[实用新型]一种超低功耗传感器监测电路

说明书

技术领域

本实用新型属于传感器监测技术领域，具体涉及一种超低功耗传感器监测电路。

背景技术

传感器监测电路一般都是通过判断传感器状态，实现特定的动作或指令。在外场环境（包括海面、地下等）中传感器监测电路处于无人值守状态，使用电池供电，并且更换电池成本较大，需要电路长期处于低功耗工作，工作电流指标直接关系到该电路需要多大容量电池、能够持续工作多长时间。此外在保持长期低功耗后，需要在执行动作时能够瞬间释放大电流。已有传感器监测电路通常可以分为两类模式：采用模拟电路监控方式和采用低功耗数字芯片监控方式。前一种采用分离器件搭建逻辑分析及判决电路，虽能可以通过精心调整电路结构及阻容值实现低功耗，缺点是不能进行精确判断传感器状态，不能设计复杂输出指令；后一种主要采用低功耗数字芯片，缺点是数字芯片和外围电路功耗较大，即便是使用当前最低功耗的数字芯片，加上外围电路后也不能实现uA级以下的功耗。

发明内容

本实用新型的目的在于针对以上现状分析，提出一种融合逻辑电路和数字芯片的超低功耗传感器监测电路，使两种电路的优缺点互补，在保留精确采样、灵活配置能力的基础上，实现了超低功耗待机，极大延长了外场工作电池使用寿命，有利于实现设备小型化设计，同时也降低了维护成本。

本实用新型的技术解决方案：一种超低功耗传感器监测电路，包括逻辑电路、采样控制电路、输出电路及电源部分；所述逻辑电路监测传感器的状态，当检测到传感器变化超过设置门限后，逻辑电路输出控制电平，唤醒采样控制电路，使采样控制电路加电工作；所述采样控制电路完成传感器的信息采样，记录并分析采样数据，根据分析结论输出控制信号，驱动输出电路输出动作或指令。

所述逻辑电路由监测电路、脉冲触发电路、低功耗匹配电路及唤醒输出端组成；监测电路的输入端与传感器的信号输出端连接，监测电路的输出端与脉冲触发电路的输入端连接，脉冲触发电路的输出端与低功耗匹配电路的输入端连接，低功耗匹配电路的输出端与唤醒输出端连接。

本实用新型具有的优点和积极效果：

1、超低功耗。该电路在监测传感器过程中，由于只采用逻辑电路监测传感器状态，并合理设计触发脉冲及其他可能存在漏电的电路，实现了工作低功耗，在常温下工作电流不大于1uA（实测数据0.5～0.7uA），在低温-40℃、高温70℃条件下，工作电流也不大于5uA。

2、工作时间长。由于电路的超低功耗电流，按照已配置的电池容量预计，传感器检测状态下的工作时间超过10年，特别适用于一些不能更换电池的场合，一次安装后使用时间更长，对于可更换电池的设备，在更大程度上也能降低维护成本。

3、采用8位A/D对传感器状态进行精细采样，并结合逻辑电路指示状态，对采样信号进行处理、分析及判决等。能够输出3A电流，能完成做功、必要的触发动作，如果配置小体积的燃料电池，可以释放10A以上的电流。

附图说明

图1是本实用新型的电路方框图，

图2是本实用新型逻辑电路的电路方框图，

图3是本实用新型逻辑电路的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图1、2、3描述本实用新型的一种实施例。

一种超低功耗传感器监测电路，包括逻辑电路、数字采样控制电路、输出电路及电源部分；所述逻辑电路监测传感器的状态，初步判断传感器变化，当检测到传感器变化超过设置门限后，逻辑电路输出控制电平，唤醒数字采样控制电路，使数字采样控制电路加电工作；所述数字采样控制电路完成传感器的信息采样，记录并分析采样数据，根据分析结论输出控制信号，驱动输出电路输出动作或指令。所述逻辑电路由监测电路、脉冲触发电路、低功耗匹配电路及唤醒输出端组成；监测电路的输入端与传感器的信号输出端连接，监测电路的输出端与脉冲触发电路的输入端连接，脉冲触发电路的输出端与低功耗匹配电路的输入端连接，低功耗匹配电路的输出端与唤醒输出端连接。

逻辑电路是整个电路的核心，也是超功耗设计的关键。如图3所示，逻辑电路选用低功耗门电路CD4093、CD4001（要求静态电流小于1uA）、三极管（要求开路I_CES小于1uA）设计监测电路。由于门电路输入阻抗为高阻，漏电流极小，输出电平在常态下设计为高电平，避免电源通过门电路内部产生的灌电流。二极管7V3正端采用高阻控制，防止7V3反向漏电流在高温下偏大导致电池漏电。在传感器状态超过阈值的瞬间，电容7C27和电阻7R10产生尖峰脉冲通过7N1C后整形为脉冲信号，产生唤醒信号并通过后续电路保持，即使传感器状态再发生变化也能使采样控制电路加电工作。输出电路由采样控制电路控制，主要完成大电流的输出，能够输出3A的大电流，作为做功、动作等所需要的能量。电源部分采用锂电池，按照2.4AH容量计算，以20uA电流放电能持续放电100000h，同时配合混合层电容（HLC）和温度保护电阻，能释放短时大电流。