CN209311882U - 无线多功能采集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种无线多功能采集装置，其模块电路包括ARM中央控制单元电路、三轴振动传感器、光传感器、温湿度传感器、DC5V输入转换电路、VCC33 3.3V转换电路、报警器、LORA RF超频发射模块、SD3078万年历电路、NB‑IOT模组电路、PT100外置电路和FLASH存储器电路，ARM中央控制单元电路分别与三轴振动传感器、光传感器、温湿度传感器、报警器、LORA RF超频发射模块、SD3078万年历电路、NB‑IOT模组电路、PT100外置电路和FLASH存储器电路相连，SD3078万年历电路还与3V可充电后备电池连接，超低温锂电池通过DC5V输入转换电路与VCC33 3.3V转换电路相连，VCC33 3.3V转换电路与ARM中央控制单元电路相连。本实用新型无需布线可实现远程在范围内的实时性可靠传输当前环境参数。
Description
技术领域
本实用新型涉及的是物联网技术领域，具体涉及一种无线多功能采集装置。
背景技术
随着当前物联网高新技术的高速发展，智能化、无人工干预化更加突显需求。目前广域网有NB-Iot,LoRO,GPRS，4G,WIFI等，局域网短距离通信有ZIGBEE，RFID，SPYDER，RF433和RF2.4G等均采用无线通信作为传感器接口和组合。以上均为无线通信技术，对于干扰，物理环境有相当大的影响。通常在一些重要不可丢失数据的场合，些种无线设备所发射的信号容易被第三方数据截取和盗用。基于此四点1.物理环境，2数据安全，3市场需求的整合等情况下开发出本实用新型的无线多功能采集装置。
实用新型内容
针对现有技术上存在的不足，本实用新型目的是在于提供一种无线多功能采集装置，采用数字温湿度探头、外围高低温模拟温度探头、重力感应装置、环境光感应一体设计，无需布线可实现远程在范围内的实时性可靠传输当前环境参数，实时监控场合如疫苗存储环境、冷链车运输、农业大棚光合监控、水产殖水湿监控、物流运输等领域。并可通过数据云和软件系统组成闭合智能自动控制化。
为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：无线多功能采集装置，包括ADC12铝型材外壳、FR-4PCB板、硅胶端盖和模块电路，ADC12铝型材外壳两端通过磁吸快速安装结构设置有硅胶端盖，ADC12铝型材外壳内设置有FR-4PCB板，FR-4PCB板上设置有模块电路；所述的模块电路包括ARM中央控制单元电路、三轴振动传感器、光传感器、温湿度传感器、DC5V输入转换电路、VCC333.3V转换电路、报警器、LORA RF超频发射模块、SD3078万年历电路、NB-IOT模组电路、PT100外置电路和FLASH存储器电路，ARM中央控制单元电路分别与三轴振动传感器、光传感器、温湿度传感器、报警器、LORA RF超频发射模块、SD3078万年历电路、NB-IOT模组电路、PT100外置电路和FLASH存储器电路相连，SD3078万年历电路还与3V可充电后备电池连接，超低温锂电池通过DC5V输入转换电路与VCC333.3V转换电路相连，VCC333.3V转换电路与ARM中央控制单元电路相连。
作为优选，所述的DC5V输入转换电路采用电池充电管理IC，型号为SMD6500，电路通过接口J2输入外部USB或是快充CHARGE的5V供电，DC5V输入转换电路采用第十六电阻R16、第十七电阻R17、第三十六电阻R36和第四十三电阻R43分别作USB数据传输和外置传感器的双向采集通信接口，实现复用。
作为优选，所述的VCC333.3V转换电路通过4.2V锂电池<BAT+>供电端输入，并通过TI公司的TPS63001芯片U1组成一个可固定输出BOOST和BUCK电路。
作为优选，所述的ARM中央控制单元电路采用ST意法公司的(F103R8TB6)的ARM芯片。
作为优选，所述的LORA RF超频发射电路采用LORA30(SX7218)芯片U15。
作为优选，所述的NB-IOT模组电路采用中兴公司(ME3616)NB-IOT模组。
作为优选，所述的三轴振动传感器采用MPU6000三轴陀螺仪芯片。
作为优选，所述的光传感器采用MAX44009环境光采集器。
作为优选，所述的温湿度传感器采用SENSE公司的SHT21数字温湿度采仪传感器。
作为优选，所述的PT100外置电路采用MAXXIS公司的(U12)max31865高精度多相运放芯片。
作为优选，所述的FLASH存储器电路采用WINBORD公司的W25Q16DC FLASH存储器。
本实用新型具有以下有益效果：
1、极低功耗节能(PM<0.1mA)；
2、采用自主研发的外观设计；
3、可配置数据编码包，组合数据包，易于组合第三方接口；
4、可配置组合多种传感器；
5、可低温循环充电使用；
6、整合加速度计、光、温、警报一体化设计。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型；
图1为本实用新型的外观结构示意图；
图2为本实用新型的电路框图；
图3为本实用新型的DC5V输入转换电路图；
图4为本实用新型的VCC333.3V转换电路图；
图5为本实用新型的ARM中央控制单元电路图；
图6为本实用新型的LORA RF超频发射电路图；
图7为本实用新型的SD3078万年历电路图；
图8为本实用新型的NB-IOT模组电路图；
图9为本实用新型的三轴振动传感电路图；
图10为本实用新型的光传感电路图；
图11为本实用新型的温湿度传感电路图；
图12为本实用新型的PT100外置电路图；
图13为本实用新型的FLASH存储器电路图。
具体实施方式
为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。
参照图1-图13，本具体实施方式采用以下技术方案：无线多功能采集装置，包括ADC12铝型材外壳1、FR-4PCB板2、硅胶端盖3和模块电路4，ADC12铝型材外壳1两端通过磁吸快速安装结构设置有硅胶端盖3，ADC12铝型材外壳1内设置有FR-4PCB板2，FR-4PCB板2上设置有模块电路4；所述的模块电路4包括ARM中央控制单元电路、三轴振动传感器、光传感器、温湿度传感器、DC5V输入转换电路、VCC333.3V转换电路、报警器、LORA RF超频发射模块、SD3078万年历电路、NB-IOT模组电路、PT100外置电路和FLASH存储器电路，ARM中央控制单元电路分别与三轴振动传感器、光传感器、温湿度传感器、报警器、LORA RF超频发射模块、SD3078万年历电路、NB-IOT模组电路、PT100外置电路和FLASH存储器电路相连，SD3078万年历电路还与3V可充电后备电池连接，超低温锂电池通过DC5V输入转换电路与VCC333.3V转换电路相连，VCC333.3V转换电路与ARM中央控制单元电路相连。
本具体实施方式的装置由F103R8TB6构成核心CPU单元，由三轴振动、光、温湿度传感器一体及其分布电路构成。其工作原理：本装置由外接5V/2A供电接入→接入低温LI电池→输入DC/DC级3.3V稳定输出电路→设置自动启动工作→自检测侦测并加载本设置的配置参数→读取万年历时钟→LED指示灯批示状态→温湿度传感器采集工作→光传感器工作→三轴振动仪工作→采集检测参数→参数超标通过LORA模块发出或NB-IOT模块直接发出到运营服务器接口→低功耗休眠→自温湿度采集循环工作。
本具体实施方式的DC5V输入转换电路工作原理：本电路通过J2输入外部USB或是快充CHARGE的5V供电，并设置有R16,R17,R36,R43等四个电阻器分别作USB数据传输和外置传感器的双向采集通信接口，实现复用。其后U2(SMD6500)为一颗高速电池充电管理IC，同时由网络接口<DCIN>和<CHRG>,<CH_EN>,<BAT_ADIN>等四组通过中央处理器控制和检测到本电路当前的工作状态和充电运行参数。
本具体实施方式的VCC333.3V转换电路工作原理：本电路通过4.2V锂电池<BAT+>供电端输入，并通过TI公司的(U1)TPS63001芯片组成一个可固定输出BOOST和BUCK电路，它能在输入前级大变化量下恒定的输出DC3.3V供电电压。本电路自创新有可复位和充电批示特点。当按下S1按键，电流通过R8,D2,C9组成一个RC延时电路，并通过D2驱动Q1三极管，当C9两端电压>0.5V时，即Q1将导通并拉低U1的6脚(EN)使能端，同时<LED_O>的回路将通过LED指示器流过D1的R12到Q1同时拉低到地，能实现整个系统供电复位和LED指示的工作的目地。
本具体实施方式的ARM中央控制单元电路工作原理：本控制单元电路采用ST意法公司的(F103R8TB6)的ARM芯片，其架构彩用RISC 32bit工作带宽。电路中供电自上级输入<VCCNB>网络口再左右分支到<VDD33>,<VDD33A>两路供电，其中R47和C3组成RC复位电路，R51,C4,S3组成低功耗睡眠唤醒工作电路。其它均为系统网络口。
本具体实施方式的LORA RF超频发射电路工作原理：本模块电路采用LORA30(SX7218)芯片，它采用433多点超频和跳频技术，实现大于1千米的距离传输，本电路中中央控制单元过过SP_MISO,SPI_MOSI,SPI_SCLK,SPI_CSN2等引脚与LORA30芯片进行实时SPI通信功能。本电路能实现超频超远距离的信号接收，发射工作，并通过自组网程序实现组网和低功耗应用的目地。
本具体实施方式的SD3078万年历电路工作原理：本部分电路采用SD3078作为成年时钟，它采用I2C通信格式，提供系统设备长期处于精确的时钟，并由BAT3和C56组成备用3V电池充电电路。当设备断电时提供稳定的后备供电。
本具体实施方式的NB-IOT模组电路工作原理：本电路采用中兴公司(ME3616)NB-IOT模组，它为专业物联网模组而打造的核芯芯片和技术，通过(U15)NANO_SIM的ESI M卡，设计成符合电信平台或移动平台的NBIOT网络系统，图中R50,Q10,R51，R52等部分组成串口电平输入匹配，D4,R53,C56电路组成串口电平输出匹配。其<WAKE_UP>,<NB_RES,<NB_ON>等网络端端串口由中央处理器控制整个NB模组的运行状态。
本具体实施方式的三轴振动传感电路工作原理：本部分电路采用MPU6000三轴陀螺仪芯片，由特定的姿态算法程序组成。电路采用I2C通信模式，其中<ZD_ON>,<XD_DAT>网络端口由中央处理器控制本芯片的工作参数，振动等级，正侧角度等内容。
本具体实施方式的光传感电路工作原理：本电路采用I2C通信模式，采用MAX44009环境光采集器，它集紫外光，环境光为一体的传感CMOS芯片，能实现大范围瞬态响应的采集。
本具体实施方式的温湿度传感电路工作原理：本电路采用I2C通信模式，采用SENSE公司的SHT21数字温湿度采仪传感器，它集温度，湿度为一体的传感CMOS芯片，能实现大范围瞬态响应的采集。
PT100外置电路工作原理：本电路采用SPI通信模式，采用MAXXIS公司的(U12)max31865高精度多相运放芯片，它将PT_A,PT_B接入的PT100或PT1000负温系数电阻转换成高精度，数字化的参数。通过SPI传输至中央处理器处理。图12中<PT_ON>为中央处理器控制端口，由电路R45,Q8,R46,QM1CP7,C34组成负载开关电路。
本具体实施方式的FLASH存储器电路工作原理：本电路采用WINBORD公司的W25Q16DC FLASH存储器，主要用于存储在采集中的各数数据信息。
本具体实施方式结合当前市场调查，物联行业的发展和技术动向。本发明结合了最新的技术和自主研发的功能对当前消费市场的需求征对性的开发。本发明基于3R原则设计的基础上特殊性在于：
1.采用极低功耗节能工作模式；
2.采用内置快高效锂电池设计，可重复使用；
3.少量化设计同时将功能最大化有机整合；
本具体实施方式应用于实时监控场合如疫苗存储环境、冷链车运输、农业大棚光合监控、水产殖水湿监控、物流运输等领域。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (11)
1.无线多功能采集装置，其特征在于，包括ADC12铝型材外壳(1)、FR-4 PCB板(2)、硅胶端盖(3)和模块电路(4)，ADC12铝型材外壳(1)两端通过磁吸快速安装结构设置有硅胶端盖(3)，ADC12铝型材外壳(1)内设置有FR-4 PCB板(2)，FR-4 PCB板(2)上设置有模块电路(4)；所述的模块电路(4)包括ARM中央控制单元电路、三轴振动传感器、光传感器、温湿度传感器、DC5V输入转换电路、VCC333.3V转换电路、报警器、LORA RF超频发射模块、SD3078万年历电路、NB-IOT模组电路、PT100外置电路和FLASH存储器电路，ARM中央控制单元电路分别与三轴振动传感器、光传感器、温湿度传感器、报警器、LORA RF超频发射模块、SD3078万年历电路、NB-IOT模组电路、PT100外置电路和FLASH存储器电路相连，SD3078万年历电路还与3V可充电后备电池连接，超低温锂电池通过DC5V输入转换电路与VCC333.3V转换电路相连，VCC333.3V转换电路与ARM中央控制单元电路相连。
2.根据权利要求1所述的无线多功能采集装置，其特征在于，所述的DC5V输入转换电路采用电池充电管理IC，型号为SMD6500，电路通过接口(J2)输入外部USB或是快充CHARGE的5V供电，DC5V输入转换电路采用第十六电阻(R16)、第十七电阻(R17)、第三十六电阻(R36)和第四十三电阻(R43)分别作USB数据传输和外置传感器的双向采集通信接口，实现复用。
3.根据权利要求1所述的无线多功能采集装置，其特征在于，所述的VCC333.3V转换电路通过4.2V锂电池<BAT+>供电端输入，并通过TI公司的TPS63001芯片(U1)组成一个可固定输出BOOST和BUCK电路。
4.根据权利要求1所述的无线多功能采集装置，其特征在于，所述的ARM中央控制单元电路采用ST意法公司的F103R8TB6的ARM芯片U20。
5.根据权利要求1所述的无线多功能采集装置，其特征在于，所述的LORA RF超频发射电路采用LORA30(SX7218)芯片(U15)。
6.根据权利要求1所述的无线多功能采集装置，其特征在于，所述的NB-IOT模组电路采用中兴公司ME3616 NB-IOT模组。
7.根据权利要求1所述的无线多功能采集装置，其特征在于，所述的三轴振动传感器采用MPU6000三轴陀螺仪芯片。
8.根据权利要求1所述的无线多功能采集装置，其特征在于，所述的光传感器采用MAX44009环境光采集器。
9.根据权利要求1所述的无线多功能采集装置，其特征在于，所述的温湿度传感器采用SENSE公司的SHT21数字温湿度采仪传感器。
10.根据权利要求1所述的无线多功能采集装置，其特征在于，所述的PT100外置电路采用MAXXIS公司的(U12)max31865高精度多相运放芯片。
11.根据权利要求1所述的无线多功能采集装置，其特征在于，所述的FLASH存储器电路采用WINBORD公司的W25Q16DC FLASH存储器。
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| CN201822189371.5U CN209311882U (zh) | 2018-12-25 | 2018-12-25 | 无线多功能采集装置 |
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| CN (1) | CN209311882U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115857397A (zh) * | 2022-11-30 | 2023-03-28 | 徐州科华能源科技有限公司 | 一种铝空气电池生产加工用监控管理系统 |
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2018
- 2018-12-25 CN CN201822189371.5U patent/CN209311882U/zh active Active
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| CN115857397A (zh) * | 2022-11-30 | 2023-03-28 | 徐州科华能源科技有限公司 | 一种铝空气电池生产加工用监控管理系统 |
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