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【新专利介绍】一种基于LoRa通信的微功耗无线温度压力一体化变送器

2018年06月15日 14:25 次阅读

今天为大家介绍一项国家发明授权专利——一种基于LoRa通信的微功耗无线温度压力一体化变送器。该专利由天津市万众科技发展有限公司申请,并于2018年6月1日获得授权公告。

内容说明

本发明涉及石油、化工等各种温度生产参数的远程数据采集及应用技术领域,特别涉及一种基于LoRa通信的微功耗无线温度压力一体化变送器。

发明背景

目前在石油化工领域,多采用的多为有线温度变送器,即使采用无线方式,如zigbee或者433MHz,但是由于工作环境的影响,遮挡严重,无线信号遮挡丢包严重。无线发送功耗大,电池使用寿命短。特别是协议各个厂家不兼容,维护困难,互换性差。 特别是有线温度变送器布线工作量大,时间长老化严重。

LoRa的优势在于技术方面的长距离能力。LoRa技术在高性能、远距离、低功耗等方面具有突出的特点。LoRa是低功耗广域网通信技术中的一种,是物理层或无线调制用于建立长距离通信链路。许多传统的无线系统使用频移键控(FSK)调制作为物理层,因为它是一种实现低功耗的非常有效的调制。LoRa是基于线性调频扩频调制,它保持了像FSK调制相同的低功耗特性,并增加了通信距离。LoRa技术本身拥有超高的接收灵敏度(RSSI)和超强信噪比(SNR)。此外使用跳频技术,通过伪随机码序列进行频移键控,使载波频率不断跳变而扩展频谱,防止定频干扰。

发明内容

为了解决上述技术问题,本发明提供一种基于LoRa通信的微功耗无线温度压力一体化变送器,不仅提高生产管理水平,而且降低运行成本和安全风险。

【新专利介绍】一种基于LoRa通信的微功耗无线温度压力一体化变送器
图为本发明的结构示意图。

一种基于LoRa通信的微功耗无线温度压力一体化变送器,包括:表头、压力传感器、天线、外壳、温度传感器,其中,还包括温度连接航空插头、温度对接延长线;表头包括:太阳能电池板、充电控制器、锂离子电池组、电源管理单元,数据处理中心、按键、LoRa通信模块、压力和温度信号调理电路、压力、温度传感器;太阳能电池板组装在变送器外壳的顶部,便于太阳能的收集,太阳能电池板把太阳能转化为电能后,传递给电路板的充电控制器,为锂离子电池组充电,锂离子电池组为全部的电器件提供电源,电路板的电源管理单元负责对各功能模块的电源的开关控制,电源管理单元受电路板MCU的控制,MCU主要负责温度信号的ADC采集及处理和LoRa通讯的控制,按键、显示;电路板中的LoRa通讯模块把温度的采集值和设备信息通过无线方式传送到LoRa控制器,温度传感器的模拟值经电路板的信号调理电路放大、整理后通过MUC转化为温度值;表头连接压力传感器和温度传感器,表头安装无线通信天线。

太阳能电池板:采用多晶硅,在太阳光充足日照好的东西部地区使用,也可以在阴雨天比较多阳光相对不是很充足的南方地区使用,适合全国绝大部分地区使用;该产品严格按野外应用进行设计和生产,输出5 .5V电压,充电电流为≥120mA。充电控制器:充电控制器采用恒流和恒压两种方式对锂电池进行充电,并且会把充电电流限制在600mA以内,防止损坏电池。锂离子电池组采用1串4并组合形式,电池组内包含三洋18650电池芯和安全保护电路;电池组内包括过压、低压、过温、过载等保护电路;锂离子电池具有漏电流小,体积小容量大、无记忆效应的特点,配合系统的低功耗工作模式,能够工作更长的时间。

电源管理单元:电源管理单元负责管理整个变送器的各个部分的电源供给,受数据处理中心控制,进行整机的功耗控制。数据处理中心:采用国际领先低功耗处理器器,方便对信号数据就行大数据量的运算,同时具有极低的功耗,在相同的电池容量下,设备使用时间更长。温度传感器采用热电阻型,温度传感器实际上就是了电桥输出电路,由于也属于弱信号的处理,需要增加滤波,同时采用可变放大增益的差分输入AD。信号采集后会有噪声等干扰需要滤波及信号放大调理。Rola模块采用TI公司的无线通信芯片U1,内部集成了CLAA协议帧,通过TLL接口与MCU通信,可通过SLEEP管脚进行休眠和唤醒。

本发明提供了一种基于LoRa通信的微功耗无线温度压力一体化变送器,采用LoRa无线数据传输方式,不仅去掉连接电缆,解决了因电缆造成的作业困难,电缆容易折断、设备可靠性差,接口容易进水等问题,采用CLAA联盟的标准协议通用性强,集成了石油行业的GRM协议可实现产品的互联互通。具有数字校准功能,采用了精密基准源和高精度计算方法,提高了设备的精度。采用可充电锂电池和太阳能充电的组合方式,可以为电路长期供电,易于长期使用,并且采用了低功耗MCU,同时微功耗编程技术。为进一步延长电池使用寿命,尽量使设备处于低功耗状态,采用精确电源管理技术,关闭不用的模块以节能。

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据Machina Research研究,到2020年底,物联网将有超过15亿台连接设备。其中约三分之...

发表于 2018-01-02 16:19 2854次阅读
LoRa定位技术的原理、特点以及应用

NB-IoT与LoRa的差别 谁更有优势

在物联网技术中NB-IoT与LoRa都是关键技术,NB-IoT与LoRa对比,他们最大的区别是什么?...

发表于 2017-12-28 17:23 1121次阅读
NB-IoT与LoRa的差别 谁更有优势

电压变送器工作原理

电压变送器是一种将被测交流电压、直流电压、脉冲电压转换成按线性比例输出直流电压或直流电流,并隔离输出...

发表于 2017-12-23 10:06 812次阅读
电压变送器工作原理

物联网十年磨剑LoRa技术、车联网等爆发在即

作为物联网产业链的重要一环,网络连接技术就像产业金字塔的地基,是入场者们激烈争夺的掘金点。自物联网概...

发表于 2017-12-18 11:52 2811次阅读
物联网十年磨剑LoRa技术、车联网等爆发在即

搅局广域物联网络,NB-IoT/eMTC、LoR...

近3年的时间过去了,低功耗广域网络是否要结束百家争鸣进入洗牌期?近日,一则《资金链断裂大批高管辞职,...

发表于 2017-12-18 09:09 3590次阅读
搅局广域物联网络,NB-IoT/eMTC、LoR...

LoRa定位技术的原理和多场景应用

物联网浪潮依旧在不停的翻涌,物联网应用对定位的要求也越来越多,LoRa作为一种窄带无线技术,是用来实...

发表于 2017-12-14 13:40 989次阅读
LoRa定位技术的原理和多场景应用

是德科技在其基于LoRa的测试解决方案中应用 L...

是德科技(纽约证券所代码:KEYS)近日宣布将采用 Semtech公司 的 LoRa® 器件和无线射...

发表于 2017-12-13 09:55 5207次阅读
是德科技在其基于LoRa的测试解决方案中应用 L...

Semtech推出LoRa技术,智慧农业将迎来巨...

智慧农业中的趋势正在往智能化转型,Semtech的LoRa技术将彻底变革智慧农业。它可以进行牲畜跟踪...

发表于 2017-12-11 11:53 805次阅读
Semtech推出LoRa技术,智慧农业将迎来巨...

Semtech发布业界首款基于LoRa技术的物联...

高性能模拟和混合信号半导体产品及先进算法领先供应商Semtech(Nasdaq:SMTC)日前宣布推...

发表于 2017-11-30 15:03 7160次阅读
Semtech发布业界首款基于LoRa技术的物联...

电流变送器分类,原理及应用选择指导

集成电流变送器亦称电流环电路,根据转换原理的不同可划分成以下两种类型:一种是电压/电流转换器,亦称电...

发表于 2017-11-27 09:06 1681次阅读
电流变送器分类,原理及应用选择指导

选择电流变送器类型的技巧分享

电流变送器可以直接将被测主回路交流电流转换成按线性比例输出的DC4~20mA(通过250Ω 电阻转换...

发表于 2017-11-26 11:23 454次阅读
选择电流变送器类型的技巧分享

差压变送器的工作原理

力学变送器的种类繁多,如电阻应变片差压变送器、半导体应变片差压变送器、压阻式差压变送器、电感式差压变...

发表于 2017-11-26 11:20 711次阅读
差压变送器的工作原理

Semtech携手Imprint Energy共...

美国加利福尼亚州Camarillo市和Alameda市—2017年11月10日—高性能模拟和混合信号...

发表于 2017-11-15 13:55 4804次阅读
Semtech携手Imprint Energy共...

LoRa在真实应用中与传统的433有何不同?

LoRa 是LPWAN通信技术中的一种,是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距...

发表于 2017-11-15 08:36 10095次阅读
LoRa在真实应用中与传统的433有何不同?

一文看懂电流互感器精度0.2与0.2S的区别及电...

带S级的如0.2S和0.5S级电流互感器着重用于与特殊电度表连接,这些电度表在0.05—6A之间,及...

发表于 2017-11-12 12:03 795次阅读
一文看懂电流互感器精度0.2与0.2S的区别及电...

物联网数据传输通讯产业市场分析

通讯模组是物联网通讯的核心部分,担负着设备之间数据的网络传输工作,随着物联网的深入和普及,应用场景越...

发表于 2017-11-09 09:13 6557次阅读
物联网数据传输通讯产业市场分析

使用 LoRa 进行低速率、长距离物联网应用开发

本文将介绍 LoRa 协议,比较其相对其他协议的优势,并介绍几种产品和开发工具包,让工程师们快速开发...

发表于 2017-11-01 15:43 2708次阅读
使用 LoRa 进行低速率、长距离物联网应用开发

LoRa的显示、隐式数据包以及数据传输时间计算的...

LoRa有两种数据包格式:显示和隐式 。其中显示数据包的报头较短,主要包含字节数、编码率及是否使用C...

发表于 2017-10-31 06:51 6365次阅读
LoRa的显示、隐式数据包以及数据传输时间计算的...

基础知识之关于LoRa的30个常见问题解答

LoRa (Long Range,远距离)是一种调制技术,与同类技术相比,提供更长的通信距离。调制是...

发表于 2017-10-27 10:21 3734次阅读
基础知识之关于LoRa的30个常见问题解答

盘点7大低功耗物联网LPWAN连接技术

市面上有多种 LPWAN 技术和标准,我们将重点关注 SigFox、LoRa、RPMA、Sympho...

发表于 2017-10-25 14:20 646次阅读
盘点7大低功耗物联网LPWAN连接技术

变更RegOpMode寄存器,可有效控制LoRa...

启动LoRa模式(既设置RegOpMode的LongRangeMode位)后,就可以设置LoRa工作...

发表于 2017-10-25 06:48 2711次阅读
变更RegOpMode寄存器,可有效控制LoRa...

确保了低功耗物联网无线连接中设备和无线电安全性

长距离,低功耗无线连接 当无线物联网设备超出 Wi-Fi 或 ZigBee 等的链路范围时,有几种连...

发表于 2017-10-24 17:19 4715次阅读
确保了低功耗物联网无线连接中设备和无线电安全性

LoRa称无意与NB-IoT争夺物联网市场,20...

全球已有52张LoRa网络覆盖100多个国家,中国市场对于LoRaWAN协议的采用主要聚焦于针对智能...

发表于 2017-10-23 08:52 773次阅读
LoRa称无意与NB-IoT争夺物联网市场,20...