CN206876842U - 计量仪表供电电源剩余电量在线检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种计量仪表供电电源剩余电量在线检测电路，包括为表端***提供电能的电源、连接电源的放电电路、对电源电压进行检测的电压检测电路、对电源进行温度检测的温度检测电路，控制器、连接控制器的数据存储电路和输出控制电路；所述输出控制电路包括无线通信装置及控制无线通信装置开通与闭合的第一开关电路，所述控制器根据所述电压检测电路检测的电源电压以控制无线通信装置的工作。本实用新型具有如下有益效果：能够对电池剩余电量进行在线检测；功耗低；在剩余电量不足时，能够进行远程提醒或报警。

Description

计量仪表供电电源剩余电量在线检测电路

技术领域

本实用新型涉及电量检测技术领域，尤其是涉及一种低功耗，带有温度检测功能，能够实时在线检测电源剩余电量的计量仪表供电电源剩余电量在线检测电路。

背景技术

随着计量仪表技术的发展和人们生活水平的提高，计量仪表电源的供电方式，已逐渐由传统的碱电池，向锂电池发展，一方面，可以减少更换次数，减轻用户负担，另一方面，也可以减少更换电池时人为通过电池正负极对计量仪表造成损坏的风险。

人们希望提前预知锂电池的剩余使用电量以便用来评估电池的剩余使用时间。由于锂电池的工作电压受环境温度的影响，并且锂电池的放电电压-时间曲线通常都比较平坦，在大部分容量区间内几乎保持不变。上述因素，导致单独用电压检测电路，已经不能以电压对剩余电量进行准确检测。并且，需要定期将剩余电量信息，发送给服务器，以便进行统计与分析。同时，当电池发生异常时，需要立即将信息反馈到相关人员进行及时处理。

中国专利公告号为CN102033204A，于2011年4月27号，公开了一种电池电量检测电路、电子***以及方法，本发明中的电池电量检测电路包括：与电池组相连的电压检测电路，用于分别测量电池组中多个电池单元的开路电压；以及与所述电压检测电路相连的处理器，用于从多个电池单元的开路电压中判定最小开路电压，并根据所述最小开路电压和具有所述最小开路电压的电池单元所对应的荷电状态之间的关系判定所述电池组的第一荷电状态；采用本发明的电池电量检测电路、电子***以及方法能够相对较准确地判定电池组的剩余电量。但其不足之处是：该电池电量检测电路不能够实现实时在线检测，无法消除温度参数对于电池剩余电量检测的影响，造成剩余电量检测不准确。

实用新型内容

本实用新型为了克服现有技术中不能实时在线检测，无法消除温度参数影响的不足，提出了一种低功耗，带有温度检测功能，能够实时在线检测电源剩余电量的计量仪表供电电源剩余电量在线检测电路。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种计量仪表供电电源剩余电量在线检测电路，包括为表端***提供电能的电源、连接电源的放电电路、对电源电压进行检测的电压检测电路、对电源进行温度检测的温度检测电路，控制器、连接控制器的数据存储电路和输出控制电路；所述放电电路、温度检测电路和电压检测电路并联连接，所述放电电路、温度检测电路和电压检测电路输出端连接所述控制器，所述输出控制电路包括无线通信装置和控制无线通信装置开通与闭合的第一开关电路，所述控制器根据所述电压检测电路检测的电源电压以控制无线通信装置的工作。

本实用新型将温度检测电路、放电电路、电压检测电路、开关电路、无线通信装置和数据存储电路结合，实现了电源温度和电源电压的在线检测以及存储。

作为优选，温度检测电路包括滤波电容C2，分压电阻R6和热敏电阻RM1，热敏电阻RM1一端与电源电连接，热敏电阻RM1另一端分别与滤波电容C2，分压电阻R6和控制器电连接，滤波电容C2和分压电阻R6另一端均接地。

作为优选，放电电路包括第二开关电路和恒定电阻电路，所述第二开关电路分别与电源、恒定电阻电路和控制器电连接。

作为优选，放电电路包括第二开关电路和恒流源电路，第二开关电路分别与电源、恒流源电路和控制器电连接。

作为优选，第二开关电路包括电上拉电阻R4、场效应管Q2、限流电阻R7和三极管Q3，所述恒流源电路包括电阻R9、电阻R10、负载电阻R11和恒流源芯片；三极管Q3的基极与电阻R7一端电连接，电阻R7的另一端与控制器电连接，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极分别与电阻R4的一端和场效应管Q2的栅极电连接，电阻R4的另一端分别与场效应管Q2的源极和电源电连接，场效应管Q2的漏极与恒流源芯片电连接，电阻R9的一端分别与电阻R11和电阻R10的一端电连接，电阻R9的另一端与恒流源芯片电连接，电阻R11的另一端接地，电阻R10的另一端与恒流源芯片电连接。

作为优选，电压检测电路包括第三开关电路和分压滤波电路，第三开关电路分别与电源、分压滤波电路和控制器电连接，分压滤波电路与控制器电连接。

作为优选，第三开关电路包括限流电阻R5、上拉电阻R8、三极管Q1和三极管Q4，所述分压滤波电路包括分压电阻R1、分压电阻R2和滤波电容C1；三极管Q4的基极与R8一端电连接，R8另一端与控制器电连接，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的集电极与R5一端电连接，R5另一端与三极管Q1基极电连接，三极管Q1的发射极与电源电连接，三极管Q1的集电极与电阻R1一端电连接，R1另一端分别与电阻R2一端、电容C1一端和控制器电连接，电阻R2另一端和电容C1另一端均接地。

作为优选，还包括电源供电电路，所述电源供电电路包括具有掉电检测功能的电池隔离电路和电源管理电路，电池隔离电路分别与电源和电源管理电路电连接，电源管理电路与控制器电连接。

因此，本实用新型具有如下有益效果：（1）将放电电路与电压检测电路结合，在电源放电之前和放电过程中，都能进行电压检测，实现了电池剩余电量的在线检测；（2）使用温度传感器检测电源温度，使锂电池在不同温度下，都能够对剩余电量等级进行准确测量与划分。（3）在不需要供电时，第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路和温度检测电路都处于开路状态，后端电路不消耗电量，实现低功耗；（4）将剩余电量检测电路和无线通信装置结合，在剩余电量不足时，能够进行远程提醒或报警。

附图说明

图1是本实用新型的一种***框图；

图2是本实用新型的放电电路的一种电路图；

图3是本实用新型的电压检测电路的一种电路图；

图4是本实用新型的温度检测电路的一种电路图；

图5是本实用新型的电源供电电路的一种电路图；

图6是本实用新型的数据存储电路的一种电路图；

图7是本实用新型的液晶显示电路的一种电路图；

图8是本实用新型的阀门驱动电路的一种电路图。

图中：温度检测电路1、电池隔离电路2、电源管理电路3、第二开关电路4、恒定电阻电路5、恒流源电路6、第三开关电路7、分压滤波电路8、电源9、输出控制电路10、数据存储电路11、第一开关电路12、无线通信电路13、控制器14、电源供电电路15、放电电路16、电压检测电路17、液晶显示电路18和阀门驱动电路19。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型做进一步描述：

实施列1

如图1所示的实施例是一种计量仪表供电电源剩余电量在线检测电路，其特征是，包括为表端***提供电能的电源9、连接电源的放电电路16、对电源电压进行检测的电压检测电路17、对电源进行温度检测的温度检测电路1，控制器14、连接控制器的数据存储电路11和输出控制电路10；放电电路16、温度检测电路1和电压检测电路17并联连接，放电电路16、温度检测电路1和电压检测电路17输出端连接所述控制器，输出控制电路10包括无线通信装置13和控制无线通信装置开通与闭合的第一开关电路12，控制器14根据所述电压检测电路17检测的电源电压以控制无线通信装置13的工作。

此外，还包括电源供电电路15，电源供电电路15包括电池隔离电路2和电源管理电路3，电池隔离电路2与电源9电连接，电源管理电路3与控制器14电连接。

如图2所示，放电电路16包括第二开关电路4和恒定电阻电路5，第二开关电路4分别与电源9、恒定电阻电路5和控制器14电连接。第二开关电路4包括电阻R4、场效应管Q2、电阻R7和三极管Q3，恒定电阻电路5包括电阻R3，三极管Q3的基极与电阻R7一端电连接，电阻R7的另一端与控制器电连接，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极分别与电阻R4的一端和场效应管Q2的栅极电连接，电阻R4的另一端分别与场效应管Q2的源极和锂电池电连接，场效应管Q2的漏极与电阻R3的一端电连接，电阻R3的另一端接地。

放电电路16的工作状态由第二开关电路4控制。当放电电路16不工作时，Ctr1引脚被拉置低电平。这时，三极管Q3处于截止状态。此时，场效应管Q2的栅极，没有确定状态。R4作为上拉电阻，将Q2的栅极拉到高电平，使电平变为确定状态。Q2的源极到漏极截止。此时，场效应管Q2的漏极不为恒定电阻电路5供电，实现低功耗。

当放电电路16需要工作时，Ctr1引脚被置高电平。这时，三极管Q3处于饱和导通状态，Q3的集电极被发射极拉到低电平。同时，Q2的栅极被Q3的集电极拉到低电平，Q3的源极到漏极导通。此时，场效应管Q2的漏极为后级电路供电，恒定电阻电路5开始工作。

如图3所示，电压检测电路17包括第三开关电路7和分压滤波电路8，第三开关电路7分别与电源9和控制器14电连接，分压滤波电路8与控制器14电连接。第三开关电路7包括电阻R5、电阻R8、三极管Q1和三极管Q4，分压滤波电路8包括电阻R1、电阻R2和电容C1，三极管Q4的基极与R8一端电连接，R8另一端与控制器电连接，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的集电极与R5一端电连接，R5另一端与三极管Q1基极电连接，三极管Q1的发射极与锂电池电连接，三极管Q1的集电极与电阻R1一端电连接，R1另一端分别与电阻R2一端、电容C1一端和控制器电连接，电阻R2另一端和电容C1另一端均接地。

电压检测电路17通过第三开关电路7选择间歇性导通，分压采样。当不需要电压检测电路17工作时，Ctr2引脚被拉置低电平。三极管Q4的处于截止状态。三极管Q1的发射极到集电极截止。三极管的集电极不为分压滤波电路8供电，实现低功耗。当需要电路工作时，Ctr2引脚被置高电平。三极管Q4处于饱和导通状态，Q4的集电极被发射极拉置低电平，即GND。由此，R5与三极管Q4的连接端被拉置低电平，即GND。三极管Q1的发射极到集电极导通。此时，三极管的集电极为分压滤波电路8供电，分压滤波电路8开始工作。

BAT_AD与控制器引脚连接，控制器14可以通过内部的配置，使BAT_AD引脚连接到不同功能模块。当启动电压检测功能时，将BAT_AD引脚置为AD采样模块，进行电压AD（模/数转换）采样。此时，AD采样模块功耗相对较大。当电压检测结束后，控制器内部将BAT_AD引脚状态重新配置为输入状态，或者输出为低电平。如配置为输入状态，BAT_AD引脚电平状态可通过R2电阻拉置低电平，以达到降低功耗的目的。

输出控制电路10包括第一开关电路12和无线通信装置13，控制器14分别与第一开关电路12和无线通信装置13电连接。第一开关电路12包括电阻R27、场效应管Q7、电阻R28和三极管Q8，三极管Q8的基极与电阻R28一端电连接，电阻R28的另一端与控制器电连接，三极管Q8的发射极接地，三极管Q8的集电极分别与电阻R27的一端和场效应管Q7的栅极电连接，电阻R27的另一端分别与场效应管Q7的源极和锂电池电连接，场效应管Q2的漏极与无线通信装置电连接。

第一开关电路12用来控制无线通信装置13的工作状态。当无线通信装置13不工作时，Ctr3引脚被拉置低电平。这时，三极管Q8处于截止状态。此时，场效应管Q7的栅极，没有确定状态。R27作为上拉电阻，将Q7的栅极拉到高电平，使电平变为确定状态。Q7的源极到漏极截止。此时，场效应管Q7的漏极不为后级电路供电，实现低功耗。

当无线通信装置13需要工作时，Ctr3引脚被置高电平。这时，三极管Q8处于饱和导通状态，Q8的集电极被发射极拉到低电平。同时，Q7的栅极被Q8的集电极拉到低电平，Q7的源极到漏极导通。此时，场效应管Q7的漏极为后级电路供电，后级电路开始工作。

如图4所示，温度检测电路1包括电容C2，电阻R6和热敏电阻RM1。将热敏电阻RM1直接贴到电源9上，使用导线与PCB板连接，再配合电阻R6进行分压，实现对温度的检测。C2作为滤波电容，目的是对AD采样输入端进行滤波，作用是当TMP_CTR导通瞬间，减小TMP_AD采样电压纹波，使电压保持稳定。

如图5所示，电源供电电路15包括电池隔离电路2和电源管理电路3，电池隔离电路2与电源9电连接，电源管理电路3与控制器14电连接。

电池隔离电路2包括二极管D1，隔离电路具有掉电检测判断功能；当检测复合电池时，可以将放电电路16和电容分离，实现了复合电池剩余电量的检测；二极管D1可以防止电池反接造成电子元器件和电池损坏。

电源管理电路3包括降压电路芯片U2、电容C3、电容C4和电容C5。将电源9电压降低到后级电路工作的电压进行供电。C3为电解电容，作为低频滤波电容，其作用是当负载电流瞬间变化时，提高输出电压的稳定性。C4，C5为无极性陶瓷电容，作为旁路电容，进行高频滤波。

P1是电源9接口，P2是电容接口。如果电源9电压在3.6到 3.9V之间，需要将电源9与化学电容分别接在P1和P2接口，目的是***需要大电流供电时，由化学电容进行供电。操作完成后，由锂电池小电流对化学电容进行充电。P2接口的化学电容指能够进行大电流放电的电化学电容器。

如图6所示，数据存储电路11包括存储芯片、电阻R15、电阻R17和电容C6。当需要取读存储器中数据时，将电源控制引脚E2_CTR置高电平，给存储器供电。操作结束后，将电源控制引脚E2_CTR拉置低电平，存储器停止供电。E2_SDA和E2_SCL是存储器的数据传输接口，采用I2C总线协议，输出数字信号。存储器是用来存储与锂电池容量相关数据表，具体相关参数如下：（1）电池种类，可同时存储一种或多种型号的锂电池；（2）温度，电压，电阻或电流参数；（3）热敏电阻温度与阻值对应关系表。

如图7所示，液晶显示电路18包括点阵液晶LCD、三极管Q5、三极管Q6、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R16、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21和电容C8。点阵液晶是用来显示锂电池剩余电量信息的。其供电电源是由锂电池经二极管隔离后，并联电容，再经电源管理芯片，降压后输出供电。LCD_BAK引脚为背光控制引脚，与控制器14连接。LCD_CTL引脚为液晶电源供电控制引脚，与控制器14连接，。SDA、SDL、RST、CD和CS0为液晶数据引脚，与控制器14连接。P3为液晶与PCB连接接口。

如图8所示，阀门驱动电路19包括阀门驱动芯片、电容C7和电容C9。驱动电源是由锂电池经二极管隔离，并联电容直接供电或并联电容加升压后进行供电。需要阀门动作时，由放电能力强的电容对阀门输出大电流，操作结束后，锂电池再以小电流对电容进行充电。工作电源同上，是由LDO降压输出进行供电。F_SET、 F_ON和F_OFF连接控制器14并进行控制。

实施列2

实施例2包括实施例1的所有结构，实施例2的放电电路结构如下，如图2所示，放电电路16包括第二开关电路4和恒流源电路6，第二开关电路4分别与电源9、恒流源电路6和控制器14电连接。第二开关电路4包括电阻R4、场效应管Q2、电阻R7和三极管Q3，恒流源电路6包括电阻R9、电阻R10、电阻R11和恒流源芯片；场效应管Q2的漏极与恒流源芯片电连接，电阻R9的一端分别与电阻R11和电阻R10的一端电连接，电阻R9的另一端与恒流源芯片电连接。电阻R11的另一端接地，电阻R10的另一端与恒流源芯片电连接。

放电电路16的工作状态由第二开关电路4控制。当放电电路16不工作时，Ctr1引脚被拉置低电平。这时，三极管Q3处于截止状态。此时，场效应管Q2的栅极，没有确定状态。R4作为上拉电阻，将Q2的栅极拉到高电平，使电平变为确定状态。Q2的源极到漏极截止。此时，场效应管Q2的漏极不为恒流源电路6供电，实现低功耗。

当放电电路16需要工作时，Ctr1引脚被置高电平。这时，三极管Q3处于饱和导通状态，Q3的集电极被发射极拉到低电平。同时，Q2的栅极被Q3的集电极拉到低电平，Q3的源极到漏极导通。此时，场效应管Q2的漏极为后级电路供电，恒流源电路6开始工作。

本实用新型通过温度检测电路1，可实现对电源9的温度检测，使锂电池在不同温度下，都能够对剩余电量等级进行准确测量与划分。；结合电池隔离电路2，可以兼容复合能量型锂电池或单节能量型锂电池作为电源输入；通过将放电电路16，与电压检测电路17结合，可支持在对电源进行放电之前和放电过程中，对电压进行检测，一方面实现了在线功能，另一方面，可以排除目前阶段钝化状态是否对电源9的放电电流产生影响；通过开关电路，可以在功能模块不用时将电路断开，实现低功耗；通过输出控制电路10，可以在电量不足时，对计量仪表状态进行远程提示或预警。通过数据存储电路11，可以将剩余电量相关数据对比表，如温度，电压，提示信息等数据进行预先存储，以便检测后进行查找和对比操作。

应理解，本实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种计量仪表供电电源剩余电量在线检测电路，其特征是，包括为表端***提供电能的电源（9）、连接电源的放电电路（16）、对电源电压进行检测的电压检测电路（17）、对电源进行温度检测的温度检测电路（1），控制器（14）、连接控制器的数据存储电路（11）和输出控制电路（10）；所述放电电路、温度检测电路和电压检测电路并联连接，所述放电电路、温度检测电路和电压检测电路输出端连接所述控制器，所述输出控制电路包括无线通信装置（13）和控制无线通信装置开通与闭合的第一开关电路（12），所述控制器根据所述电压检测电路检测的电源电压以控制无线通信装置的工作。

2.根据权利要求1所述的计量仪表供电电源剩余电量在线检测电路，其特征是，所述温度检测电路包括滤波电容C2，分压电阻R6和热敏电阻RM1，热敏电阻RM1一端与电源电连接，热敏电阻RM1另一端分别与滤波电容C2，分压电阻R6和控制器电连接，滤波电容C2和分压电阻R6另一端均接地。

3.根据权利要求1所述的计量仪表供电电源剩余电量在线检测电路，其特征是，所述放电电路包括第二开关电路（4）和恒定电阻电路（5），所述第二开关电路分别与电源、恒定电阻电路和控制器电连接。

4.根据权利要求1所述的计量仪表供电电源剩余电量在线检测电路，其特征是，所述放电电路包括第二开关电路（4）和恒流源电路（6），第二开关电路分别与电源、恒流源电路和控制器电连接。

5.根据权利要求4所述的计量仪表供电电源剩余电量在线检测电路，其特征是，所述第二开关电路包括上拉电阻R4、场效应管Q2、限流电阻R7和三极管Q3，所述恒流源电路包括电阻R9、电阻R10、负载电阻R11和恒流源芯片。

6.根据权利要求5所述的计量仪表供电电源剩余电量在线检测电路，其特征是，所述三极管Q3的基极与电阻R7一端电连接，电阻R7的另一端与控制器电连接，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极分别与电阻R4的一端和场效应管Q2的栅极电连接，电阻R4的另一端分别与场效应管Q2的源极和电源电连接，场效应管Q2的漏极与恒流源芯片电连接，电阻R9的一端分别与电阻R11和电阻R10的一端电连接，电阻R9的另一端与恒流源芯片电连接，电阻R11的另一端接地，电阻R10的另一端与恒流源芯片电连接。

7.根据权利要求1所述的计量仪表供电电源剩余电量在线检测电路，其特征是，所述电压检测电路包括第三开关电路（7）和分压滤波电路（8），第三开关电路分别与电源、分压滤波电路和控制器电连接，分压滤波电路与控制器电连接。

8.根据权利要求7所述的计量仪表供电电源剩余电量在线检测电路，其特征是，所述第三开关电路包括限流电阻R5、上拉电阻R8、三极管Q1和三极管Q4，所述分压滤波电路包括分压电阻R1、分压电阻R2和滤波电容C1。

9.根据权利要求8所述的计量仪表供电电源剩余电量在线检测电路，其特征是，所述三极管Q4的基极与R8一端电连接，R8另一端与控制器电连接，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的集电极与R5一端电连接，R5另一端与三极管Q1基极电连接，三极管Q1的发射极与电源电连接，三极管Q1的集电极与电阻R1一端电连接，R1另一端分别与电阻R2一端、电容C1一端和控制器电连接，电阻R2另一端和电容C1另一端均接地。

10.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9所述的计量仪表供电电源剩余电量在线检测电路，其特征是，还包括电源供电电路（15），所述电源供电电路包括具有隔离功能的电池隔离电路（2）和电源管理电路（3），电池隔离电路分别与电源和电源管理电路电连接，电源管理电路与控制器电连接。