CN110829567A - 一种基于rf433的无线导线温度倾角传感器子机模块 - Google Patents

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陈飞
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陈伟
徐刚毅
余勇
杨彪
张洪猛
杨俊�
李芳岗
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吕露
李祥云
李少波
杨烯
胡超
徐思博
陈跃木
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Abstract

本发明公开了一种基于RF433的无线导线温度倾角传感器子机模块，包括太阳能面板、充电芯片、锂电池、升压芯片、稳压电源系统、导线温度倾角传感器、MCU以及无线模块，所述太阳能面板的输出端与充电芯片的输入端连接，所述充电芯片与锂电池为双向电性连接。该基于RF433的无线导线温度倾角传感器子机模块，首先，采用太阳能面板采集能量，转换存储在锂电池中，即使长时间无光照也可以稳定工作，同时超高效的太阳能转换电路带来高效的太阳能量采集，保证在电池电量不足时得到及时的补充，其次，采用无线收发模组，集成射频技术，采用全数字科技生产的单IC射频前端与单片机组成，可高速传输数据。

Description

一种基于RF433的无线导线温度倾角传感器子机模块
技术领域
本发明涉及电力监控系统技术领域，具体为一种基于RF433的无线导线温度倾角传感器子机模块。
背景技术
电力是国家重要的基础设施，电力监控系统用于监视和控制电力生产和供应过程，是电力安全稳定运行的支撑系统。
电力监控系统具体包括电力数据采集与监控系统、变电站自动化系统、发电厂计算机监控系统、配电自动化系统、微机继电保护和安全自动装置、广域相量测量系统、负荷控制系统、水调自动化系统和水电梯级调度自动化系统、电能量计量系统、实时电力市场的辅助控制系统、电力调度数据网络等。近年来，随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，我国电力工业得到了很大的发展，电网规模不断扩大，结构日益复杂，监控的信息量日益增多，对输电线路后台监控系统提出了更高的要求。
现有传感器采集模块具有以下缺点：
1、现有技术采用有线连接方式，输电塔一般比较高，高空之间模块的线缆连接首先对线缆有特殊要求，安装难度也比较大，危险系数较高。
2、输电塔一般长期供电状态，设备升级需要断电后由人员上塔操作，升级成本非常高。
3、当子机模块较多需要组成星型网络时，有线方式的连接方式的复杂度大大提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于RF433的无线导线温度倾角传感器子机模块，以解决上述背景技术中提出现有传感器采集模块采用传统的线缆实现相互连接，制造成本高，升级维护不便利，且其稳定性不好，容易受到干扰的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于RF433的无线导线温度倾角传感器子机模块，包括太阳能面板、充电芯片、锂电池、升压芯片、稳压电源系统、导线温度倾角传感器、MCU以及无线模块，所述太阳能面板的输出端与充电芯片的输入端连接，所述充电芯片与锂电池为双向电性连接，所述充电芯片的另一个输出端与升压芯片的输入端连接，所述升压芯片的输出端与稳压电源系统的输入端连接，所述稳压电源系统通过其中一个输出端与导线温度倾角传感器的输入端连接，且稳压电源系统通过其另一个输出端与MCU的输入端连接，所述导线温度倾角传感器的输出端通过SPI与MCU的另一个输入端连接，所述MCU的输出端与无线模块的输入端连接，所述无线模块与主控模块信号连接。
优选的，所述充电芯片的型号为BQ25504，可以用于智能集成能量采集毫微功耗管理，适合超低功耗应用，其设计始于仅需微瓦功率即可开始工作的DC-DC升压转换器/充电器，可对光伏(太阳能)发电机或热电发电机等各类直流源中生成的微瓦(μW)到毫瓦(mW)级功率进行采集和管理。
优选的，所述充电芯片还实现了一个可编程的最大功率点跟踪采样网络，以优化对器件的功率传输，VIN_DC开路电压采样通过外部电阻进行编程，并由外部电容(CREF)保持。
优选的，所述升压芯片采用MAX17224毫微功耗同步升压转换器，是超低静态电流升压直流-直流转换器，具有225mA/0.5A/1A峰值电感电流限值和TrueShutdownTM功能。真关断可以在无正向或反向电流的情况下从输入断开输出，升压芯片具有启动后使能瞬态保护(ETP)，根据负载电流的不同，当输入电压下降到400mV以下时，允许输出保持在稳压范围之内，这些转换器具有超低静态电流、较小的整体解决方案尺寸，在整个负载范围内都能保持高效。
优选的，所述MCU采用STM32L1系列，采用ST专有的超低泄漏制程，具有创新型自主动态电压调节功能和5种低功耗模式，为各种应用提供了无与伦比的平台灵活性。
优选的，所述RF433无线模块采用TI公司生产的CC1310芯片，CC1310是TI公司最新推出的高效型/超低功耗无线MCU中低于1GHz系列器件的重要器件，极低的有源RF和MCU电流以及低功耗模式流耗可确保电池的使用寿命，允许在能CC1310器件在支持多个物理层和RF标准的平台中将灵活的超低功耗RF收发器和强大的48MHzCortex-M3微控制器相结合，专用无线控制器(Cortex-M0)处理ROM或RAM中存储的低层RF协议命令，从而保持低功耗和灵活度，CC1310器件不会以牺牲RF性能为代价来实现低功耗；CC1310器件具有出色的灵敏度和稳定性(可选择性和阻断)性能。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于RF433的无线导线温度倾角传感器子机模块，首先，采用太阳能面板采集能量，转换存储在锂电池中，即使长时间无光照也可以稳定工作，同时超高效的太阳能转换电路带来高效的太阳能量采集，保证在电池电量不足时得到及时的补充，其次，采用无线收发模组，集成射频技术，采用全数字科技生产的单IC射频前端与单片机组成，可高速传输数据，同时无线传输的数据进行打包﹑检错和纠错处理，工作稳定可靠，体积小便于安装，最后，模块有超远的无线传输距离，保证在1500米处还可稳定工作，人可以在塔下对设备进行升级调试。
附图说明
图1为本发明系统原理示意图；
图2为本发明主控模块无线连接原理示意图。
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做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。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种基于RF433的无线导线温度倾角传感器子机模块，包括太阳能面板、充电芯片、锂电池、升压芯片、稳压电源系统、导线温度倾角传感器、MCU以及无线模块，所述太阳能面板的输出端与充电芯片的输入端连接，所述充电芯片与锂电池为双向电性连接，所述充电芯片的另一个输出端与升压芯片的输入端连接，所述升压芯片的输出端与稳压电源系统的输入端连接，所述稳压电源系统通过其中一个输出端与导线温度倾角传感器的输入端连接，且稳压电源系统通过其另一个输出端与MCU的输入端连接，所述导线温度倾角传感器的输出端通过SPI与MCU的另一个输入端连接，所述MCU的输出端与无线模块的输入端连接，所述无线模块与主控模块信号连接。
本发明中：充电芯片的型号为BQ25504，可以用于智能集成能量采集毫微功耗管理，适合超低功耗应用，其设计始于仅需微瓦功率即可开始工作的DC-DC升压转换器/充电器，可对光伏(太阳能)发电机或热电发电机等各类直流源中生成的微瓦(μW)到毫瓦(mW)级功率进行采集和管理；BQ25504在同类器件中率先实现了针对具有严格电源和运行要求的产品和系统(例如，无线传感器网络(WSN))的高效升压转换，升压转换器可通过低至330mV的VIN启动，启动之后，可依靠低至80mV的VIN继续采集能量。
本发明中：充电芯片还实现了一个可编程的最大功率点跟踪采样网络，以优化对器件的功率传输，VIN_DC开路电压采样通过外部电阻进行编程，并由外部电容(CREF)保持，例如，对于最大功率点为80％开路电压的太阳能电池，可将电阻分压器设置为VIN_DC电压的80％，此时该网络会将VIN_DC控制在采样的基准电压附近，或者，也可以通过MCU提供外部基准电压，以产生一个更为复杂的MPPT算法。
本发明中：升压芯片采用MAX17224毫微功耗同步升压转换器，是超低静态电流升压直流-直流转换器，具有225mA/0.5A/1A峰值电感电流限值和TrueShutdownTM功能。真关断可以在无正向或反向电流的情况下从输入断开输出，升压芯片具有启动后使能瞬态保护(ETP)，根据负载电流的不同，当输入电压下降到400mV以下时，允许输出保持在稳压范围之内，这些转换器具有超低静态电流、较小的整体解决方案尺寸，在整个负载范围内都能保持高效。
本发明中：MCU采用STM32L1系列，采用ST专有的超低泄漏制程，具有创新型自主动态电压调节功能和5种低功耗模式，为各种应用提供了无与伦比的平台灵活性，STM32L1系列MCU扩展了超低功耗的理念，并且不会牺牲性能。
本发明中：RF433无线模块采用TI公司生产的CC1310芯片，CC1310是TI公司最新推出的高效型/超低功耗无线MCU中低于1GHz系列器件的重要器件，极低的有源RF和MCU电流以及低功耗模式流耗可确保电池的使用寿命，允许在能CC1310器件在支持多个物理层和RF标准的平台中将灵活的超低功耗RF收发器和强大的48MHzCortex-M3微控制器相结合，专用无线控制器(Cortex-M0)处理ROM或RAM中存储的低层RF协议命令，从而保持低功耗和灵活度，CC1310器件不会以牺牲RF性能为代价来实现低功耗；CC1310器件具有出色的灵敏度和稳定性(可选择性和阻断)性能，CC1310器件是一款高度集成、真正的单片解决方案，其整合了一套完整的RF系统及一个片上DC-DC转换器。
综上所述：该基于RF433的无线导线温度倾角传感器子机模块，首先，采用太阳能面板采集能量，转换存储在锂电池中，即使长时间无光照也可以稳定工作，同时超高效的太阳能转换电路带来高效的太阳能量采集，保证在电池电量不足时得到及时的补充，其次，采用无线收发模组，集成射频技术，采用全数字科技生产的单IC射频前端与单片机组成，可高速传输数据，同时无线传输的数据进行打包﹑检错和纠错处理，工作稳定可靠，体积小便于安装，最后，模块有超远的无线传输距离，保证在1500米处还可稳定工作，人可以在塔下对设备进行升级调试。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种基于RF433的无线导线温度倾角传感器子机模块，包括太阳能面板、充电芯片、锂电池、升压芯片、稳压电源系统、导线温度倾角传感器、MCU以及无线模块，其特征在于：所述太阳能面板的输出端与充电芯片的输入端连接，所述充电芯片与锂电池为双向电性连接，所述充电芯片的另一个输出端与升压芯片的输入端连接，所述升压芯片的输出端与稳压电源系统的输入端连接，所述稳压电源系统通过其中一个输出端与导线温度倾角传感器的输入端连接，且稳压电源系统通过其另一个输出端与MCU的输入端连接，所述导线温度倾角传感器的输出端通过SPI与MCU的另一个输入端连接，所述MCU的输出端与无线模块的输入端连接，所述无线模块与主控模块信号连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于RF433的无线导线温度倾角传感器子机模块，其特征在于：所述充电芯片的型号为BQ25504，可以用于智能集成能量采集毫微功耗管理，适合超低功耗应用，其设计始于仅需微瓦功率即可开始工作的DC-DC升压转换器/充电器，可对光伏(太阳能)发电机或热电发电机等各类直流源中生成的微瓦(μW)到毫瓦(mW)级功率进行采集和管理。
3.根据权利要求1所述的一种基于RF433的无线导线温度倾角传感器子机模块，其特征在于：所述充电芯片还实现了一个可编程的最大功率点跟踪采样网络，以优化对器件的功率传输，VIN_DC开路电压采样通过外部电阻进行编程，并由外部电容(CREF)保持。
4.根据权利要求1所述的一种基于RF433的无线导线温度倾角传感器子机模块，其特征在于：所述升压芯片采用MAX17224毫微功耗同步升压转换器，是超低静态电流升压直流-直流转换器，具有225mA/0.5A/1A峰值电感电流限值和TrueShutdownTM功能，真关断可以在无正向或反向电流的情况下从输入断开输出，升压芯片具有启动后使能瞬态保护(ETP)，根据负载电流的不同，当输入电压下降到400mV以下时，允许输出保持在稳压范围之内，这些转换器具有超低静态电流、较小的整体解决方案尺寸，在整个负载范围内都能保持高效。
5.根据权利要求1所述的一种基于RF433的无线导线温度倾角传感器子机模块，其特征在于：所述MCU采用STM32L1系列，采用ST专有的超低泄漏制程，具有创新型自主动态电压调节功能和5种低功耗模式，为各种应用提供了无与伦比的平台灵活性。
6.根据权利要求1所述的一种基于RF433的无线导线温度倾角传感器子机模块，其特征在于：所述RF433无线模块采用CC1310芯片，CC1310是高效型/超低功耗无线MCU中低于1GHz系列器件的重要器件，极低的有源RF和MCU电流以及低功耗模式流耗可确保电池的使用寿命，允许在能CC1310器件在支持多个物理层和RF标准的平台中将灵活的超低功耗RF收发器和强大的48MHzCortex-M3微控制器相结合，专用无线控制器(Cortex-M0)处理ROM或RAM中存储的低层RF协议命令，从而保持低功耗和灵活度，CC1310器件不会以牺牲RF性能为代价来实现低功耗；CC1310器件具有出色的灵敏度和稳定性(可选择性和阻断)性能。
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