本設計的IC卡智能水表電源部分采用3節干電池供電。而電池的容量也非常有限,如果需要經常更換電池,肯定會給用戶帶來很多的不便,勢必對該水表的推廣帶來了很大的麻煩。經常更換電池還為竊水提供了可能。因此水表的功耗問題成為設計的重點和難點。
IC卡的能耗由3部分構成:第一部分是控制器單片機(CPU)、LED顯示正常運行時的持續性能耗是主要的功耗;第二部分是卡表招待機構(電磁閥)動作時的瞬時能耗;第三部分是IC卡表一些輔助功能如聲音報警等的能耗。
上述IC卡表能耗的第一、二部分占了總能耗的95%以上。由于這兩部分能耗從特征上來說是完全不同的類型,給選擇合適的電源增加了難度。用戶可以通過定期更換電池,維持IC卡水表正常運行,但同時也給IC卡留下了技術安全的兩大隱患。第一大隱患是嚴重的,讓用戶自行更換電池,意味著控制器將有更多機會遭受劣質電池的侵襲,造成元器件的損壞、控制器失效及大量的維修損失。第二大隱患是致命的更換電池為技術性竊水提供了可能。我們知道,電控閥依靠電池執行開/關閥動作。通常設計者在電路中都采取了斷電自動關閥的技術保護措施。其基本原理就是通過大容量電容、限流電阻及三極管開關組成一個儲能電路,電壓正常時,電池向儲能電容充電,一經檢測到電壓不正常,電容放電使閥門關閉。而更換電池時,控制電路雖發出關閉信號,但儲能電容已無法提供關閉閥所需的能量,閥門就此處于永久開啟的狀態。不少使用干電池的IC卡,安上述方法試驗三四次后,均能將閥門打開。解決此問題的辦法是前面提到的采用基于單片機的IC卡智能水表控制系統設計37 超級電容方案。
為了盡可能降低IC卡水表運行時的功耗,延長干電池的使用時間,本設計系統考慮從以下幾個途徑來實現。
1. 選擇低功耗電磁閥電磁閥是IC卡智能水表的重要部件,我采用了新型雙穩態脈沖式電磁閥,電源電壓低。正常供水情況下,電磁閥處于常開狀態,驅動機構不消耗電能;只有當購買的噸位數用完時,電磁閥關閉并自鎖于常閉狀態。它具有啟動水壓低、防堵性能好及關閉可靠等特點。
2. 選擇低功耗器件除選用低功耗的微處理器外,其他器件也必須為低功耗型,如CMOS器件,而且參數的選用也必須注意低功耗。其重點是:
(1)、采用低功耗器件。
(2)、采用LED顯示作為顯示接口。采用LED顯示相關信息,并且平常處于關閉狀態。設置相應的控制按鈕,控制按鈕由防水蓋控制。用記需要查詢時,打開防水蓋,按鈕閉合,才顯示剩余水量等信息。
(3)、一般情況下,讓芯片處于低功耗睡眠模式(SLEEP MODE)。
3. 選擇低的工作電壓和低的工作頻率
隨著半導體技術的不斷發展,集成電路的電源電壓呈現出下降趨勢。現在許多的CMOS電路都提供低電壓設計。常用5V的CMOS器件大多都提供3V的使用電壓。低電壓不僅便于使用電池,也可以降低電流消耗。在便攜式設備設計中,為降低功耗大量使用了各種低電壓器件。降低時鐘頻率,可節省能源,并使單片機執行速度減慢。
IC卡的能耗由3部分構成:第一部分是控制器單片機(CPU)、LED顯示正常運行時的持續性能耗是主要的功耗;第二部分是卡表招待機構(電磁閥)動作時的瞬時能耗;第三部分是IC卡表一些輔助功能如聲音報警等的能耗。
上述IC卡表能耗的第一、二部分占了總能耗的95%以上。由于這兩部分能耗從特征上來說是完全不同的類型,給選擇合適的電源增加了難度。用戶可以通過定期更換電池,維持IC卡水表正常運行,但同時也給IC卡留下了技術安全的兩大隱患。第一大隱患是嚴重的,讓用戶自行更換電池,意味著控制器將有更多機會遭受劣質電池的侵襲,造成元器件的損壞、控制器失效及大量的維修損失。第二大隱患是致命的更換電池為技術性竊水提供了可能。我們知道,電控閥依靠電池執行開/關閥動作。通常設計者在電路中都采取了斷電自動關閥的技術保護措施。其基本原理就是通過大容量電容、限流電阻及三極管開關組成一個儲能電路,電壓正常時,電池向儲能電容充電,一經檢測到電壓不正常,電容放電使閥門關閉。而更換電池時,控制電路雖發出關閉信號,但儲能電容已無法提供關閉閥所需的能量,閥門就此處于永久開啟的狀態。不少使用干電池的IC卡,安上述方法試驗三四次后,均能將閥門打開。解決此問題的辦法是前面提到的采用基于單片機的IC卡智能水表控制系統設計37 超級電容方案。
為了盡可能降低IC卡水表運行時的功耗,延長干電池的使用時間,本設計系統考慮從以下幾個途徑來實現。
1. 選擇低功耗電磁閥電磁閥是IC卡智能水表的重要部件,我采用了新型雙穩態脈沖式電磁閥,電源電壓低。正常供水情況下,電磁閥處于常開狀態,驅動機構不消耗電能;只有當購買的噸位數用完時,電磁閥關閉并自鎖于常閉狀態。它具有啟動水壓低、防堵性能好及關閉可靠等特點。
2. 選擇低功耗器件除選用低功耗的微處理器外,其他器件也必須為低功耗型,如CMOS器件,而且參數的選用也必須注意低功耗。其重點是:
(1)、采用低功耗器件。
(2)、采用LED顯示作為顯示接口。采用LED顯示相關信息,并且平常處于關閉狀態。設置相應的控制按鈕,控制按鈕由防水蓋控制。用記需要查詢時,打開防水蓋,按鈕閉合,才顯示剩余水量等信息。
(3)、一般情況下,讓芯片處于低功耗睡眠模式(SLEEP MODE)。
3. 選擇低的工作電壓和低的工作頻率
隨著半導體技術的不斷發展,集成電路的電源電壓呈現出下降趨勢。現在許多的CMOS電路都提供低電壓設計。常用5V的CMOS器件大多都提供3V的使用電壓。低電壓不僅便于使用電池,也可以降低電流消耗。在便攜式設備設計中,為降低功耗大量使用了各種低電壓器件。降低時鐘頻率,可節省能源,并使單片機執行速度減慢。