一种基于BLE断路器PCBA低功耗的实现方法与流程

本发明涉及低压配电技术领域，具体涉及一种基于ble断路器pcba低功耗的实现方法。

背景技术：

随着市场对智能电能表功能需求的不断提高，智能电表外置断路器作为电力系统中较为重要的控制元件，也越来越受到人们的重视。而现有的电表外置断路器一般采用有线的方式控制分合闸、反馈分合闸信息，然而有线控制在一定程度上会增加功耗，并在防窃电、安全性、便捷性方面都存在一定的缺陷。用户希望有一种更低功耗，更安全，更便捷的电表外置断路器，能够解决现有方案中的多种缺陷。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种基于ble断路器pcba低功耗的实现方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种基于ble断路器pcba低功耗的实现方法，其包括以下步骤：

步骤一、在上电状态下，电源芯片、ble模组、主控mcu均处于睡眠模式；

步骤二、电表发送请求连接数据指令，唤醒ble模组，进行数据交互，并建立与电表的链路连接；

步骤三、ble模组进入睡眠模式，等待电表发送心跳数据帧，维持链路连接；

步骤四、电表发送命令指令，唤醒ble模组，当ble模组判断正确的命令指令后，唤醒主控mcu，并简化命令指令；

步骤五、等待设定时间后，ble模组发送简化后的命令指令至主控mcu；

步骤六、主控mcu接收到命令指令，并返回回复指令；

步骤七、ble模组收到回复指令后，重新组装成完整的指令，并返回给电表，并在返回指令后，进入睡眠模式；

步骤八、主控mcu判断收到的命令指令，若为读指令，则主控mcu进入睡眠模式，若为控制指令，主控mcu打开电源芯片，完成命令指令的动作后，关闭电源芯片，并进入睡眠模式。

在上电状态下，电源芯片处于睡眠模式，由市电取电电路取电。

步骤一中，主控mcu进入睡眠模式，其io脚始终为低电平，等待ble模组控制io脚上升沿唤醒。

步骤五中，设定时间为10ms。

ble模组与电表间通讯采用数据加密的方式。

本发明的有益效果：

1）电机待机时，关闭电源芯片，直接从市电取电电路取电，减少了电源芯片的电源转换效率损耗；

2）通过低功耗操作步骤，最大限度的保证ble模组和主控mcu的大部分时间处于休眠状态，大大降低了系统的平均功耗。

附图说明

图1为本发明的逻辑示意图。

图2为本发明的读指令的波形时序图。

图3为本发明的写指令的波形时序图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

ble断路器包括电源处理模块、ble模组和控制单元，其中控制单元把控主控mcu、电机驱动电路、数据存储电路以及位置检测电路，所述ble断路器采用无线蓝牙的方式与电表进行链接，所述ble模组与主控mcu通过uart的方式进行通讯，所述电源处理模块给整个断路器电路部分供电。

主控mcu采用超低静态工作电流的电源芯片，降低了电源芯片工作时的功率损耗。

其中电源处理模块包括市电取电电路与大功率输出电路，市电取电电路给主控mcu、ble模组以及数据存储电路供电，而大功率输出电路采用的电源芯片为超低静态工作电流的非隔离交直流转换开关电源芯片，可以通过主控芯片的引脚关闭电源输出，在电机工作前开启电源输出，为驱动电机提供大功率电流。

而ble模组则包括线路板、蓝牙芯片以及低功耗外围器件。

ble模组通过与主控mcu的唤醒引脚连接，通过输出信号来唤醒主控mcu。

位置检测电路包括分合闸检测电路以及电机定位位置检测电路。

基于上述结构，本发明公开了一种基于ble断路器pcba低功耗的实现方法，其包括以下步骤：

步骤一、在上电状态下，电源芯片即关闭电源输出，仅依靠市电取电电路对整个系统进行供电，同时ble模组进入睡眠模式，等待电表发送请求连接数据唤醒，主控mcu进入睡眠模式，该主控mcu的唤醒io为低电平，等待ble模组控制io脚上升沿唤醒；

步骤二、电表发送请求连接数据指令，唤醒ble模组，进行数据交互，并建立ble模组与电表之间的链路连接；

步骤三、ble模组进入睡眠模式，等待电表发送心跳数据帧，维持链路连接；

步骤四、电表发送命令指令，唤醒ble模组，当ble模组判断正确的命令指令后，拉高io引脚，唤醒主控mcu，并简化命令指令；

步骤五、等待10ms后，ble模组将简化后的命令指令发送至主控mcu；

步骤六、主控mcu接收到命令指令，并根据接收到的命令指令，返回简化后的回复指令；

步骤七、ble模组收到主控mcu返回的回复指令后，根据回复指令，重新组装成完整的指令，并通过蓝牙链路返回给电表，并在返回指令后，进入睡眠模式；

步骤八、主控mcu判断收到的命令指令，若为读指令，则主控mcu进入睡眠模式，若为控制指令，主控mcu打开电源芯片，完成命令指令的动作后，关闭电源芯片，并进入睡眠模式。

电机待机时，关闭电源芯片，由市电取电电路取电，减少了电源芯片的电源转换效率损耗。

另外通过以上步骤，保证ble模组以及主控mcu的大部分时间均处于睡眠状态，大大降低了系统的平均功耗。

为了保证安全，ble模组与电表间通讯采用数据加密，大大提高了防窃电能力。

而采用蓝牙无线通讯的方式，可以有效防止有线连接的反接或错接，提高了连接的安全性与快捷性。

同时可以实现全面的数据通讯，可以实时监控断路器的所有运行参数。

实施例不应视为对本发明的限制，但任何基于本发明的精神所作的改进，都应在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种基于ble断路器pcba低功耗的实现方法，其特征在于：其包括以下步骤：

步骤一、在上电状态下，电源芯片、ble模组、主控mcu均处于睡眠模式；

步骤二、电表发送请求连接数据指令，唤醒ble模组，进行数据交互，并建立与电表的链路连接；

步骤三、ble模组进入睡眠模式，等待电表发送心跳数据帧，维持链路连接；

步骤四、电表发送命令指令，唤醒ble模组，当ble模组判断正确的命令指令后，唤醒主控mcu，并简化命令指令；

步骤五、等待设定时间后，ble模组发送简化后的命令指令至主控mcu；

步骤六、主控mcu接收到命令指令，并返回回复指令；

步骤七、ble模组收到回复指令后，重新组装成完整的指令，并返回给电表，并在返回指令后，进入睡眠模式；

步骤八、主控mcu判断收到的命令指令，若为读指令，则主控mcu进入睡眠模式，若为控制指令，主控mcu打开电源芯片，完成命令指令的动作后，关闭电源芯片，并进入睡眠模式。

2.根据权利要求1所述的一种基于ble断路器pcba低功耗的实现方法，其特征在于：在上电状态下，电源芯片处于睡眠模式，由市电取电电路取电。

3.根据权利要求1所述的一种基于ble断路器pcba低功耗的实现方法，其特征在于：步骤一中，主控mcu进入睡眠模式，其io脚始终为低电平，等待ble模组控制io脚上升沿唤醒。

4.根据权利要求1所述的一种基于ble断路器pcba低功耗的实现方法，其特征在于：步骤五中，设定时间为10ms。

5.根据权利要求1所述的一种基于ble断路器pcba低功耗的实现方法，其特征在于：ble模组与电表间通讯采用数据加密的方式。

技术总结
本发明涉及一种基于BLE断路器PCBA低功耗的实现方法，在上电状态下，电源芯片、BLE模组、主控MCU均处于睡眠模式；利用电表发送请求连接数据指令，唤醒BLE模组，进行数据交互，并建立与电表的链路连接；通过电表发送命令指令，当BLE模组判断正确的命令指令后，唤醒主控MCU，并简化命令指令；等待设定时间后，BLE模组发送简化后的命令指令至主控MCU；主控MCU接收到命令指令，并返回回复指令；BLE模组收到回复指令后，重新组装成完整的指令，并返回给电表，并在返回指令后，进入睡眠模式；主控MCU判断收到的命令指令，并完成相应动作，通过低功耗操作步骤，最大限度的保证BLE模组和主控MCU的大部分时间处于休眠状态，大大降低了系统的平均功耗。

技术研发人员：陶晓东;宋福归;高平;陈平;李巍;王松涛;陈胜男
受保护的技术使用者：浙江天正电气股份有限公司
技术研发日：2019.12.23
技术公布日：2020.05.12