CN109682455A - 称重电子衡器中基于LoRa技术的无线压力传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了称重电子衡器中基于LoRa技术的无线压力传感器，包括电源模块、压力采集模块、LoRa数据发送模块、LoRa数据接收模块和仪表，电源模块分别与压力采集模块和LoRa数据发送模块电连接，压力采集模块还与LoRa数据发送模块相连接，所述的压力采集模块用于采集电子衡器所称物体的压力，并且将所采集的压力信号传输给所述的LoRa数据发送模块，所述的LoRa数据发送模块将接收到的压力信号通过无线传输的方式远距离传输给所述的LoRa数据接收模块，所述的LoR数据接收模块将接收到的压力信号传给仪表，压力信号经仪表处理后最终将物体的重量显示出来。该传感器成本低，传输功耗低，传输距离远。

Description

称重电子衡器中基于LoRa技术的无线压力传感器
技术领域
本发明涉及无线通信设备，具体是指称重电子衡器中基于LoRa技术的无线压力传感器。
背景技术
现在经济和科技的快速发展为我们的生活带来了方方面面的便利，传感器的研发和使用在工业生产中扮演着越来越重要的作用，实现传感器的无线传输和智能化应用已是当今通信领域的热点。
现在大部分的传感器向外部传输数据还是依靠有线电缆，成本较高，同时电缆会受到湿度，温度，电磁等因素的影响，给其在定期维护，检修和在环境比较恶劣的偏远地区铺设带来了极大困难。因此，利用无线传感器的方式进行数据的远距离传输成为一种必要的选择。
此外，传感器利用有线电缆传输数据存在损耗高，维护困难，传输数据不准确等缺陷。压力传感器还需要靠外部220v供电，这无疑是提高了成本，降低了传输效率。
发明内容
本发明的目的是提供称重电子衡器中基于LoRa技术的无线压力传感器，该传感器成本低、传输功耗低、传输距离远，为恶劣环境下传输数据提供了有利条件，解决现有有线传感器存在的成本高、损耗高、维护检修困难等技术问题。
本发明的上述目的通过如下技术方案来实现：称重电子衡器中基于LoRa技术的无线压力传感器，其特征在于：所述传感器包括电源模块、压力采集模块、LoRa数据发送模块、LoRa数据接收模块和仪表，所述的电源模块、压力采集模块、LoRa数据发送模块与所述的LoRa数据接收模块、仪表处于不同的两个地方，其中，电源模块分别与压力采集模块和LoRa数据发送模块电连接，压力采集模块还与LoRa数据发送模块相连接，所述的压力采集模块用于采集电子衡器所称物体的压力，并且将所采集的压力信号传输给所述的LoRa数据发送模块，所述的LoRa数据发送模块将接收到的压力信号通过无线传输的方式远距离传输给所述的LoRa数据接收模块，所述LoRa数据发送模块与LoRa数据接收模块之间能够进行数据的双向传输，所述的LoR数据接收模块将接收到的压力信号传给仪表，压力信号经仪表处理后最终将物体的重量显示出来，实现电子衡器的远距离称重传输。
本发明中，LoRa数据接收模块通过RS485接口和仪表的总线相连，压力采集模块利用拱桥电路压敏电阻的变化来采集信号，LoRa数据发送模块将压力采集模块采集的信号通过无线传输的方式传输给LoRa数据接收模块，LoRa数据接收模块的信号最终传入仪表，仪表对信号处理，在系统内部做校验，检测数据的完整性并处理最终显示在称重仪表上。
LoRa数据发送模块和LoRa数据接收模块之间采用半双工数据的传输方式，两模块之间可以进行数据的双向传输，提高了数据的传输效率。
LoRa传输技术采用国家免费频段进行无线原距离数据的传输，还可进行多节点与多终端之间的相互通信，这大幅度的降低了成本。
本发明中，所述LoRa数据发送模块和LoRa数据接收模块之间的最远传输距离为15km，可在有网络区域进行通信，也可以在无网络的偏远地区进行无线远距离数据传输。
作为优选实施方式，所述LoRa数据接收模块可通过LoRaWAN与多个LoRa终端节点进行通信。根据LoRa低功耗扩频的通信技术，其灵敏度最高可达-148dbm，可高效快速的进行远距离无线通信。
LoRa无线传输芯片采用低功耗设计，极大地提高了电源使用期限，内置电源使用最高可至5年，LoRa数据传输模块内置4种工作模式，接收电流10mA，休眠电流小于200nA。
本发明中，所述压力采集模块可通过网络与蓝牙传输模块或者ZigBee传输模块等无线传输模块连接通信，与有线电缆相比节约了成本，易于建设和部署，维护相对方便，传输速率快并且传输距离远。
整个压力传感器传输过程中所需设备少，布局的外部空间较小，无需外部220v设备大量供电。
本发明中，所述的压力采集模块具有接收端总线(SPI)，所述LoRa数据接收模块和所述压力采集模块的接收端总线(SPI)相连接。接收端总线将周围所有压力传感器采集的信号全部传输并发送给LoRa数据接收模块，提高了数据的可靠性。
本发明中，所述的电源模块、压力采集模块、LoRa数据发送模块均内置在电子衡器中。
与现有技术相比，本发明具有如下显著效果：
(1)成本低。本发明主要由压力采集模块、LoRa数据传输模块和仪表组成，这三部分组合起来便能实现数据的远距离无线传输，LoRa数据传输模块传输数据使用国家免费频段传输，LoRa数据发送模块和LoRa数据接收模块可实现多节点与多终端的无线通信，LoRa数据发送模块和LoRa数据接收模块两模块之间可通过网络传输，也可以在无网络的恶劣环境下传输，解决了电缆传输是成本高，部署和维护困难等一系列问题。
(2)功耗低。本发明采用低功耗设计，内置电池，具有四种工作模式，接收电流10mA，最强休眠模式，电流小于200nA。
(3)传输距离远。LoRa技术采用低功耗扩频的方式进行数据的远距离无线传输，LoRa数据发送模块和LoRa数据接收模块之间最远通信距离可达15km，数据传输灵敏度最高可达-148dbm，数据通信延时短，可使得传输的数据快速的发送和接收，同时适用于无网络的偏远环境中。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
图1是本发明无线压力传感器的结构框图。
具体实施方式
如图1至所示的称重电子衡器中基于LoRa技术的无线压力传感器，包括电源模块、压力采集模块、LoRa数据发送模块、LoRa数据接收模块和仪表，LoRa数据发送模块与LoRa数据接收模块之间能够进行数据的双向传输。
电源模块、压力采集模块、LoRa数据发送模块与LoRa数据接收模块、仪表处于不同的两个地方，电源模块、压力采集模块、LoRa数据发送模块均内置在电子衡器中，其中，电源模块分别与压力采集模块和LoRa数据发送模块电连接，压力采集模块还与LoRa数据发送模块相连接，压力采集模块利用拱桥电路压敏电阻的变化来采集电子衡器所称物体的压力，并且将所采集的压力信号传输给LoRa数据发送模块，LoRa数据发送模块将接收到的压力信号通过无线传输的方式远距离传输给LoRa数据接收模块，LoR数据接收模块将接收到的压力信号传给仪表，压力信号经仪表处理后最终将物体的重量显示出来，实现电子衡器的远距离称重传输。
LoRa数据接收模块通过RS485接口和仪表的总线相连，LoRa数据发送模块将压力采集模块采集的信号通过无线传输的方式传输给LoRa数据接收模块，LoRa数据接收模块的信号最终传入仪表，仪表对信号处理，在系统内部做校验，检测数据的完整性并处理最终显示在称重仪表上。
LoRa数据传输模块传输数据使用国家免费频段433MHZ传输，LoRa数据发送模块和LoRa数据接收模块可实现多节点与多终端的无线通信，LoRa数据发送模块和LoRa数据接收模块两模块之间可通过网络传输，也可以在无网络的恶劣环境下传输，解决了电缆传输是成本高，部署和维护困难等一系列问题。
本发明采用低功耗设计，内置电池，具有四种工作模式，接收电流10mA，最强休眠模式，电流小于200nA。压力采集模块可通过网络与蓝牙传输模块或者ZigBee传输模块等无线传输模块连接通信，与有线电缆相比节约了成本，易于建设和部署，维护相对方便，传输速率快并且传输距离远。
LoRa技术采用低功耗扩频的方式进行数据的远距离无线传输，LoRa数据发送模块和LoRa数据接收模块之间最远通信距离可达15km，数据传输灵敏度最高可达-148dbm，数据通信延时短，可使得传输的数据快速的发送和接收，同时适用于无网络的偏远环境中。本发明有效的实现了低成本，低功耗，传输距离远的数据通信。
LoRa数据传输模块中内嵌无线通信保密协议，具有功率密度集中，抗干扰能力强的优势。同时具有软件FEC前向纠错算法，其编码效率较高，纠错能力强，在突发干扰的情况下，能主动纠正被干扰的数据包，大大提高可靠性和传输距离。
LoRa数据传输模块在空中传输的数据，具有随机性，通过严密的加解密算法，使得数据截获失去意义。而数据压缩功能有概率减小传输时间，减小受干扰的概率，提高可靠性和传输效率。
作为优选实施方式，LoRa数据接收模块可通过LoRaWAN与多个LoRa终端节点进行通信，根据LoRa低功耗扩频的通信技术，其灵敏度最高可达-148dbm，可高效快速的进行远距离无线通信，LoRa数据发送模块和LoRa数据接收模块之间最远传输距离可达15km，可在有网络区域进行通信，也可以在无网络的偏远地区进行无线远距离数据传输。
整个压力传感器传输过程中所需设备少，布局的外部空间较小，无需外部220v设备大量供电。
LoRa数据发送模块和LoRa数据接收模块之间采用半双工数据的传输方式，两模块之间可以进行数据的双向传输，提高了数据的传输效率。
LoRa传输技术采用国家免费频段进行无线原距离数据的传输，还可进行多节点与多终端之间的相互通信，这大幅度的降低了成本。
压力采集模块具有接收端总线(SPI)，LoRa数据接收模块和压力采集模块的接收端总线(SPI)相连，接收端总线将周围所有压力传感器采集的信号全部传输并发送给LoRa数据接收模块，提高了数据的可靠性。
LoRa数据传输模块提供实时、可靠的数据传输，具有成本低、安装维护方便、绕射能力强、覆盖范围远的特点，适合点多而分散、地理环境复杂等场合。
本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，凡此种种根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.称重电子衡器中基于LoRa技术的无线压力传感器，其特征在于：所述传感器包括电源模块、压力采集模块、LoRa数据发送模块、LoRa数据接收模块和仪表，所述的电源模块、压力采集模块、LoRa数据发送模块与所述的LoRa数据接收模块、仪表处于不同的两个地方，其中，电源模块分别与压力采集模块和LoRa数据发送模块电连接，压力采集模块还与LoRa数据发送模块相连接，所述的压力采集模块用于采集电子衡器所称物体的压力，并且将所采集的压力信号传输给所述的LoRa数据发送模块，所述的LoRa数据发送模块将接收到的压力信号通过无线传输的方式远距离传输给所述的LoRa数据接收模块，所述LoRa数据发送模块与LoRa数据接收模块之间能够进行数据的双向传输，所述的LoR数据接收模块将接收到的压力信号传给仪表，压力信号经仪表处理后最终将物体的重量显示出来，实现电子衡器的远距离称重传输。
2.根据权利要求1所述的称重电子衡器中基于LoRa技术的无线压力传感器，其特征在于：所述LoRa数据发送模块和LoRa数据接收模块之间的最远传输距离为15km。
3.根据权利要求1所述的称重电子衡器中基于LoRa技术的无线压力传感器，其特征在于：所述LoRa数据接收模块可通过LoRaWAN与多个LoRa终端节点进行通信。
4.根据权利要求1所述的称重电子衡器中基于LoRa技术的无线压力传感器，其特征在于：所述压力采集模块可通过网络与蓝牙传输模块或者ZigBee传输模块进行无线传输连接。
5.根据权利要求1所述的称重电子衡器中基于LoRa技术的无线压力传感器，其特征在于：所述的压力采集模块具有接收端总线，所述LoRa数据接收模块和所述压力采集模块的接收端总线相连接。
6.根据权利要求1所述的称重电子衡器中基于LoRa技术的无线压力传感器，其特征在于：所述的电源模块、压力采集模块、LoRa数据发送模块均内置在电子衡器中。
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