一种新型低功耗电动球阀控制装置

本技术涉及农业灌溉设备，具体涉及一种用于农田电动球阀的低功耗智能控制装置，尤其适用于分散式农田灌溉系统中需长期自主运行的场景。

背景技术：

1、在传统农田灌溉系统中，电动球阀多依赖交流市电供电或频繁更换电池的直流供电方式，存在以下痛点：

2、高功耗：现有的球阀控制器，因电路设计冗余、无休眠机制，长期运行功耗大，导致2节18650电池供电场景下续航仅20天到1个月，维护成本高；

3、控制精度与功耗矛盾：为实现精准开度调节，部分装置需持续采集反馈信号并驱动电机，进一步加剧功耗。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型提供一种新型低功耗电动球阀控制装置。

2、本实用新型技术方案如下：

3、一种新型低功耗电动球阀控制装置，包括：超低功耗微控制器mcu、电源模块、智能传感模块、电机驱动器、通讯模块；

4、所述超低功耗微控制器连接电机驱动器，所述电机驱动器连接电动球阀的电气执行机构，用于控制阀体的开闭；

5、所述超低功耗微控制器连接有电源模块，用于设备的整体供电；

6、所述超低功耗微控制器连接有通讯模块，用于无线数据传输；

7、所述阀体处安装有流量计，所述流量计与超低功耗微控制器电连接；

8、所述电气执行机构处安装有角度传感器，所述角度传感器与超低功耗微控制器电连接，用于感知阀体转动角度。

9、所述超低功耗微控制器连接有压力传感器，用于水压检测。

10、所述通讯模块为4g模组，超低功耗微控制器通过4g网络连接云平台，所述云平台通过网络连接手机或者电脑。

11、所述电源模块采用太阳能板组件以及锂电池进行充放电。

12、还包括锂电池充电芯片u1、电源转换模块u2、超低功耗微控制器u3、低功耗电源芯片u4、电机驱动芯片u5、角度传感器u6、4g模组com1、程序下载接口swd1、流量计接口flow；

13、u1的1脚连接电阻r3到gnd，用于设置充电电流，目前选的2k电阻，限制到最大充电电流400ma；

14、u1的2脚连接到gnd；

15、u1的3脚连接到led，用于提示充电状态；

16、u1的4脚连接到电池的正极bat，c3连接到4脚上用于保护芯片，防止尖峰和毛刺损坏芯片；

17、u1的5脚是电池输出引脚,锂电池通过该引脚向负载供电，连接u3的1脚和低功耗电源芯片u4的3脚；

18、u1的6脚通过电阻r1连接到太阳能板输出端子的1脚,c1连接到u1的6脚用于保护芯片，防止尖峰和毛刺损坏芯片；

19、 u2的1脚通过电感l1连接到u2的1脚，用于设置开关频率；

20、u2的2脚连接到gnd；

21、u2的3脚连接到u3的22脚，用于电源的使能，可按需控制电源的开关；

22、u2的4脚连接到电阻r4与电阻r5的管脚，电阻r4和电阻r5串联接到u2的5脚v36处，用于反馈芯片输出的电压；

23、u2的5脚连接到4g模组com1的2脚，给4g模组供电；

24、com1的1脚连接到gnd；

25、com1的2脚连接到v36电源上；

26、com1的3脚连接到u3的21脚，uart输出振铃提示；

27、com1的4脚连接到u3的20脚，并通过上拉电阻r6连接到电源v36，做读取数据；

28、com1的5脚连接到u3的19脚，发送数据；

29、com1的6脚连接到u3的18脚，检测数据终端就绪；

30、com1的7脚连接到u3的17脚，gps使能；

31、u5的1脚通过二极管d2连接到u3的29脚，驱动电机；

32、u5的2脚通过二极管d1连接到u3的30脚，驱动电机；

33、u5的3脚连接到gnd；

34、u5的4脚连接到电池bat上；

35、u5的5、6脚连接到电机端子的1脚；

36、u5的7、8脚连接到电机端子的2脚；

37、低功耗电源芯片u4的1脚连接到u3的32脚，用控制低功耗电源芯片u4的gnd；

38、低功耗电源芯片u4的2脚连接到压力传感器端子的1脚，给传感器供电；

39、低功耗电源芯片u4的3脚连接到u3的32脚，用控制低功耗电源芯片u4的gnd；

40、u6的1脚连接到u3的15脚，用控制u6的电源；

41、u6的2脚芯片内部输出的3.3v电源，电容c11用于电源滤波；

42、u6的4脚连接到gnd；

43、u6的3、5脚不接；

44、u6的6脚连接到u3的2脚，电阻r11连接到2脚做上拉电阻，芯片数据；

45、u6的7脚连接到u3的3脚，电阻r10连接到2脚做上拉电阻，芯片时钟；

46、swd1的1脚接vcc；

47、swd1的2脚接到u3的24脚，时钟信号；

48、swd1的3脚接到gnd；

49、swd1的4脚接到u3的23脚，数据；

50、swd1的5脚接到u3的4脚，用于u3的复位；

51、flow的1脚接到u3的28脚，电源控制；

52、flow的2脚接到u3的27脚，数据；

53、flow的3脚接到gnd；

54、对地电容c8、c9分别连接到u3的1、4脚，用于滤波。

55、本实用新型的技术效果和优点：

56、通过硬件低功耗架构设计，将平均工作待机电流降到3ma以下，休眠电流降到10ua以下，续航时间延长至2个月（2节18650电池），同时保持精准开度调节与强环境适应性。

57、本设备在硬件设计上都是以低功耗为主，电源是按需所给的方法设计，传感器只有在工作的时候才给通电，其余时间都是断电情况。

1.一种新型低功耗电动球阀控制装置，其特征在于，包括：超低功耗微控制器mcu、电源模块、智能传感模块、电机驱动器、通讯模块；

2.根据权利要求1所述的一种新型低功耗电动球阀控制装置，其特征在于：所述通讯模块为4g模组，超低功耗微控制器通过4g网络连接云平台，所述云平台通过网络连接手机或者电脑。

3.根据权利要求1所述的一种新型低功耗电动球阀控制装置，其特征在于：所述电源模块采用太阳能板组件以及锂电池进行充放电。

4.根据权利要求1所述的一种新型低功耗电动球阀控制装置，其特征在于：还包括锂电池充电芯片u1、电源转换模块u2、超低功耗微控制器u3、低功耗电源芯片u4、4g模组com1、电机驱动芯片u5、角度传感器u6、流量计接口flow；

5.根据权利要求4所述的一种新型低功耗电动球阀控制装置，其特征在于：还包括程序下载接口swd1，

6.根据权利要求4所述的一种新型低功耗电动球阀控制装置，其特征在于：所述电阻r3选用2kω电阻，限制到最大充电电流400ma。