电子设备使用体验。
31.所述nbiot模组包括sim卡和sim7020c芯片，所述sim卡连接至sim7020c芯片的sim卡通信端口。
32.所述电源管理单元的输出端vbat与sim7020c芯片的45引脚和46引脚连接。
33.所述sim7020c芯片的18引脚连接netlight；所述sim7020c芯片与信号检测单元和模块状态检测单元连接，所述信号检测单元包括发光二极管led5和电阻r54，所述netlight经过电阻r54后连接至发光二极管led5，发光二极管led5的另一端接地，所述模块状态检测单元与信号检测单元相同，所述模块状态检测单元接入sim7020c的34引脚。
34.所述sim7020c芯片与nbiot复位电路连接，所述sim7020c芯片的15引脚连接reset，所述reset经过npn三极管t3后接地，npn三极管t3的另一端经过电阻r34后接地。
35.所述muc处理单元与分别与sim7020c芯片的29引脚、30引脚连接。
36.mcu处理单元通过nbiot模组检测到信号强度在正常使用范围并且模组使用状态正常，在这种信号好的环境中，模组无需多次组网，功耗也比较低，因此可以正常频率进行网络数据通讯。
37.mcu处理单元通过nbiot模组检测到模组状态异常，为确保其他功能正常使用，将模组断电处理，减少模组不必要耗电；
38.mcu处理单元通过nbiot模组检测到环境信号较差，可通过监控网络注册频次，从而达到降低功耗延长使用寿命的效果。
39.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

技术特征：

1.一种nbiot水表的功耗管理系统，其特征在于：包括muc处理单元、电源管理单元和nbiot模组，电源管理单元分别与muc处理单元和nbiot模组通信连接，nbiot模组的一端与mcu处理单元通信连接，nbiot模组的另一端分别与信号检测单元和模块状态检测单元通信连接。2.根据权利要求1所述的一种nbiot水表的功耗管理系统，其特征在于：所述电源管理单元包括ic控制电路、输入电路、输出电路、滤波电路和检波电路，所述ic控制电路包括具有vin引脚、sw引脚、vout引脚、fb引脚、en引脚、agnd引脚和pgnd引脚的ic芯片，所述ic芯片的agnd引脚和pgnd引脚均接地，所述ic芯片的vin引脚与电感l1的一端连接，所述ic芯片的sw引脚与电感l1的另一端连接；ic芯片的en引脚和vin引脚分别与输入电路连接；所述滤波电路分别与ic芯片的vout引脚、fb引脚、输出电路和检波电路连接。3.根据权利要求2所述的一种nbiot水表的功耗管理系统，其特征在于：所述输入电路包括电阻r12、电容c21、输入端vin和使能端ven，所述电容c21的一端连接至ic芯片的vin引脚，电容c21的另一端接地，所述电阻r12的一端连接至ic芯片的en引脚，电阻r12的另一端与使能端ven连接，输入端vin与ic芯片的vin引脚连接。4.根据权利要求3所述的一种nbiot水表的功耗管理系统，其特征在于：所述滤波电路包括电阻r27和电容c23，所述电阻r27的一端、电容c23的一端均连接至ic芯片的vout引脚，所述电阻r27的另一端、电阻r23的另一端均连接至ic芯片的fb引脚。5.根据权利要求4所述的一种nbiot水表的功耗管理系统，其特征在于：所述输出电路包括电阻r28，电阻r28的一端分别与电阻r27和ic芯片的fb引脚连接，电阻r28的另一端接地。6.根据权利要求5所述的一种nbiot水表的功耗管理系统，其特征在于：所述检波电路包括二极管d4，所述电容c23的另一端经过并联在一起的电容c24和电容c25后接地，所述电容c23的另一端经过并联在一起的电容c24和电容c25后与二极管d4连接；二极管d4的另一端经过并联在一起的电解电容c27、电容c28和电容c29后接地，二极管d4的另一端经过并联在一起的电解电容c27、电容c28和电容c29后与输出端vbat连接。7.根据权利要求6所述的一种nbiot水表的功耗管理系统，其特征在于：所述nbiot模组包括sim卡和sim7020c芯片，所述sim卡连接至sim7020c芯片的sim卡通信端口。8.根据权利要求7所述的一种nbiot水表的功耗管理系统，其特征在于：所述sim7020c芯片的18引脚连接netlight，所述sim7020c芯片与信号检测单元和模块状态检测单元连接，所述信号检测单元包括发光二极管led5和电阻r54，所述netlight经过电阻r54后连接至发光二极管led5，发光二极管led5的另一端接地，所述模块状态检测单元与信号检测单元相同，所述模块状态检测单元接入sim7020c的34引脚。9.根据权利要求8所述的一种nbiot水表的功耗管理系统，其特征在于：所述sim7020c芯片与nbiot复位电路连接，所述sim7020c芯片的15引脚连接reset，所述reset经过npn三极管t3后接地，npn三极管t3的另一端经过电阻r34后接地；所述muc处理单元与分别与sim7020c芯片的29引脚、30引脚连接。

技术总结

本实用新型公开了一种NBIot水表的功耗管理系统，包括MUC处理单元、电源管理单元和NBIoT模组，电源管理单元分别与MUC处理单元和NBIoT模组通信连接，NBIoT模组的一端与MCU处理单元通信连接，NBIoT模组的另一端分别与信号检测单元和模块状态检测单元通信连接。MCU处理单元通过NBIoT模组检测到信号强度在正常使用范围并且模组使用状态正常，在这种信号好的环境中，模组无需多次组网，功耗也比较低，因此可以正常频率进行网络数据通讯。MCU处理单元通过NBIoT模组检测到模组状态异常，为确保其他功能正常使用，将模组断电处理，减少模组不必要耗电；MCU处理单元通过NBIoT模组检测到环境信号较差，可通过监控网络注册频次，从而达到降低功耗延长使用寿命的效果。达到降低功耗延长使用寿命的效果。达到降低功耗延长使用寿命的效果。

技术研发人员：

游楚峰

受保护的技术使用者：

广州市兆基仪表仪器制造有限公司

技术研发日：

2022.08.27

技术公布日：

2022/12/23