动能发电模块的测试电路的制作方法

1.本申请涉及测试电路技术领域，特别是涉及一种动能发电模块的测试电路。


背景技术：

2.动能发电技术，是一项新兴的电源供电技术。动能发电模块由线圈部和转动部组成，采用电磁感应发电原理。当转动部在受到外力作用时，就会从一个平衡态运动到另外一个平衡态，同时随着每次动作都将产生一次脉冲电能(高幅值，持续时间短的脉冲电压)。该发电模块可用于为低功耗产品供电，取代传统的电池供电方式，不但免去了后期更换电池的成本而且环保，非常适用于物联网，是物联网小功率产品非常理想的供电方式。例如配合低功耗射频无线动能开关就是一种不同于传统电源开关的新式开关，这种开关无需使用电池供电，无需连接电源线，手指轻轻按下开关按键所产生的机械能，就可自动转换为电能，从而控制开关灯具、空调、电视机等多种用电电器设备。
3.由于动能发电技术的上述优点，使其应用越来越加广泛。而动能发电模块是动能开关产品的一个关键的物件，它的品质好坏直接关系着产品的性能与稳定性。衡量一个自发电模块品质是否满足使用要求，一个关键的指标就是判断其产生的电压幅值与电压持续时间，能否达到后级负载供电所需的供电要求。目前对于电压值与电压持续时间的测试，一是借用示波器等测试仪器进行测试，该操作繁琐且复杂，生产测试效率第低且容易辨别错误，对产品的批量投产不利。二是使用专用的测试工装进行测试，但是动能发电技术是一种新兴的发电技术，在市场上很难找到其产品的测试工装。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对目前采用示波器等测试仪器对动能发电模块进行测试时操作复杂、效率低且容易出现错误的技术问题，提供一种动能发电模块的测试电路。
5.本实用新型提供一种动能发电模块的测试电路，包括：发电模块电能采集电路和主控电路；其中所述发电模块电能采集电路的一端用于连接动能发电模块，所述发电模块电能采集电路的另一端连接所述主控电路；
6.所述发电模块电能采集电路采集所述动能发电模块的转动部在受到外力挤压时产生的脉冲信号，并对所述脉冲信号进行处理，将处理后的脉冲信号发送至所述主控电路；
7.所述主控电路对所述处理后的脉冲信号进行分析判断，当所述处理后的脉冲信号满足预设条件时，显示设定电压值。
8.本实用新型提供的动能发电模块的测试电路，包括依次连接发电模块电能采集电路和主控电路，其中发电模块电能采集电路连接动能发电模块，用于采集动能发电模块的转动部在受到外力冲击或挤压时产生的脉冲信号，并对脉冲信号进行处理(即将持续时间很短的电压值高的脉冲信号转化成持续时间长电压值低的脉冲信号)，将处理后的脉冲信号发送至主控电路，主控电路分析判断处理后的脉冲信号，当处理后的脉冲信号满足预设条件(通常包括脉冲个数、持续时间、电压幅值等)时，显示一个设定电压值，说明此时动能
发电模块是合格的。采用上述的测试电路来判断动能发电模块产生的脉冲电压能否达到后级负载正常工作所需的供电电压，从而快速、准确地判定自发电模块品质是否合格，不但解决了当前市场上很难找到对应动能开关自发电模块的测试工装问题，而且避免使用示波器等测试仪器进行测试，这种测试会带来操作上的繁琐性、复杂性，生产测试效率不高、而且容易误判等问题。
9.进一步地，还包括：报警电路；所述报警电路连接所述主控电路；
10.当所述处理后的脉冲信号不满足预设条件时，所述报警电路发出告警信息。
11.进一步地，还包括复位调试电路，所述复位调试电路连接所述主控电路。
12.进一步地，还包括：供电电路；所述供电电路分别连接所述主控电路和所述报警电路。
13.进一步地，所述主控电路包括单片机和显示电路；所述发电模块电能采集电路通过所述单片机连接所述显示电路。
14.进一步地，所述发电模块电能采集电路包括依次连接的整流电路、稳压电路、滤波电路和dc/dc转换电路，其中所述整流电路用于连接所述动能发电模块，所述dc/dc转换电路连接所述主控电路。
15.进一步地，所述显示电路为数码管。
16.进一步地，dc/dc转换电路为dc/dc电源管理芯片。
17.进一步地，所述供电电路为5v供电电路。
18.进一步地，所述复位调试电路包括复位电路和mcu调试下载电路；所述主控电路通过所述复位电路连接所述mcu调试下载电路。
附图说明
19.图1为本实用新型的动能发电模块的结构示意图；
20.图2是本实用新型的动能发电模块产生的脉冲信号的示意图；
21.图3为本实用新型的动能发电模块的测试电路的一个实施例图；
22.图4为本实用新型的动能发电模块的测试电路的一个实施例图；
23.图5为本实用新型的测试电路中发电模块电能采集电路的一个实施例图；
24.图6为本实用新型的测试电路中主控电路的一个实施例图；
25.图7为本实用新型的测试电路中供电电路的一个实施例图；
26.图8为本实用新型的测试电路中复位调试电路的一个实施例图；
27.图9为本实用新型的测试电路中蜂鸣器报警提示电路的一个实施例图。
具体实施方式
28.为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
29.图1为动能发电模块的结构示意图。动能发电模块包括一个引脚，当引脚在下压以及回弹是会产生一个持续时间短(通常为1.5～2.5ms) 幅值高(20～35v)的脉冲信号，其中脉冲信号示意图如图2所示。
30.图3是本实用新型动能发电模块的测试电路的一个实施例图。如图3所示，一种动能发电模块的测试电路，包括：发电模块电能采集电路10和主控电路20；其中发电模块电能采集电路10的一端用于连接动能发电模块，发电模块电能采集电路10的另一端连接主控电路20；发电模块电能采集电路10采集动能发电模块的转动部在受到外力挤压时产生的脉冲信号，并对脉冲信号进行处理，将处理后的脉冲信号发送至主控电路20；主控电路20对处理后的脉冲信号进行分析判断，当处理后的脉冲信号满足预设条件时，显示设定电压值。
31.具体的，被测试的动能发电模块产生的高幅值(20～35v)，持续时间短(1.5～2.5ms)的脉冲信号(即脉冲尖峰电压)进入到发电模块电能采集电路10，发电模块电能采集电路10对脉冲信号进行处理(包括整流、稳压、滤波以及转换等)将其转化成一个低幅值(约 3.15v)，持续时间长(大约8～13ms)的脉冲信号，然后将转化生成的低幅值持续时间长的脉冲信号发送至主控电路20，主控电路20对该低幅值持续时间长的脉冲信号进行分析判断，判断其是否满足预设条件，当满足预设条件时，表示动能发电模块产生的电压是合格的，进而确定动能发电模块是合格的。其中预设条件是指脉冲信号要满足的条件，通常包括脉冲个数、脉冲的电压幅值、脉冲持续时间等，预设条件是预先设置的，但并不是一个固定的条件当设备在不同的工作环境下可能是不同的，因此预设条件是可以变化以及修改的。另外，发电模块电能采集电路10对采集的脉冲信号进行处理(即将高幅值持续时间短的脉冲信号转化成低幅值持续时间长的脉冲信号)是为了测试的方便，高幅值且持续时间短的脉冲信号不利于测试。
32.此外，设定电压值通常是低幅值持续时间长的脉冲信号对应的电压幅值，采用该方式可以更加直观判断出转化后的脉冲信号是否有效。
33.本实用新型提供的动能发电模块的测试电路，包括依次连接发电模块电能采集电路10和主控电路20，其中发电模块电能采集电路10 连接动能发电模块，用于采集动能发电模块的转动部在受到外力冲击或挤压时产生的脉冲信号，并对脉冲信号进行处理(即将持续时间很短的电压值高的脉冲信号转化成持续时间长电压值低的脉冲信号)，将处理后的脉冲信号发送至主控电路20，主控电路20分析判断处理后的脉冲信号，当处理后的脉冲信号满足预设条件(通常包括脉冲个数、持续时间、电压幅值等)时，显示一个设定电压值，说明此时动能发电模块是合格的。采用上述的测试电路来判断动能发电模块产生的脉冲电压能否达到后级负载正常工作所需的供电电压，从而快速、准确地判定自发电模块品质是否合格，不但解决了当前市场上很难找到对应动能开关自发电模块的测试工装问题，而且避免使用示波器等测试仪器进行测试，这种测试会带来操作上的繁琐性、复杂性，生产测试效率不高、而且容易误判等问题。
34.在一个实施例中，如图4，还包括：报警电路30；报警电路30 连接主控电路20；当处理后的脉冲信号不满足预设条件时，报警电路30发出告警信息。
35.具体的，动能发电模块的测试电路还包括报警电路30，报警电路30通常是蜂鸣器报警提示电路，该蜂鸣器报警提示电路主要用于在处理后的脉冲信号不满足预设条件，说明动能发电模块产生的电压是不合格的进而确定动能发电模块是不合格的，此时通过报警电路 30发出报警信息进行提醒。
36.在一个实施例中，如图4所示，还包括复位调试电路40，复位调试电路40连接主控电路20。
37.在本实施例中，动能发电模块的测试电路还包括复位调试电路 40，复位调试电路40主要用于对主控电路20进行复位以及程序调试。
38.在一个实施例中，如图4所示，还包括：供电电路50；供电电路50分别连接主控电路20和报警电路30。
39.在本实施例中，动能发电模块的测试电路还包括供电电路50，供电电路50分别为主控电路20以及报警电路30供电。
40.在一个实施例中，主控电路包括单片机和显示电路；发电模块电能采集电路通过单片机连接显示电路。
41.在一个实施例中，显示电路为数码管。
42.具体的，主控电路包括单片机和显示电路，其中单片机主要用于对处理后的脉冲信号进行分析判断，当处理后的脉冲信号满足预设条件时，控制显示电路显示设定电压值。选择数码管为显示电路显示器件，其中数码管的段码和位码通常有多个，用来显示设定电压数字值，非常直观便于查看。
43.在一种优选的实施方式中，单片机采用stm的8位单片机 (stm8s003f3p6芯片)做主控，共20个引脚，14个io口资源，因只要显示设定电压值(通常是3.15这个值)，故数码管选用3位带小数点的共阳极数码管，显示2位精度；所使用到的端口中：芯片 pin9端口接电源(通常为5v)输入；pin5、pin6端口接8mhz主晶振y1；pin4端口接复位电路；pin7端口接地；pin1端口为蜂鸣器驱动电路鸣笛提示控制i/o口；pin18端口接程序烧录端口。pin11、 pin12、pin13、pin14、pin15、pin16、pin17等io口接数码管段选控制；pin2、pin19、pin20端口接数码管位选控制i/o；pin10 的i/o端口接数码管小数点选择控制；pin3为模拟ad输入口接入自发电模块能量收集转换后的脉冲信号作为检测口，具体请参考图6。
44.在一个实施例中，发电模块电能采集电路包括依次连接的整流电路、稳压电路、滤波电路和dc/dc转换电路，其中整流电路用于连接动能发电模块，dc/dc转换电路连接主控电路。
45.在一个实施例中，dc/dc转换电路为dc/dc电源管理芯片。
46.具体而言，发电模块电能采集电路包括整流电路、稳压电路、滤波电路和dc/dc转换电路。在一种可选的实施方式中，整流电路为整流二极管，稳压电路为稳压二极管，滤波电路为电容滤波电路， dc/dc转换电路为dc/dc电源管理芯片(如图5所示)。具体过程为被测试的动能发电模块产生的高幅值(20～35v)持续时间短(1.5～ 2.5ms)的脉冲尖峰电压通过p1的端子进入到发电模块电能采集电路：即脉冲电压首先经过整流二极管d1(rb551v)，然后流经稳压二极管d3(zmm5v1)稳压限幅、电容c1储能滤波后，再由dc/dc 电源管理芯片(xrp6658)将电压进行能量转换处理，得到一个低幅值(约3.15v)持续时间长(8～13ms)的脉冲电压信号。
47.在一个实施例中，供电电路为5v供电电路。
48.如图7所示，usb1接5v适配器，经过防反接保护二极管 d2(rb551v)后接入电容c4，c5进行滤波处理再输出给单片机采样显示电路、mcu调试下载口电路、报警电路作为供电电压。
49.在一个实施例中，复位调试电路包括复位电路和mcu调试下载电路；主控电路通过复位电路连接mcu调试下载电路。
50.具体的，如图8所示，电阻r9、二极管d5和电容c12组成rc 复位电路，端子j1为mcu调试下载口(即mcu调试下载电路)，j1 端子有4个功能引脚。引脚1接+5v供电电压、二极管d5的负极以及电阻r9；r9的另一端接j1的引脚3、二极管d5的正极、电容c12 以及单片机(stm8s003f3p6)的pin4脚；j1的引脚2接单片机 (stm8s003f3p6)的pin18脚；j1的引脚4和电容c12的另一端接地。
51.在一种可选的实施方式中，报警电路为蜂鸣器报警提示电路。
52.如图9所示，蜂鸣器报警提示电路包括电阻r3、三极管q4、二极管d4、蜂鸣器和电容c7。其中单片机(stm8s003f3p6)的pin1 脚(蜂鸣器鸣笛指示控制i/o)接电阻r3；r3的另一端接驱动三极管q4的2脚(基极)；q4的1脚(发射极)接地；q4的3脚(集电极)接蜂鸣器的输出端以及二极管d4的正极；蜂鸣器的输入端接+5v供电电压、二极管d4的负极以及电容c7的一端，c7的另一端接地。
53.为了便于理解本方案，给出一个详细实施例，结合图5-图9，本实用新型的动能发电模块的测试电路的具体工作过程如下：(1)设定电压采集基准：由于被测试的动能发电模块是取代传统的电池器件给电路供电，当它产生的电压能够达到1.8v的电压幅值时，一般的单片机及射频芯片都能正常工作，故设定一个比较电压，其幅值为 1.8v，作为基准，电压幅值高于此值单片机才会启动检测；(2)设定采集电压持续时间：电压的持续时间越长，射频无线动能开关射频芯片的能量越多，工作时间越长，意味着能发出更多数据包；一次按压发电模块能发送4个有效数据包，每间隔2ms发送一个，则脉冲的持续时间需要8ms；故设定时间达到8ms认为此电压持续时间为正常(因负载不同脉宽区间持续时间会不同)。(3)显示值及报警：由于自发电模块发出脉冲电压，经过自发电模块能量收集电路转换后的电压是线性上升的，不会突变，这个电压从0v线性上升到3.15v，维持一段时间，再从3.15v线性下降到0v。当电压从0v线性上升到1.8v时，开始采集，隔2ms采集一次，共采集4次(刚好计满采集电压持续时间8ms)，再查看第2次的电压是否达到3.15v，和第4 次的采集值是否高于1.8v，如果是，则在显示屏上显示3.15v的电压值，否则故障报警提示。由于数码管显示数字(电压)具有直观性，所以显示采用数码管作为显示器件，精度为2位，所以选择3位数码管作为显示提示器件。外加一个蜂鸣器电路作为故障报警提醒。
54.另外，本实用新型的动能发电模块的测试电路的工作原理为：被测试的动能发电模块产生的高幅值(20～35v)，持续时间短(1.5～ 2.5ms)的脉冲尖峰电压，因为很难被电路准确地采集捕捉，故首先需要经过发电模块能量收集电路处理成低幅值，持续时间长的脉冲电压来处理，动能发电模块产生的脉冲尖峰电压经整流二极管d1 (rb551v)整流、稳压二极管d3(zmm5v1)稳压限幅，电容c1 储能后，再由dc/dc电源管理芯片u1(xrp6658)将电压进行转换，得到一个低幅值(正常3.15v)，持续时间长的脉冲电压(正常约8～13ms)，变成一个上升沿和下降沿比较平缓，有上升和下降斜率的梯形方波的脉冲电压，再将该电压送到单片机u2 (stm8s003f3p6)的3脚模拟采集i/o口，再传送到单片机内部比较处理。如果电压满足上面的(1)、(2)项设定条件要求，则进行上面第(3)项动作，数码管ds1上显示3.15v电压，蜂鸣器ls1长鸣一声，否则短鸣三声提示，从而实现快速、准确地判定动能发电模块品质是否达到使用的要求。
55.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛
盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
56.以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。