CN209345197U - 一种新型的带控制反馈的低功耗LoraWAN远程开关 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种新型的带控制反馈的低功耗LoraWAN远程开关，包括有微处理器单元、开关输出单元、状态控制反馈单元以及射频芯片。所述射频芯片连接有PA芯片，所述PA芯片连接有射频天线；所述射频天线接收外部无线信息，传送至所述PA芯片，再经所述射频芯片送至所述微处理器单元解析处理，最终控制所述开关输出单元动作的执行或保持。本实用新型成本低、集成度高、尺寸小；并通过设置状态控制反馈单元，可以掌握事实上的控制状态，避免误控制或者误操作，工作更加可靠；且可以按需融入更多的控制机制，管理方便，配置简化。
Description
技术领域
本实用新型涉及无线通讯技术应用领域，特别是涉及一种新型的带控制反馈的低功耗LoraWAN远程开关。
背景技术
在现有的基于Lora通讯的模块或者设备中，基本上都是采用现成的通讯模块与新研制的控制模块独立分开的方式，即通过外购Lora通讯模块，集成到自己的控制模块硬件项目中，这种设计模式可以减少研发时间投入，但是后续的成本偏高，而且不易管理控制，只能被动按通讯模块现有的功能去兼容设计，主动性及可扩展性较差。通用的通讯模块无法自主调整、融入自己的控制机制。
在现有的技术中，Lora通讯模块比较常见是用于数据抄表、远程控制等，是基于信道活动检测(CAD)模式，甚至在抄表应用中，为了配合手持机的使用，Lora通讯模块需要定期频繁主动唤醒，用于检测当前手持机的存在，造成功耗的浪费。
同时，在现有技术中，通过控制输出后，并没有对事实上的控制状态进一步进行核验，没有反馈机制，当通讯异常时，或者导通状态异常时，没有及时掌握事实的控制状态，容易出现误控制或者误操作的情况。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服以上所描述的缺点，提供一种新型的带控制反馈的、低功耗的、集成度高的低成本且小型化的LoraWAN远程开关。
为了解决上述技术问题，本实用新型的一种技术方案是：一种新型的带控制反馈的低功耗LoraWAN远程开关，其特征在于，所述低功耗LoraWAN远程开关包括有微处理器单元，及与所述微处理器单元连接的开关输出单元、状态控制反馈单元、射频芯片以及电源管理单元。
所述射频芯片连接有PA芯片，所述PA芯片连接有射频天线；所述射频天线接收外部无线信息，传送至所述PA芯片，再经所述射频芯片送至所述微处理器单元解析处理，最终控制所述开关输出单元动作的执行或保持。
所述开关输出单元用于控制外部继电器单元，所述状态控制反馈单元连接所述外部继电器单元，用于向所述微处理器单元反馈实际的控制状态；在所述控制状态异常时，将相关信息打包处理后送至所述射频芯片，最终通过所述射频天线向外发送警示信息。
进一步地，所述低功耗LoraWAN远程开关包括有输入单元，所述输入单元与所述微处理器单元连接，并经所述电源管理单元供电。
进一步地，所述输入单元包括I/O口输入、脉冲输入以及模拟量输入中的一种或者多种。
进一步地，所述低功耗LoraWAN远程开关设有存储单元，所述存储单元与所述微处理器单元连接。
进一步地，所述低功耗LoraWAN远程开关设有看门狗单元，用于所述微处理器单元的复位管理，所述看门狗单元与所述微处理器单元连接。
进一步地，所述低功耗LoraWAN远程开关还设有扩展接口，用于扩展外接外部硬件资源。
进一步地，所述电源管理单元连接有供电单元以及后备电池，所述后备电池在所述供电单元失去供电作用时，对所述电源管理单元进行供电。
进一步地，所述低功耗LoraWAN远程开关采用LoraWAN方式与LoraWAN网关通讯连接。
优选地，所述微处理器单元采用ARM Cortex-M0处理器。
与现有的技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
（1）本实用新型提供的一种新型的带控制反馈的低功耗LoraWAN远程开关，控制模块与通讯模块共用一套处理器及相关元件，成本低且集成度高，尺寸也小，同样可以很方便地嵌入各种硬件项目中去；
（2）本实用新型提供的一种新型的带控制反馈的低功耗LoraWAN远程开关，通过设置状态控制反馈单元，可以掌握事实上的控制状态，避免误控制或者误操作，工作更加可靠；
（3）本实用新型提供的一种新型的带控制反馈的低功耗LoraWAN远程开关，功耗更低，采用LoraWAN方式，也不需要频率唤醒处理器进行监听，避免功耗的浪费，可以延长备用电池的使用周期；
（4）本实用新型提供的一种新型的带控制反馈的低功耗LoraWAN远程开关，与现有技术中远程控制开关不同的还在于，不局限于现成通讯模块的功能，可以按需自主调整工作方式，融入更多的控制机制，管理方便，配置简化。
附图说明
图1为本实用新型的一种新型的带控制反馈的低功耗LoraWAN远程开关的电路实现框图。
图2为本实用新型的一种新型的带控制反馈的低功耗LoraWAN远程开关的系统组成示意图。
图3为本实用新型的一种新型的带控制反馈的低功耗LoraWAN远程开关的一个较佳实施例的外观示意图。
图4为本实用新型的一种新型的带控制反馈的低功耗LoraWAN远程开关的另一系统组成示意图。
图1中：1-微处理器单元、2-开关输出单元、3-状态控制反馈单元、4-射频芯片、5-PA芯片、6-射频天线、7-输入单元、8-电源管理单元、9-供电单元、10-存储单元、11-看门狗单元、12-扩展接口、13-后备电池、701-ADC单元、200-外部继电器单元。
图2中：100-低功耗LoraWAN远程开关、101-LoRaWAN网关、102-服务器平台、200-外部继电器单元、300-外部控制设备、1010-远程通讯模组。
图3中：130-供电接口、70-接线端子、20-接线端口、60-天线接口。
图4中：100-低功耗LoraWAN远程开关、101-LoRaWAN网关、103-LoRaWAN外部设备。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中相同（或类似）的标号表示相同（或类似）的元件，或者表示具有相同（或类似）功能的元件。显而易见地，下述所描述的实施方式或者实施例是本实用新型的示例性质，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他形式的附图。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，本实用新型描述中的术语“连接”、“相连”、“安装”应做广义理解，例如，可以是一体地连接、固定连接或者是可拆卸连接；可以是通过机械结构或者电子直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连。
在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示和暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
在本实用新型的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或者两个以上，除非另有明确本实施方式中限定。
对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
如图1所示，为本实用新型提供的较佳实施例，一种新型的带控制反馈的低功耗LoraWAN远程开关，包括有微处理器单元1，及与所述微处理器单元1连接的开关输出单元2、状态控制反馈单元3、射频芯片4以及电源管理单元8；所述射频芯片4连接有PA芯片5，所述PA芯片5连接有射频天线6；所述射频天线6接收外部无线信息，传送至所述PA芯片5，再经所述射频芯片4送至所述微处理器单元1解析处理，最终控制所述开关输出单元2动作的执行或保持。
在本实施例中，所述开关输出单元2用于控制外部继电器单元200，所述状态控制反馈单元3连接所述外部继电器单元200，用于向所述微处理器单元1反馈实际的控制状态；在所述控制状态异常时，将相关信息打包处理后送至所述射频芯片4，最终通过所述射频天线6向外发送警示信息。
优选地，所述射频芯片4选择型号为SX1278的射频芯片。所述低功耗LoraWAN远程开关设置有IPEX座接口或者弹簧天线接口，用于连接所述射频天线6。优选地，所述微处理器单元1采用ARM Cortex-M0处理器。
在本实施例中，在所述开关输出单元2的控制信号发生变化时，或者在所述微处理器单元1从休眠状态唤醒时，都会对当前真实的控制状态进行监测。所述状态控制反馈单元3还可以在突发状态时输出脉冲信号或者上（或下）升沿信号至所述微处理器单元1，主动唤醒处于休眠待机状态下的所述微处理器单元1。
在本实施例中，所述低功耗LoraWAN远程开关包括有输入单元7，所述输入单元7与所述微处理器单元1连接，并经所述电源管理单元8供电。
在本实施例中，所述输入单元7包括I/O口输入、脉冲输入以及模拟量输入中的一种或者多种。所述输入单元7还内置有ADC单元701，用于处理模拟量输入。作为可实施的方式之一，所述ADC单元701还可以是所述微处理器单元1内置的一部分。
在本实施例中，所述低功耗LoraWAN远程开关设有存储单元10，所述存储单元10与所述微处理器单元1连接。
在本实施例中，所述低功耗LoraWAN远程开关设有看门狗单元11，用于所述微处理器单元1的复位管理，所述看门狗单元11与所述微处理器单元1连接。当所述低功耗LoraWAN远程开关发生状态异常时，比如死机等情况，所述看门狗单元11起作用，对所述微处理器单元1发起复位操作。在所述低功耗LoraWAN远程开关工作时，会将相关运行参数存储于所述微处理器单元1内置的RAM单元中，或者是所述存储单元10中；当所述微处理器单元1在热机情况下复位重起时，自动导入相关运行参数，使得所述低功耗LoraWAN远程开关保持复位前的状态。
在本实施例中，所述低功耗LoraWAN远程开关还设有扩展接口12，用于扩展外接外部硬件资源。所述扩展接口12可包括有TTL电平，用于外接RS232或者RS485等串行类的接口，也可以是USB接口。所述扩展接口12还可用于扩展人机交互模块。
在本实施例中，所述电源管理单元8连接有供电单元9以及后备电池13，所述后备电池13在所述供电单元9失去供电作用时，对所述电源管理单元8进行供电。所述供电单元9与所述后备电池13通过场效应管进行导通切换。所述电源管理单元8还设有电压转换芯片和滤波处理电路，输出3.3V直流电压，为所述低功耗LoraWAN远程开关供电。
如图2所示，所述低功耗LoraWAN远程开关采用LoraWAN方式与LoraWAN网关101通讯连接。在本实施例中，若干个所述低功耗LoraWAN远程开关100与所述LoraWAN网关101组成一个无线网络，在所述LoraWAN网关101还可设置有远程通讯模组1010，所述远程通讯模组1010可以采用GPRS/3G/4G/NB-IoT其中的一种方式，用于与服务器平台102连接。
作为可实施的方式之一，如图4所示，所述LoraWAN网关101可以与LoraWAN外部设备103直接通讯连接，通过所述LoraWAN外部设备103对所述低功耗LoraWAN远程开关100发送控制指令。
还见图2，所述低功耗LoraWAN远程开关100用直接外接外部继电器单元200进行工作，也可以集成到外部控制设备300中工作。
如图3所示，为本实用新型的低功耗LoraWAN远程开关较佳实施例之一的外壳设计示意图。图3中，所述低功耗LoraWAN远程开关的壳体设计有供电接口130，所述供电接口130后端的壳体内部设有空心槽，用于放置后备电池13。壳体上还设有接线端子70和接线端口20，所述接线端子70用于连接外部输入信号，并连接至所述输入单元7，所述接线端口20内部连接有所述开关输出单元2。所述壳体上设有天线接口60，所述天线接口用于连接所述射频天线6。
本实用新型提供的一种新型的带控制反馈的低功耗LoraWAN远程开关，控制模块与通讯模块共用一套处理器及相关元件，成本低且集成度高，尺寸也小，同样可以很方便地嵌入各种硬件项目中去；通过设置状态控制反馈单元，可以掌握事实上的控制状态，避免误控制或者误操作，工作更加可靠；功耗更低，采用LoraWAN方式，也不需要频率唤醒处理器进行监听，避免功耗的浪费，可以延长备用电池的使用周期；且与现有技术中远程控制开关不同的还在于，不局限于现成通讯模块的功能，可以按需自主调整工作方式，融入更多的控制机制，管理方便，配置简化。
以上所述仅为本实用新型较佳实施方式及示例，只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据此实施，但并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型涵盖范围。
Claims (9)
1.一种新型的带控制反馈的低功耗LoraWAN远程开关，其特征在于，所述低功耗LoraWAN远程开关包括有微处理器单元（1），及与所述微处理器单元（1）连接的开关输出单元（2）、状态控制反馈单元（3）、射频芯片（4）以及电源管理单元（8）；
所述射频芯片（4）连接有PA芯片（5），所述PA芯片（5）连接有射频天线（6）；
所述射频天线（6）接收外部无线信息，传送至所述PA芯片（5），再经所述射频芯片（4）送至所述微处理器单元（1）解析处理，最终控制所述开关输出单元（2）动作的执行或保持；
所述开关输出单元（2）用于控制外部继电器单元（200），所述状态控制反馈单元（3）连接所述外部继电器单元（200），用于向所述微处理器单元（1）反馈实际的控制状态；在所述控制状态异常时，将相关信息打包处理后送至所述射频芯片（4），最终通过所述射频天线（6）向外发送警示信息。
2.根据权利要求1所述的一种新型的带控制反馈的低功耗LoraWAN远程开关，其特征在于，所述低功耗LoraWAN远程开关包括有输入单元（7），所述输入单元（7）与所述微处理器单元（1）连接，并经所述电源管理单元（8）供电。
3.根据权利要求2所述的一种新型的带控制反馈的低功耗LoraWAN远程开关，其特征在于，所述输入单元（7）包括I/O口输入、脉冲输入以及模拟量输入中的一种或者多种。
4.根据权利要求1所述的一种新型的带控制反馈的低功耗LoraWAN远程开关，其特征在于，所述低功耗LoraWAN远程开关设有存储单元（10），所述存储单元（10）与所述微处理器单元（1）连接。
5.根据权利要求1所述的一种新型的带控制反馈的低功耗LoraWAN远程开关，其特征在于，所述低功耗LoraWAN远程开关设有看门狗单元（11），用于所述微处理器单元（1）的复位管理，所述看门狗单元（11）与所述微处理器单元（1）连接。
6.根据权利要求1所述的一种新型的带控制反馈的低功耗LoraWAN远程开关，其特征在于，所述低功耗LoraWAN远程开关还设有扩展接口（12），用于扩展外接外部硬件资源。
7.根据权利要求1所述的一种新型的带控制反馈的低功耗LoraWAN远程开关，其特征在于，所述电源管理单元（8）连接有供电单元（9）以及后备电池（13），所述后备电池（13）在所述供电单元（9）失去供电作用时，对所述电源管理单元（8）进行供电。
8.根据权利要求1所述的一种新型的带控制反馈的低功耗LoraWAN远程开关，其特征在于，所述低功耗LoraWAN远程开关采用LoraWAN方式与LoraWAN网关（101）通讯连接。
9.根据权利要求1所述的一种新型的带控制反馈的低功耗LoraWAN远程开关，其特征在于，所述微处理器单元（1）采用ARM Cortex-M0处理器。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112152647A (zh) * | 2020-08-27 | 2020-12-29 | 杭州西力智能科技股份有限公司 | 一种基于PA芯片发射功率提升型LoRa通讯模块的设计 |
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2019
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