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便攜式超聲波流量計是如何進行低功耗設計
日期:2025-07-05 16:40
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摘要:
便攜式超聲波流量計是一種適合在野外使用的超聲波流量計,由于野外環(huán)境沒有外接電源供應,因此必須采用電池供電方式的。用戶當然不希望經(jīng)常性的充電或更換電池,所以待機時間的長短往往是使用者考慮的一個重要因素。微功耗IC的工作電流已經(jīng)降到幾μA~幾十μA,一種帶基準電壓源的電壓比較器MAX918,工作電流僅需0.8μA,這使得功耗顯著降低。
1、由于低的電源電壓有助于降低功耗,因此,昊天科技采用了2.5V供電的芯片。
2、單電源供電可提高電源使用效率,我們在設計中采用了單電源供電的芯片,特別是運放部分。
3、MCU(微控制器)和MPU(微處理器)往往是系統(tǒng)中消耗功率*多的元件,因為芯片低功耗的記錄大多是由RISC芯片創(chuàng)造的,我們選擇了RISC芯片。
4、降低系統(tǒng)的時鐘頻率。數(shù)字芯片的功耗與時鐘頻率有關,在權衡運行速度后,我們采用較低的時鐘頻率來降低電流消耗。以PIC16C71低功耗單片機為例,當供電電壓為5V,時鐘頻率為4 MHz時,功耗約為10 mW;在相同的供電電壓下,把時鐘頻率降到32kHz時,功耗約為0.15 mW。功耗明顯減少。
5、顯示元件AKT系列便攜式超聲波流量計采用了LCD(液晶)顯示器,盡量不用根據(jù)不同的工作狀態(tài)可以關閉一部分電路,特別是對大電流器件。在關閉狀態(tài)下,IC不工作,耗電在零點幾微安到幾微安之間。當電路不可避免的使用大電流器件時,如紅外發(fā)射器、無線通訊發(fā)射器件等,應設計使大電流的電路單元僅僅在需要其工作的短時間內(nèi)工作,其余時間使其處于斷電狀態(tài)。
其次,在供電系統(tǒng)的設計中,我們加大了對低功耗的設計。我們根據(jù)*大電流消耗、工作電壓范圍、尺寸和重量約束、工作溫度范圍以及工作頻率等因素來進行相關設計。由于各種類型電池的工作電壓互不相同,鋰電池為3.6V,而鎳-鎘電池則可提供高達30A的電流。因此我們在選用電池時考慮了每種類型電池的所有特征。此外,在電源芯片選擇上,我們采用效率高、體積小的芯片。
第三,優(yōu)化軟件設計,充分利用睡眠方式。
由于,HT系列 便攜式超聲波流量計 內(nèi)部有MCU,MCU節(jié)省內(nèi)部功耗的*佳方法就是進入睡眠狀態(tài)。在睡眠狀態(tài)下,MCU的振蕩器被關閉,這可使它只消耗極小的電流,典型值為幾微安數(shù)量級??衫帽O(jiān)視定時器或外部中斷將MCU從睡眠狀態(tài)喚醒。如動態(tài)心電圖儀,由于人的心跳相對于MCU的時鐘是很緩慢的,可以利用定時器中斷,定時的將MCU喚醒,處理完成后再次進入休眠,這樣可以大大降低功耗。
1、由于低的電源電壓有助于降低功耗,因此,昊天科技采用了2.5V供電的芯片。
2、單電源供電可提高電源使用效率,我們在設計中采用了單電源供電的芯片,特別是運放部分。
3、MCU(微控制器)和MPU(微處理器)往往是系統(tǒng)中消耗功率*多的元件,因為芯片低功耗的記錄大多是由RISC芯片創(chuàng)造的,我們選擇了RISC芯片。
4、降低系統(tǒng)的時鐘頻率。數(shù)字芯片的功耗與時鐘頻率有關,在權衡運行速度后,我們采用較低的時鐘頻率來降低電流消耗。以PIC16C71低功耗單片機為例,當供電電壓為5V,時鐘頻率為4 MHz時,功耗約為10 mW;在相同的供電電壓下,把時鐘頻率降到32kHz時,功耗約為0.15 mW。功耗明顯減少。
5、顯示元件AKT系列便攜式超聲波流量計采用了LCD(液晶)顯示器,盡量不用根據(jù)不同的工作狀態(tài)可以關閉一部分電路,特別是對大電流器件。在關閉狀態(tài)下,IC不工作,耗電在零點幾微安到幾微安之間。當電路不可避免的使用大電流器件時,如紅外發(fā)射器、無線通訊發(fā)射器件等,應設計使大電流的電路單元僅僅在需要其工作的短時間內(nèi)工作,其余時間使其處于斷電狀態(tài)。
其次,在供電系統(tǒng)的設計中,我們加大了對低功耗的設計。我們根據(jù)*大電流消耗、工作電壓范圍、尺寸和重量約束、工作溫度范圍以及工作頻率等因素來進行相關設計。由于各種類型電池的工作電壓互不相同,鋰電池為3.6V,而鎳-鎘電池則可提供高達30A的電流。因此我們在選用電池時考慮了每種類型電池的所有特征。此外,在電源芯片選擇上,我們采用效率高、體積小的芯片。
第三,優(yōu)化軟件設計,充分利用睡眠方式。
由于,HT系列 便攜式超聲波流量計 內(nèi)部有MCU,MCU節(jié)省內(nèi)部功耗的*佳方法就是進入睡眠狀態(tài)。在睡眠狀態(tài)下,MCU的振蕩器被關閉,這可使它只消耗極小的電流,典型值為幾微安數(shù)量級??衫帽O(jiān)視定時器或外部中斷將MCU從睡眠狀態(tài)喚醒。如動態(tài)心電圖儀,由于人的心跳相對于MCU的時鐘是很緩慢的,可以利用定時器中斷,定時的將MCU喚醒,處理完成后再次進入休眠,這樣可以大大降低功耗。
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