CN210007420U - 一种基于看门狗的供电电路和气象站 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例公开了基于看门狗的供电电路和气象站，在供电电路中上电控制模块的输入端与电源连接，上电控制模块的输出端与用电模块连接，上电控制模块的控制端分别与电压检测模块的输出端和看门狗模块的输出端连接，电压检测模块的输入端与电源连接，看门狗模块与用电模块连接，在检测到电源的电压大于电压阈值时上电控制模块向用电模块供电，否则上电控制模块停止向用电模块供电，并且在向用电模块供电时，看门狗模块在预设时间内未从用电模块接收到喂狗信号，上电控制模块向用电模块断电以及断电后重新供电。既能在电源电压不足时对用电模块断电，又能在电源电压足够时通过看门狗在用电模块异常时对用电模块断电后重新上电。
Description
技术领域
本实用新型涉及供电技术领域，尤其涉及一种基于看门狗的供电电路和气象站。
背景技术
气象站是处于户外能够监测植物生长、采集土壤数据和气象信息的设备，由于气象站设置于户外远离市区，气象站通常采用太阳能电池板供电。
由于气象站为远程控制，不便现场处理气象站上的异常问题，通常在气象站上设置看门狗以在***出现导常(比如死机或软件跑飞)的情况下，让***断电后重新上电复位，使得***重新回到正常工作状态。
然而，气象站远离市电，通常通过太阳能电池板对充电电池充电，然后通过充电电池对气象站上的用电模块供电，在用电模块处于高功耗并且天气不良或者夜间造成太阳能电池板充电功率不足时，导致充电电池电压低于电压阈值，此时需要对用电模块停止供电，如何兼顾看门狗和充电电池的电压状况对用电模块供电成为当前迫切需要解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型实施例的目的在于：提供一种基于看门狗模块的供电电路和气象站，以兼顾看门狗和充电电池的电压状况对用电模块供电。
为达此目的，本实用新型实施例采用以下技术方案：
第一方面，提供一种基于看门狗模块的供电电路，包括电源、用电模块、电压检测模块、上电控制模块以及看门狗模块，
所述上电控制模块的输入端与所述电源连接，所述上电控制模块的输出端与所述用电模块连接，所述上电控制模块的控制端分别与所述电压检测模块的输出端和所述看门狗模块的输出端连接；
所述电压检测模块的输入端与所述电源连接，用于在检测到所述电源的电压大于预设电压阈值时控制所述上电控制模块向所述用电模块供电，以及在检测到所述电源的电压低于所述预设电压阈值时控制所述上电控制模块停止向所述用电模块供电；
所述看门狗模块与所述用电模块连接，在所述上电控制模块向所述用电模块供电时，所述看门狗模块用于在预设时间内未从所述用电模块接收到喂狗信号时，控制所述上电控制模块向所述用电模块断电，以及断电后控制所述上电控制模块向所述用电模块重新供电。
可选地，所述上电控制模块包括第一开关、第二开关、第三开关以及第四开关，
所述第一开关的两端分别与所述电源和所述用电模块连接，所述第二开关的输入端与所述第一开关的控制端连接，所述第二开关的输出端接地，所述第三开关的输入端与所述第二开关的控制端连接，所述第三开关的输入端与所述电源连接，所述第三开关的输出端接地，所述第三开关的控制端与所述看门狗模块的输出端连接，所述第四开关的输入端与所述第二开关的控制端连接，所述第四开关的输出端接地，所述第四开关的控制端与所述电压检测模块的输出端连接。
可选地，所述第一开关包括MOS管，所述第二开关包括第一三极管，所述第三开关包括第二三极管，所述第四开关包括第三三极管；
所述MOS管的源极与所述电源连接，漏极与所述用电模块连接，栅极通过第三电阻与所述第一三极管的集电极连接，所述第一三极管的集电极通过第二电阻与所述电源连接，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的基极与所述第二三极管的集电极连接，所述第二三极管的集电极通过第一电阻与所述电源连接，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的基极与所述看门狗模块的输出端连接，所述第三三极管的集电极与所述第二三极管的集电极连接，所述第三三极管的发射极接地，所述第三三极管的基极通与所述电压检测模块的输出端连接。
可选地，所述电压检测模块包括比较器，所述比较器的第一输入端与参考电源连接以及通过第十电阻和所述比较器的输出端连接，所述比较器的第二输入端与所述电源连接，所述比较器的输出端与所述第三三极管的基极连接。
可选地，所述看门狗模块包括喂狗信号接收端和控制信号输出端，所述喂狗信号接收端与所述用电模块连接，所述控制信号输出端与所述上电控制模块的控制端连接。
可选地，还包括工作电源模块，所述工作电源模块的输出端分别与所述看门狗模块和所述电压检测模块连接，所述工作电源模块用于将所述电源的电压转换为所述看门狗模块和所述电压检测模块的工作电压。
可选地，所述工作电源模块包括变压器，所述变压器的输入端与所述电源连接，所述变压器的输出端分别与所述看门狗模块和所述电压检测模块连接。
可选地，还包括充电电路，所述电源为充电电池，所述充电电路的输入端与充电电源连接，所述充电电路的输出端与所述充电电池连接。
可选地，所述充电电源为太阳能电池板或者USB适配器。
第二方面，提供一种气象站，所述气象站包括本实用新型任一实施例所述的基于看门狗模块的供电电路。
本实用新型实施例的供电电路包括电源、用电模块、电压检测模块、上电控制模块以及看门狗模块，上电控制模块的输入端与电源连接，上电控制模块的输出端与用电模块连接，上电控制模块的控制端分别与电压检测模块的输出端和看门狗模块的输出端连接，电压检测模块的输入端与电源连接，电压检测模块在检测到电源的电压大于预设电压阈值时控制上电控制模块向用电模块供电，以及在检测到电源的电压低于预设电压阈值时控制上电控制模块停止向用电模块供电，并且在上电控制模块向用电模块供电时，看门狗模块在预设时间内未从用电模块接收到喂狗信号时，控制上电控制模块向用电模块断电，以及断电后控制上电控制模块向用电模块重新供电，解决了现有供电电路中无法兼顾看门狗和电源电压状况向用电模块供电的问题，既能在电源电压不足时通过电压检测模块控制上电控制模块对用电模块断电，又能在电源电压足够时通过看门狗在用电模块异常时对用电模块断电后重新上电以使得用电模块恢复正常工作状态。
附图说明
下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
图1为本实用新型实施例的一种基于看门狗的供电电路的结构框图。
图2为本实用新型实施例的一种基于看门狗的供电电路的电路原理图。
具体实施方式
为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
图1为本实用新型实施例的一种基于看门狗的供电电路的示意图，如图1所示，本实用新型实施例的基于看门狗的供电电路包括电源10、用电模块20、电压检测模块50、上电控制模块40以及看门狗模块30。
其中，电源10可以是可充电电池或者不可充电电池，还可以是其他电源，用电模块20可以是气象站上的用电设备，比如可以是摄像头、各种分析仪器和无线通信模块等，电压检测模块50可以是检测电源10的电压大小的模块，上电控制模块40可以是开关单元，该开关单元导通时电源10向用电模块20供电，开关单元截止时电源10停止向用电模块20供电，看门狗模块30可以是包含有看门狗的模块，在预设时间内有喂狗信号时输出第一控制信号，否则输出第二控制信号。
如图1所示，在本实用新型实施例中，上电控制模块40可以包括输入端、输出端和控制端，控制端可以控制输入端和输出端导通或者截止，其中，上电控制模块40的输入端与电源10连接，上电控制模块40的输出端与用电模块20连接，上电控制模块40的控制端分别与电压检测模块50的输出端和看门狗模块30的输出端连接。
电压检测模块50包括输入端和输出端，电压检测模块50的输入端与电源10连接，电压检测模块50在检测到电源10的电压大于预设电压阈值时控制上电控制模块40向用电模块20供电，以及在检测到电源10的电压低于预设电压阈值时控制上电控制模块40停止向用电模块20供电。
看门狗模块30的输入端与用电模块20连接，在上电控制模块40向用电模块20供电时，看门狗模块30在预设喂狗时长内未从用电模块20接收到喂狗信号时，控制上电控制模块40向用电模块20断电，以及断电后控制上电控制模块40向用电模块20重新供电。
本实用新型实施例的供电电路，电压检测模块在检测到电源的电压大于预设电压阈值时控制上电控制模块向用电模块供电，以及在检测到电源的电压低于预设电压阈值时控制上电控制模块停止向用电模块供电，并且在上电控制模块向用电模块供电时，看门狗模块在预设喂狗时长内未从用电模块接收到喂狗信号时，控制上电控制模块向用电模块断电，以及断电后控制上电控制模块向用电模块重新供电，解决了现有供电电路中无法兼顾看门狗和电源电压状况向用电模块供电的问题，既能在电源电压不足时通过电压检测模块控制上电控制模块对用电模块断电，又能在电源电压足够时通过看门狗在用电模块异常时对用电模块断电后重新上电以使得用电模块恢复正常工作状态。
如图2所示，在本实用新型的一个实施例中，上电控制模块40包括第一开关401、第二开关402、第三开关403以及第四开关404，第一开关401的两端分别与电源10和用电模块20连接，第二开关402的输入端与第一开关401的控制端连接，第二开关402的输出端接地，第三开关403的输入端与第二开关402的控制端连接，第三开关403的输入端与电源10连接，第三开关403的输出端接地，第三开关403的控制端与看门狗模块30的输出端连接，第四开关404的输入端与第二开关402的控制端连接，第四开关404的输出端接地，第四开关404的控制端与电压检测模块50的输出端连接。
以下以第一开关401为MOS管Q1，第二开关402为第一三极管Q2，第三开关403为第二三极管Q3，第四开关404为第三三极管Q4为示例对本实用新型实施例的上电控制模块进行示例性说明。
如图2所示，MOS管Q1的源极与电源10连接，漏极与用电模块20连接，栅极通过第三电阻R3与第一三极管Q2的集电极连接，第一三极管Q2的集电极通过第二电阻R2与电源10连接，第一三极管Q2的发射极接地，第一三极管Q2的基极与第二三极管Q3的集电极连接，第二三极管Q3的集电极通过第一电阻R1与电源10连接，第二三极管Q3的发射极接地，第二三极管Q3的基极与看门狗模块30的输出端连接，第三三极管Q4的集电极与第二三极管Q3的集电极连接，第三三极管Q4的发射极接地，第三三极管Q4的基极通过第六电阻R6与电压检测模块50的输出端连接。
可选地，电源10通过第一电容C1接地，MOS管Q1的漏极通过第二电容C2接地。
需要说明的是，虽然上述示例中第一开关401为MOS管Q1，第二开关402为第一三极管Q2，第三开关403为第二三极管Q3，第四开关404为第三三极管Q4，在实际应用中，本领域技术人员可以选择三极管为NPN型或者PNP型，MOS管可以选择N型或者P型，本实用新型实施例对三极管和MOS管的类型不加以限制，另外，第一开关401、第二开关402、第三开关403以及第四开关404可以为三极管和MOS管中的一个，还可以是其它电子开关，比如继电器等电子控制开关，本实用新型实施例对第一开关401、第二开关402、第三开关403以及第四开关404的类型不加以限制。
如图2所示，在本实用新型的一个实施例中，电压检测模块50包括比较器U1，比较器U1的第一输入端与参考电源V3V连接以及通过第十电阻R10与比较器U1的输出端连接，比较器U1的第二输入端与电源10连接，例如通过第七电阻R7与电源10连接以及通过第八电阻R8接地，该比较器U1的输出端通过第六电阻R6与第三三极管Q4的基极连接。
如图2所示，看门狗模块30可以是包含有看门狗的芯片U2，该芯片U2包括喂狗信号接收端1和控制信号输出端8，喂狗信号接收端1与用电模块20连接，例如，与用电模块20的喂狗信号输出端GPIO连接，控制信号输出端8与上电控制模块40的控制端连接，例如，控制信号输出端8通过第五电阻R5与上电控制模块40中的第二三极管Q3的基极连接。
在实际应用中，芯片U2还可以设置有第一通信端(5，6)和工作模式信号接收端3，用电模块20相应的设置有第二通信端(TX，RX)和工作模式信号发送端WK，比如，用电模块20包括无线通信模块，在用电模块20通过无线通信模块接收到用户为用电模块20在不同工作模式下设置不同喂狗时长的设置信息时，将该接收到的设置信息通过第二通信端(TX，RX)输出至第一通信端(5，6)，芯片U2存储该设置信息，在用电模块20通过工作模式信号发送端WK将用电模块20的当前工作模式输出至工作模式信号接收端3时，如果芯片U2中的看门狗在该工作模式对应的喂狗时长内未从喂狗信号接收端1中接收到喂狗信号，则从控制信号输出端8输出控制信号控制上电控制模块40对用电模块20下电后重新上电，使得用户可以根据用电模块20的不同工作模式设置不同的喂狗时长，能够在用电模块20由于电源10的电压较低处于休眠模式时不被喂狗信号所唤醒，使得电源在较长时间内处于低功耗状态，在电源为充电电池时，可以提高充电电池的充电效率。
如图2所示，在本实用新型的另一实施例中，还包括工作电源模块60，工作电源模块60的输出端分别与看门狗模块30和电压检测模块50连接，工作电源模块60将电源10的电压转换为看门狗模块30和电压检测模块50的工作电压V3V3。
具体地，工作电源模块60包括变压器U3，变压器U3的输入端与电源10连接，变压器U3的输出端与看门狗模块30和电压检测模块50连接，其中，电源10可以为充电电池，该充电电池通过充电电路70与充电电源连接，例如充电电源可以为太阳能电池板或者USB适配器
以下结合图2对本实用新型实施例的基于看门狗的供电电路的工作原理进行说明：
如图2所示，电源10为充电电池，该充电电池通过充电电路70与太阳能电池板(图未示)连接，工作电源模块60中的变压器U3将该充电电池的输出端的电压转换为工作电压V3V3。
电源10的充电电池对用电模块20供电时，电压检测模块50中的比较器U1的输出端输出低电平信号至第三三极管Q4的基极，第三三极管Q4截止，如果预设喂狗时长内用电模块20通过喂狗信号输出端GPIO输出喂狗信号到看门狗模块30，则芯片U2输出低电平信号至第二三极管Q3的基极，第二三极管Q3截止，第一三极管Q2的基极以及MOS管的栅极处于高电平，第一三极管Q2和MOS管导通，电源10仍然对用电模块20供电。如果预设喂狗时长内用电模块20未通过喂狗信号输出端GPIO输出喂狗信号到看门狗模块，则芯片U2先输出高电平信号然后输出低电平信号至第二三极管Q3的基极，第二三极管Q3先导通后截止，第一三极管Q2的基极以及MOS管的栅极先处于高电平然后被拉低至地，第一三极管Q2和MOS管先导通后截止，电源10先对用电模块20停止供电然后继续向用电模块20，实现用电模块20异常时下电重启以恢复正常。
如碰上连续阴雨天或者处于晚间，太阳能充电电流小于用电模块20的耗电时，则电源10的充电电池的电压由高慢慢变低，当低到断电阈值Vol时，电压检测模块50中的比较器U1的输出端由低电平变为高电平，使得第三三极管Q4的基极处于高电平，第三三极管Q4导通，此时不论看门狗模块30有无收到喂狗信号，看门狗模块30输出高电平还是低电平信号，第二三极管Q3的基极的电平始终被拉低至地，第一三极管Q2和MOS管截止，电源10停止向用电模块20供电，太阳能电池板的电能几乎全部对电源10的充电电池充电，电源10的充电电池的电压慢慢由低于Vol升高到放电阈值电压Voh，比较器U1的输出端的电平由低变成高，上电控制模块40重新对用电模块20上电。
本实用新型实施例中，电压检测模块在检测到电源的电压大于预设电压阈值时控制上电控制模块向用电模块供电，以及在检测到电源的电压低于预设电压阈值时控制上电控制模块停止向用电模块供电，并且在上电控制模块向用电模块供电时，看门狗模块在预设喂狗时长内未从用电模块接收到喂狗信号时，控制上电控制模块向用电模块断电，以及断电后控制上电控制模块向用电模块重新供电，解决了现有供电电路中无法兼顾看门狗和电源电压向用电模块供电的问题，既能在电源电压不足时通过电压检测模块控制上电控制模块对用电模块断电，又能在电源电压足够时通过看门狗在用电模块异常时对用电模块断电后重新上电以使得用电模块恢复正常工作状态。
本实用新型实施例提供一种气象站，该气象站包括本实用新型实施例提供的基于看门狗的供电电路。
本实用新型实施例的气象站能够实现基于看门狗的供电电路的相关功能并具有相同的技术效果。
于本文的描述中，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚器件，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于看门狗的供电电路，其特征在于，包括电源、用电模块、电压检测模块、上电控制模块以及看门狗模块，
所述上电控制模块的输入端与所述电源连接，所述上电控制模块的输出端与所述用电模块连接，所述上电控制模块的控制端分别与所述电压检测模块的输出端和所述看门狗模块的输出端连接；
所述电压检测模块的输入端与所述电源连接，用于在检测到所述电源的电压大于预设电压阈值时控制所述上电控制模块向所述用电模块供电，以及在检测到所述电源的电压低于所述预设电压阈值时控制所述上电控制模块停止向所述用电模块供电；
所述看门狗模块与所述用电模块连接，在所述上电控制模块向所述用电模块供电时，所述看门狗模块用于在预设时间内未从所述用电模块接收到喂狗信号时，控制所述上电控制模块向所述用电模块断电，以及断电后控制所述上电控制模块向所述用电模块重新供电。
2.如权利要求1所述的基于看门狗的供电电路，其特征在于，所述上电控制模块包括第一开关、第二开关、第三开关以及第四开关，
所述第一开关的两端分别与所述电源和所述用电模块连接，所述第二开关的输入端与所述第一开关的控制端连接，所述第二开关的输出端接地，所述第三开关的输入端与所述第二开关的控制端连接，所述第三开关的输入端与所述电源连接，所述第三开关的输出端接地，所述第三开关的控制端与所述看门狗模块的输出端连接，所述第四开关的输入端与所述第二开关的控制端连接，所述第四开关的输出端接地，所述第四开关的控制端与所述电压检测模块的输出端连接。
3.如权利要求2所述的基于看门狗的供电电路，其特征在于，所述第一开关包括MOS管，所述第二开关包括第一三极管，所述第三开关包括第二三极管，所述第四开关包括第三三极管；
所述MOS管的源极与所述电源连接，漏极与所述用电模块连接，栅极通过第三电阻与所述第一三极管的集电极连接，所述第一三极管的集电极通过第二电阻与所述电源连接，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的基极与所述第二三极管的集电极连接，所述第二三极管的集电极通过第一电阻与所述电源连接，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的基极与所述看门狗模块的输出端连接，所述第三三极管的集电极与所述第二三极管的集电极连接，所述第三三极管的发射极接地，所述第三三极管的基极通与所述电压检测模块的输出端连接。
4.如权利要求3所述的基于看门狗的供电电路，其特征在于，所述电压检测模块包括比较器，所述比较器的第一输入端与参考电源连接以及通过第十电阻和所述比较器的输出端连接，所述比较器的第二输入端与所述电源连接，所述比较器的输出端与所述第三三极管的基极连接。
5.如权利要求1-3任一项所述的基于看门狗的供电电路，其特征在于，所述看门狗模块包括喂狗信号接收端和控制信号输出端，所述喂狗信号接收端与所述用电模块连接，所述控制信号输出端与所述上电控制模块的控制端连接。
6.如权利要求1-3任一项所述的基于看门狗的供电电路，其特征在于，还包括工作电源模块，所述工作电源模块的输出端分别与所述看门狗模块和所述电压检测模块连接，所述工作电源模块用于将所述电源的电压转换为所述看门狗模块和所述电压检测模块的工作电压。
7.如权利要求6所述的基于看门狗的供电电路，其特征在于，所述工作电源模块包括变压器，所述变压器的输入端与所述电源连接，所述变压器的输出端分别与所述看门狗模块和所述电压检测模块连接。
8.如权利要求1-3任一项所述的基于看门狗的供电电路，其特征在于，还包括充电电路，所述电源为充电电池，所述充电电路的输入端与充电电源连接，所述充电电路的输出端与所述充电电池连接。
9.如权利要求8所述的基于看门狗的供电电路，其特征在于，所述充电电源为太阳能电池板或者USB适配器。
10.一种气象站，其特征在于，所述气象站包括如权利要求1-9任一项所述的基于看门狗的供电电路。
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Cited By (1)
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2019
- 2019-04-25 CN CN201920578464.9U patent/CN210007420U/zh active Active
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| CN112018828A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-12-01 | 广州极飞科技有限公司 | 供电模块和通信设备 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
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