全文摘要
本实用涉及智能控制领域，尤其涉及一种基于GPRS通信的控制系统，包括：用于供电的电池以及供电模块；与电池连接的用于控制电池输出电压采集的第一开关电路；与供电模块以及第一开关电路连接的，用于滤除供电模块输出电压跌落时产生的电压采样信号波动的滤波模块；与电池、GPRS通信模块连接的，用于控制GPRS通信模块通、断电的第二开关电路；与第一开关电路、滤波模块、第二开关电路以及GPRS通信模块连接的控制模块，当滤波模块输出的信号低于设定阈值时，控制模块控制第二开关电路断开。通过使用本实用，可以实现以下效果：通过滤波模块有效滤除供电模块输出电压跌落时产生的电压采样信号波动，从而避免了单片机由于该信号波动而关闭供电模块。
主设计要求
1.一种基于GPRS通信的控制系统，其特征在于，包括：用于供电的电池以及供电模块；与电池连接的用于控制电池输出电压采集的第一开关电路；与供电模块以及第一开关电路连接的，用于滤除供电模块输出电压跌落时产生的电压采样信号波动的滤波模块；与电池、GPRS通信模块连接的，用于控制GPRS通信模块通、断电的第二开关电路；与第一开关电路、滤波模块、第二开关电路以及GPRS通信模块连接的控制模块，当滤波模块输出的信号低于设定阈值时，控制模块控制第二开关电路断开。
设计方案
1.一种基于GPRS通信的控制系统，其特征在于，包括：
用于供电的电池以及供电模块；
与电池连接的用于控制电池输出电压采集的第一开关电路；
与供电模块以及第一开关电路连接的，用于滤除供电模块输出电压跌落时产生的电压采样信号波动的滤波模块；
与电池、GPRS通信模块连接的，用于控制GPRS通信模块通、断电的第二开关电路；
与第一开关电路、滤波模块、第二开关电路以及GPRS通信模块连接的控制模块，当滤波模块输出的信号低于设定阈值时，控制模块控制第二开关电路断开。
2.根据权利要求1所述的基于GPRS通信的控制系统，其特征在于，所述供电模块包括线性电源U20以及电容C25、C26、C27，所述电容C25的一端连接电源模块的输出端VCC，另一端接地，所述电容C26的一端连接线性电源U20的输入端VIN，另一端接地，所述电容C27的一端连接线性电源U20的输出端VOUT，另一端接地，所述线性电源U20的输入端VIN连接电池输出端，线性电源U20的输出端VOUT连接电源模块的输出端VCC，线性电源U20的接地端GND接地。
3.根据权利要求1所述的基于GPRS通信的控制系统，其特征在于，所述第一开关电路包括三极管Q20、Q21、电阻R22、R23，所述三极管Q20的发射极连接供电模块，三极管Q20的集电极连接电阻R23的一端，三极管Q20的基极连接三极管Q21的集电极，所述电阻R23的另一端连接滤波模块以及电阻R22的一端，所述电阻R22的另一端接地，所述三极管Q21的基极连接控制模块的控制端，三极管Q21的发射极连接第二开关电路。
4.根据权利要求3所述的基于GPRS通信的控制系统，其特征在于，所述第一开关电路还包括电阻R20、R21，所述电阻R20的一端连接三极管Q20的基极，另一端连接三极管Q21的集电极，所述电阻R21的一端连接三极管Q21的基极，另一端连接控制模块的控制端。
5.根据权利要求1所述的基于GPRS通信的控制系统，其特征在于，所述滤波模块包括依次连接的第一滤波电路和第二滤波电路。
6.根据权利要求5所述的基于GPRS通信的控制系统，其特征在于，所述第一滤波电路和第二滤波电路截止频率为217Hz，-30dB衰减。
7.根据权利要求5所述的基于GPRS通信的控制系统，其特征在于，所述第一滤波模块包括运算放大器U1A、电阻R1、R2以及电容C2、C3，所述电阻R1的一端连接第一开关电路的输出端，另一端连接电阻R2的一端以及电容C3的一端，所述电阻R2的另一端连接电容C2的一端以及运算放大器U1A的同相输入端+INA，所述电容C3的另一端连接第二滤波电路以及运算放大器U1A的反相输入端-INA，所述电容C2的另一端接地，所述运算放大器U1A的输出端连接第二滤波电路，运算放大器U1A的供电端V+连接电源模块的输出端VCC，运算放大器U1A的接地端G接地GND。
8.根据权利要求5所述的基于GPRS通信的控制系统，其特征在于，所述第二滤波模块包括运算放大器U1B、电阻R3、R4以及电容C1、C4，所述电阻R3的一端连接第一滤波电路的输出端，另一端连接电阻R4的一端以及电容C4的一端，所述电阻R4的另一端连接电容C1的一端以及运算放大器U1B的同相输入端+INB，所述电容C4的另一端连接控制模块的输入端以及运算放大器U1B的反相输入端-INB，所述电容C1的另一端接地，所述运算放大器U1B的输出端连接控制模块的输入端。
9.根据权利要求1所述的基于GPRS通信的控制系统，其特征在于，所述控制模块周期性控制第一开关电路的导通和断开。
10.根据权利要求1～9任一项所述的基于GPRS通信的控制系统，其特征在于，还包括与控制模块连接的显示模块，当滤波模块输出的信号低于设定阈值时，控制模块控制显示模块显示电池欠压信息。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及仪表控制领域，尤其涉及一种基于GPRS通信的控制系统。
背景技术
随着科技进步，信息化时代中燃气化工程迅速发展。无论家用还是公共区域使用的“智能化”越来越贴近生活。智能燃气表、远程无线抄表也向着网络智能方向发展。目前国内大部分城市已成功应用远程抄表系统。在多种无线通信方式中，GPRS通信技术因其传输速率快、传输距离远。已作为智能燃气表主要通信方式之一。
智能燃气表中，常用供电方式为4节碱性电池或者锂电池供电。当使用GPRS通信时，通信中存在2安以上突发电流，因温度、电池最大输出电流原因，突发电流产生时会造成电源短暂跌落。当单片机采样的值低于设定阈值时系统出现误触发欠压保护，燃气表执行欠压锁定关阀，同时单片机会执行关闭供电电源，屏幕显示电池欠压需更换电池，单片机进入深度睡眠模式。而此时电池并没有真正消耗完。此类问题尤其在低温和弱信号环境中、电池出现钝化时尤为明显，造成用户电池使用时间变短，增大用户用气成本，影响用户体验引起无谓的用户投诉。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型提出一种基于GPRS通信的控制系统，有效滤除了供电模块输出电压跌落时产生的信号，避免了控制模块的对电池电压不足的误判。
一种基于GPRS通信的控制系统，包括：
用于供电的电池以及供电模块；
与电池连接的用于控制电池输出电压采集的第一开关电路；
与供电模块以及第一开关电路连接的，用于滤除供电模块输出电压跌落时产生的电压采样信号波动的滤波模块；
与电池、GPRS通信模块连接的，用于控制GPRS通信模块通、断电的第二开关电路；
与第一开关电路、滤波模块、第二开关电路以及GPRS通信模块连接的控制模块，当滤波模块输出的信号低于设定阈值时，控制模块控制第二开关电路断开。
优选地，所述供电模块包括线性电源U20以及电容C25、C26、C27，所述电容C25的一端连接电源模块的输出端VCC，另一端接地，所述电容C26的一端连接线性电源U20的输入端VIN，另一端接地，所述电容C27的一端连接线性电源U20的输出端VOUT，另一端接地，所述线性电源U20的输入端VIN连接电池输出端，线性电源U20的输出端VOUT连接电源模块的输出端VCC，线性电源U20的接地端GND接地。
优选地，所述第一开关电路包括三极管Q20、Q21、电阻R22、R23，所述三极管Q20的发射极连接供电模块，三极管Q20的集电极连接电阻R23的一端，三极管Q20的基极连接三极管Q21的集电极，所述电阻R23的另一端连接滤波模块以及电阻R22的一端，所述电阻R22的另一端接地，所述三极管Q21的基极连接控制模块的控制端，三极管Q21的发射极连接第二开关电路。
优选地，所述第一开关电路还包括电阻R20、R21，所述电阻R20的一端连接三极管Q20的基极，另一端连接三极管Q21的集电极，所述电阻R21的一端连接三极管Q21的基极，另一端连接控制模块的控制端。
优选地，所述滤波模块包括依次连接的第一滤波电路和第二滤波电路。
优选地，所述第一滤波电路和第二滤波电路截止频率为217Hz，-30dB衰减。
优选地，所述第一滤波模块包括运算放大器U1A、电阻R1、R2以及电容C2、C3，所述电阻R1的一端连接第一开关电路的输出端，另一端连接电阻R2的一端以及电容C3的一端，所述电阻R2的另一端连接电容C2的一端以及运算放大器U1A的同相输入端+INA，所述电容C3的另一端连接第二滤波电路以及运算放大器U1A的反相输入端-INA，所述电容C2的另一端接地，所述运算放大器U1A的输出端连接第二滤波电路，运算放大器U1A的供电端V+连接电源模块的输出端VCC，运算放大器U1A的接地端G接地GND。
优选地，所述第二滤波模块包括运算放大器U1B、电阻R3、R4以及电容C1、C4，所述电阻R3的一端连接第一滤波电路的输出端，另一端连接电阻R4的一端以及电容C4的一端，所述电阻R4的另一端连接电容C1的一端以及运算放大器U1B的同相输入端+INB，所述电容C4的另一端连接控制模块的输入端以及运算放大器U1B的反相输入端-INB，所述电容C1的另一端接地，所述运算放大器U1B的输出端连接控制模块的输入端。
优选地，所述控制模块周期性控制第一开关电路的导通和断开。
优选地，还包括与控制模块连接的显示模块，当滤波模块输出的信号低于设定阈值时，控制模块控制显示模块显示电池欠压信息。
通过使用本实用新型，可以实现以下效果：
1.通过滤波模块有效滤除供电模块输出电压跌落时产生的电压采样信号波动，从而避免了单片机由于该信号波动而关闭第二开关模块，也避免了因此而更换电池，从而有效降低用户使用成本，减少用户由于供电电源跌落引起的投诉反馈；
2.为了保证采样信号高精度，使用电阻R22、R23分压，分压的电压范围在控制模块的识别范围内；
3.控制模块周期性控制第一开关电路的导通和断开，实现采用信号的周期性，保证系统的低功耗设计。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是本实用新型实施例的整体结构示意图；
图2是本实用新型实施例中供电模块的电路原理图；
图3是本实用新型实施例中开关电路的电路原理图；
图4是本实用新型实施例中滤波模块的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
本实用新型的基本思想是通过滤波模块有效滤除供电模块输出电压跌落时产生的电压采样信号波动，从而避免了单片机由于该信号波动而关闭第二开关模块，也避免了因此而更换电池，从而有效降低用户使用成本，减少用户由于供电电源跌落引起的投诉反馈。
如图1所示，本实施例提供一种基于GPRS通信的控制系统，包括：用于供电的电池以及供电模块；与电池连接的用于控制电池输出电压采集的第一开关电路；与供电模块以及第一开关电路连接的，用于滤除供电模块输出电压跌落时产生的电压采样信号波动的滤波模块；与电池、GPRS通信模块连接的，用于控制GPRS通信模块通、断电的第二开关电路；与第一开关电路、滤波模块、第二开关电路以及GPRS通信模块连接的控制模块，当滤波模块输出的信号低于设定阈值时，控制模块控制第二开关电路断开；与控制模块连接的显示模块，当滤波模块输出的信号低于设定阈值时，控制模块控制显示模块显示电池欠压信息。
如图2所示，在本实施例中，供电模块包括线性电源U20以及电容C25、C26、C27。所述电容C25的一端连接电源模块的输出端VCC，另一端接地，所述电容C26的一端连接线性电源U20的输入端VIN，另一端接地，所述电容C27的一端连接线性电源U20的输出端VOUT，另一端接地，所述线性电源U20的输入端VIN连接电池输出端，线性电源U20的输出端VOUT连接电源模块的输出端VCC，线性电源U20的接地端GND接地。
其中，线性电源U20具有低功耗、高纹波抑制比的特点。电容C25、C26、C27为滤波电容，电容C25选用大容量陶瓷电容，用于防止GPRS通信时引起的线性电源U20的输出波动，避免运算放大器的工作不稳定。
如图3所示，在本实施例中，第一开关电路包括三极管Q20、Q21、电阻R20、R21、R22、R23。所述三极管Q20的发射极连接供电模块，三极管Q20的集电极连接电阻R23的一端，三极管Q20的基极连接电阻R20的一端，所述电阻R23的另一端连接滤波模块以及电阻R22的一端，所述电阻R22的另一端接地，所述电阻R20的另一端连接三极管Q21的集电极，三极管Q21的基极连接电阻R21的一端，所述电阻R21的另一端连接控制模块的控制端，三极管Q21的发射极连接第二开关电路。
控制模块对电池的采样信号经过三极管Q20、Q21组成的采样开关。控制模块通过控制端AD_CTRL控制三极管Q21导通，从而控制三极管Q20导通，从而实现信号采样。为实现系统的低功耗运行，控制模块周期性打开三极管Q21，实现周期性采样。其中，电阻R21、R20为限流电阻，电阻R23、R21为采样分压高精度电阻，电池采样信号电压高于控制模块IO口识别电压，通过电阻R23、R21将电压设置为识别电平范围内。
如图4所示，在本实施例中，滤波模块包括依次连接的第一滤波电路和第二滤波电路，第一滤波电路和第二滤波电路采用相同的结构。第一滤波电路和第二滤波电路截止频率为217Hz，-30dB衰减，能够有效滤除供电模块输出电压跌落时引起采样信号的波动。
具体的，第一滤波模块包括运算放大器U1A、电阻R1、R2以及电容C2、C3，所述电阻R1的一端连接第一开关电路的输出端，另一端连接电阻R2的一端以及电容C3的一端，所述电阻R2的另一端连接电容C2的一端以及运算放大器U1A的同相输入端+INA，所述电容C3的另一端连接第二滤波电路以及运算放大器U1A的反相输入端-INA，所述电容C2的另一端接地，所述运算放大器U1A的输出端连接第二滤波电路，运算放大器U1A的供电端V+连接电源模块的输出端VCC，运算放大器U1A的接地端G接地GND。
第二滤波模块包括运算放大器U1B、电阻R3、R4以及电容C1、C4，所述电阻R3的一端连接第一滤波电路的输出端，另一端连接电阻R4的一端以及电容C4的一端，所述电阻R4的另一端连接电容C1的一端以及运算放大器U1B的同相输入端+INB，所述电容C4的另一端连接控制模块的输入端以及运算放大器U1B的反相输入端-INB，所述电容C1的另一端接地，所述运算放大器U1B的输出端连接控制模块的输入端。
第一滤波电路和第二滤波电路均为Sallen_Key有源二阶巴特沃斯滤波器。以第一滤波电路为例，电阻R1、R2以及电容C2、C3组成两级RC滤波电路，在运算放大器输出到运算放大器同相输入之间引入一个负反馈，在不同的频段，反馈的极性不相同，当信号频率f＞＞f0时(f0为截止频率217Hz)，每级RC滤波电路的相移趋于-90°，两级RC滤波电路的移相到-180°，RC滤波电路的输出电压与输入电压的相位相反，故此时通过电容C3引到运算放大器同相端的反馈是负反馈，反馈信号将起着削弱输入信号的作用，使电压放大倍数减小，所以该反馈将使二阶有源低通滤波器的幅频特性高频端迅速衰减，只允许低频端信号通过。
在本实施例中，控制模块采用单片机。单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I\/O口和中断系统、定时器\/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A\/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。
在本实施例中，控制模块周期性控制第一开关电路的导通和断开，避免了一直对电池输出端进行采样，从而保证了整个系统的低功耗运行。
另一方面，当滤波模块输出的信号低于设定阈值时，控制模块控制第二开关电路断开。由于滤波模块已经滤除电池输出电压跌落时产生的信号波动，因此此时控制模块判断出滤波模块输出的信号低于设定阈值，则说明电池的输出电压较低，控制模块控制第二开关电路断开，GPRS通信模块不工作。同时控制模块控制显示模块显示电池欠压信息，提醒用户及时更换电池。
在本实施例中，第二开关电路采用与第一开关电路相同的电路结构，但并不对其电路结构进行限定。第二开关电路的控制端连接控制模块，接收控制模块的控制信号。
本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920071203.8
申请日:2019-01-16
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:33(浙江)
授权编号:CN209460606U
授权时间:20191001
主分类号:G05B 19/042
专利分类号:G05B19/042
范畴分类:40E;
申请人:金卡智能集团股份有限公司
第一申请人:金卡智能集团股份有限公司
申请人地址:325600 浙江省温州市乐清经济开发区纬十七路291号
发明人:陈正海;陈超杰;方浩
第一发明人:陈正海
当前权利人:金卡智能集团股份有限公司
代理人:项军
代理机构:33217
代理机构编号:杭州华鼎知识产权代理事务所（普通合伙）
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计
标签：通信论文; 滤波电路论文; 电池论文; 运算放大器论文; 电容电池论文; 三极管开关电路论文; 接地模块论文; 接地系统论文; 接地保护论文; 电容电阻论文; 三极管论文;