CN205140188U - 基于lora技术的无线远传水表控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于LORA技术的无线远传水表控制电路，其技术特点是：包括主控模块、LORA无线电模块及其电源管理模块，主控制模块与LORA无线电模块相连接，实现对LORA无线电模块工作模式的控制和无线电数据的接收与发射功能；LORA无线电模块包括LORA无线电芯片和射频开关芯片，该LORA无线电芯片通过外围电路与射频开关芯片相连接，该射频开关芯片与射频天线相连接，LORA无线电模块与电源管理模块相连接实现电源开关控制功能。本实用新型采用具有高抗干扰性能和扩频通讯功能的LORA无线电模块进行数据传输，提高了数据传输的可靠性和远距离传输能力和抄表成功率，降低了功耗，提高了水表的使用年限。

Description

基于LORA技术的无线远传水表控制电路

技术领域

本实用新型属于无线远传水表技术领域，尤其是一种基于LORA技术的无线远传水表控制电路。

背景技术

目前，无线远传水表通常采用低功率无线电数据传输芯片进行数据传输。由于国家对于公用频段使用是有功率限制的，并且工作于水表内的无线电模块必须满足六年使用的国家标准要求，所以无线电部分不可能采用提高功率的方式来加长通讯的距离，因此，目前主要采用自组网模式、集中器差转模式，但是这两种模式均存在不同的弊端。自组网模式是利用各个水表做为节点来转接信号的方式延长通讯距离，但这种方式由于联网的时间比较长，耗电比较大，特别是多级差转的情况下，使表内锂电池的耗电大大的增加，严重减少了水表电池的使用年限。而集中器方式是在水表周围安装用于接收水表信息的数据集中器设备，这样虽然解决了水表的电源问题和距离问题，但是集中器需要布线和市电供电，这样在安装环境很复杂的水表使用上同样受到限制，特别是市电问题，涉及到电费的缴纳和接线问题，在实际应用中非常受限，经常是表已经安装很久却解决不了集中器的供电问题，给用户带来很大不便。此外，常用的无线电数据传输设备会随着使用时间的延长或者环境温度的变化，无线电频率会产生漂移，这种漂移会随着使用年限的增加越来越大，导致无线电的传输距离越来越近，这个性能严重影响到了无线远传水表的使用，因为这种漂移需要定期对水表的工作频率进行修正，而水表又是大量安装于民用住宅的仪表并且安装环境各异，不能及时对无线电频率进行校正，所以导致大量的表在安装初期抄表成功率很高而随着使用时间的延长，抄表成功率越来越低。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、传输距离远、可靠性高且稳定性强的基于LORA技术的无线远传水表控制电路。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于LORA技术的无线远传水表控制电路，包括主控模块、LORA无线电模块及其电源管理模块，所述主控制模块与LORA无线电模块相连接，实现对LORA无线电模块工作模式的控制和无线电数据的接收与发射功能；所述LORA无线电模块包括LORA无线电芯片和射频开关芯片，该LORA无线电芯片通过外围电路与射频开关芯片相连接，该射频开关芯片与射频天线相连接，所述LORA无线电模块与电源管理模块相连接实现电源开关控制功能。

进一步，所述主控模块采用PIC16F1947单片机，所述LORA无线电芯片采用SX1278无线电芯片，所述射频开关芯片采用PE2459射频开关芯片，所述电源管理模块采用TC1185可控电源管理芯片。

本实用新型的优点和积极效果是：

1、本实用新型采用具有高抗干扰性能和扩频通讯功能的LORA(远程传输)技术，使阻挡造成的同径干扰几乎对通讯没有太大影响，极大地提高了安装环境复杂、阻挡能力强、同径干扰大环境下的数据传输的可靠性和远距离传输能力，在同样的功率下，接收灵敏度和抗干扰性都比传统的无线电传输技术有较大的提高，例如：同样10毫瓦的功率，在空旷环境下普通无线电传输距离大约800米左右，而同等条件下LORA技术传输的距离大约是2500米。针对于安装在各家各户不同环境下的无线远传水表，LORA技术的强抗干扰能力尤其适用，从根本上解决了复杂环境下无线远传水表的通讯能力。

2、本实用新型具有稳定的无线电通讯特性：由于LORA技术的高抗干扰性和扩频通讯的应用，使无线远传水表能够长期稳定的进行数据的传输不随温度和频率的漂移而改变性能，特别适合水表这类要求长期稳定可靠工作而不需人工干预的场合。

3、本实用新型采用LORA技术，具有超远程的传输距离，减少了中间设备的安装数量和配置数量，使抄表环节和数据差转次数大大降低，从根本上提高了无线远传水表的抄表成功率。

4、本实用新型采用TC1185可控电源管理芯片对电源的开启和关闭进行控制，在不使用情况下的彻底关机，保证最小的功耗，节约了电池的功耗，提高了水表的使用年限。

5、本实用新型设计合理，提高了无线远传水表的传输距离，避免了无线电信号的中间差转过程，可使无线远传水表长期稳定可靠地工作。

附图说明

图1是本实用新型的电路方框图；

图2是本实用新型的主控模块电路图；

图3是本实用新型的LORA无线电模块的电路图；

图4是本实用新型的电源管理模块的电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述：

一种基于LORA技术的无线远传水表控制电路，如图1至图3所示，包括主控模块、LORA无线电模块及其电源管理模块，所述主控制模块采用PIC16F197单片机，该PIC16F1947单片机与LORA无线电模块相连接，实现对LORA无线电模块工作模式的控制和无线电数据的接收与发射功能。所述LORA无线电模块包括SX1278无线电芯片、PE2459射频开关芯片，该SX1278无线电芯片通过外围电路与PE2459射频开关芯片相连接，该PE2459射频开关芯片与射频天线相连接，所述电源管理模块采用TC1185可控电源管理芯片；该SX1278无线电芯片与电源管理模块相连接实现电源开关控制功能。

图2至图4给出了各个模块的电路图，从图中可以看出，PIC16F1947单片机通过一组I/O端口(图中WXSCK50、WXMISO51、WXM0SI52、WXKG53、WXNSS54、WXRES55、WXD058、WXD159)与SX1278无线电芯片、PE2459射频开关芯片连接在一起以及SX1278无线电芯片、PE2459射频开关芯片和TC1185稳压芯片连接关系。

本实用新型的无线电操控原理为：PIC16F1947单片机通过通过SPI通讯方式控制SX1278的初始化设置和无线电收发的操控，该设计使用最大的SPI通讯速率为400K。无线电设备通过主控模块(PIC16F1947单片机)控制开机后首先设置其工作参数然后开启发射机或接收机进行数据的传输，数据的传输包括数据的发射和数据的接收，数据的收发全部采用主控芯片的SPI通讯方式进行

本实用新型的电源控制原理：由于无线远传水表都是采用一次性锂电池供电，根据国家标准规定智能水表电池必须满足一个检定周期的工作(6年)，但是无线电模块在接收和发射的工作条件下都是需要大电流工作的，这就需要再不进行数据传输的时候无线电模块处于完全关机状态，本实用新型采用可控电源管理芯片TC1185进行电源的开启和关闭从而达到不使用情况下的彻底关机保障最小的功耗。

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。

Claims (2)

1.一种基于LORA技术的无线远传水表控制电路，其特征在于：包括主控模块、LORA无线电模块及其电源管理模块，所述主控制模块与LORA无线电模块相连接，实现对LORA无线电模块工作模式的控制和无线电数据的接收与发射功能；所述LORA无线电模块包括LORA无线电芯片和射频开关芯片，该LORA无线电芯片通过外围电路与射频开关芯片相连接，该射频开关芯片与射频天线相连接，所述LORA无线电模块与电源管理模块相连接实现电源开关控制功能。

2.根据权利要求1所述基于LORA技术的无线远传水表控制电路，其特征在于：所述主控模块采用PIC16F1947单片机，所述LORA无线电芯片采用SX1278无线电芯片，所述射频开关芯片采用PE2459射频开关芯片，所述电源管理模块采用TC1185可控电源管理芯片。