CN209495772U - 一种基于NB-IoT的智能光照度传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种基于NB‑IoT的智能光照度传感器，其包括有用于处理光敏感元的微控制器模块和NB‑IoT通讯模组。所述光敏感元用于感知光照的强度，经所述微控制器模块处理后获得光照度参数，并通过所述NB‑IoT通讯模组将包括光照度在内的参数数据对外无线传输。本实用新型通过传感器与变送器一体式的设计，防水性能好、使用方便、便于安装；通过设计温度补偿模块，测量精度更高；通过NB‑IoT通讯模组，实现低功耗、传输稳定可靠的远程通讯；整机功耗低，可以长时间采用电池供电，不需要过多人为的维护，硬件成本及维护成本相对较低。

Description

一种基于NB-IoT的智能光照度传感器

技术领域

本实用新型涉及环境监测与物联网技术领域，尤其涉及一种基于NB-IoT的智能光照度传感器。

背景技术

光照强度是指单位面积上所接受可见光的光通量，单位勒克斯Lux（或Lx），也可称为光照度，用于指示光照的强弱和物体表面积被照明程度的量。光照度传感器是探测光照强度大小的一种传感器，在农业大棚等领域有广泛的应用。

传统技术上的应用方式，是采用光照度传感器，再通过电缆连接变送器或者显示仪。然后在变送器或者显示仪中设置有通讯模块，实现远程通讯和数据上报等功能。

在现有技术中，有比较明显的缺陷是，传感器与变送器分开设置，其连接方式包括有SDI-12、RS485等方式，功耗要求高，不太适合电池供电，成本相对也高；如果再在变送器上配备GPRS远程通讯模块，功耗更高，在部分领域需要采用电池供电又要求实现远程通讯时，劣势很明显。而且传统的GPRS进行远程通讯，其整体功耗偏大，数据通讯也不稳定。

同时，由于光照度还受环境的影响，传统技术中的传感器连接变送器的方式，没有考虑这一影响，会造成其测量精度存在偏差，如果再连接一个温度传感器到光照传感器的壳体中，用于温度补偿，其接线繁杂，也给变送器的接口设计新增困难。

实用新型内容

本实用新型针对上述技术问题做出改进，即本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于NB-IoT远程通讯的、低功耗的一体式的智能光照度传感器。

为了解决上述技术问题，本实用新型的一种技术方案是：一种基于NB-IoT的智能光照度传感器，其特征在于，所述智能光照度传感器包括有用于处理光敏感元的微控制器模块，以及与所述微控制器模块连接的NB-IoT通讯模组。

所述光敏感元用于感知光照的强度，经所述微控制器模块处理后获得光照度参数，并通过所述NB-IoT通讯模组将包括光照度在内的参数数据对外无线传输。

进一步地，所述光敏感元的外部罩有透光罩，所述光敏感元设置在所述透光罩的圆弧中心点区域。

进一步地，所述光敏感元连接处理模块，所述处理模块连接A/D转换模块，所述A/D转换模块连接所述微控制器模块。

进一步地，所述光敏感元包括有热电感应元件，所述热电感应元件表面涂有黑色涂层。

进一步地，所述智能光照度传感器还设有温度补偿模块，所述温度补偿模块与所述微控制器模块连接。

进一步地，所述NB-IoT通讯模组连接有天线，所述NB-IoT通讯模组还内置有物联网专用号段的eSIM卡。

进一步地，所述智能光照度传感器包括有存储模块，所述存储模块与所述微控制器模块连接。

进一步地，所述智能光照度传感器包括有指示模块，所述指示模块与所述微控制器模块连接。

进一步地，所述智能光照度传感器设有供电模块，所述供电模块连接有电源管理模块，所述电源管理模块为所述智能光照度传感器供电。

进一步地，所述智能光照度传感器设为接口模块，所述接口模块与所述微控制器模块连接。

与现有的技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

（1）通过传感器与变送器一体式的设计，防水性能好、使用方便、便于安装；

（2）通过设计温度补偿模块，测量精度更高；

（3）通过NB-IoT通讯模组，相比传统的GPRS通讯方式，实现低功耗、传输稳定可靠的远程通讯；

（4）通过结合低功耗微控制器的使用，实现整机的低功耗使用，可以长时间采用电池供电，不需要过多人为的维护，硬件成本及维护成本相对较低。

附图说明

图1为本实用新型实施例的智能光照度传感器的硬件组成框图。

图2为本实用新型的智能光照度传感器的较佳实施例的结构示意图及部分区域解剖图。

图3为本实用新型的智能光照度传感器的较佳实施例的结构俯视图。

图4为本实用新型的智能光照度传感器的另一较佳实施例的部分结构示意图。

图1中：101-微控制器模块、102-NB-IoT通讯模组、103-天线、104-A/D转换模块、105-处理模块、106-光敏感元、107-电源管理模块、108-接口模块、109-指示模块、110-存储模块、111-供电模块、112-后备电池、113-温度补偿模块。

图2中：20-壳体、201-透光罩、202-中间壳体部、203-电缆线、204-底部壳体部、10-PCB板单元、103-天线、106-光敏感元、109-指示模块。

图3中：201-透光罩、202-中间壳体部、203-电缆线。

图4中：301-防辐射罩、20-壳体、201-透光罩、103-天线。

具体实施方式

下面将对具体实施方式所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，附图是本实用新型一些实施方式，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。

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。

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。

下文的公开提供了不同的实施方式或者实施例，为了简化本实用新型的公开，下文中对特定实施例的部件和设置进行描述。

如图1所示，本实用新型较佳实施例的一种基于NB-IoT的智能光照度传感器，其包括有用于处理光敏感元106的微控制器模块101，以及与所述微控制器模块101连接的NB-IoT通讯模组102；所述光敏感元106用于感知光照的强度，经所述微控制器模块101处理后获得光照度参数，并通过所述NB-IoT通讯模组102将包括光照度在内的参数数据对外无线传输。

优选地，所述微控制器模块101采用低功耗的ARM内核的微控制器。

如图2所示，所述光敏感元106的外部罩有透光罩201，所述光敏感元106设置在所述透光罩201的圆弧中心点区域。 在本实施例中，所述透光罩201用于将光线更加均匀地透射，所述透光罩201为半球弧体薄壳，所述透光罩201的内表面设有若干个弧面，相邻的所述弧面依次衔接，用于将光线折射，其折射光是朝向所述透光罩201的中心区域。

还见图1，所述光敏感元106连接处理模块105，所述处理模块105连接A/D转换模块104，所述A/D转换模块104连接所述微控制器模块101。所述光敏感元106包括有热电感应元件，所述热电感应元件表面涂有黑色涂层。

在本实施例中，所述光敏感元106通过在表面涂有高吸收率的黑色涂层，当光线照射在所述透光罩201时，经过透光，光线集中射在所述光敏感元106的表面上，从而在所述光敏感元106中产生温差电势信号，所述信号送到所述处理模块105，经所述处理模块105内置的运算放大器进行信号放大处理后，再经信号滤波输出较为稳定的低电压信号送入所述A/D转换模块104，在进行AD转换后，所述微控制器模块101获得当前的光照强度测量值。

作为可实施的方式之一，所述光敏感元106还可以采用光敏电阻，通过所述光敏电阻来感知光线的强度。

在本实施例中，所述智能光照度传感器还设有温度补偿模块113，所述温度补偿模块113与所述微控制器模块101连接。所述温度补偿模块113包括有热敏电阻，所述热敏电阻用于感知当前温度，所述热敏电阻可通过结合精密电阻分压等常规的采样方式，经AD转换后，获得对应的温度测量值。所述温度测量值用于所述微控制器模块101在运算时的温度补偿，可减小环境对测量结果的影响。

作为可实施的方式之一，所述温度补偿模块113还可以直接采用总线型温度传感器，优选地，型号为DS18B20，此时，所述DS18B20直接连接所述微控制器模块101，获取温度测量值。

在本实施例中，所述NB-IoT通讯模组102连接有天线103，所述NB-IoT通讯模组102还内置有物联网专用号段的eSIM卡。结合图2所示，优选地，所述天线103采用陶瓷天线，所述天线103布置于所述智能光照度传感器的非金属材质的壳体内部。所述NB-IoT通讯模组102内置有用于识别区分的唯一数字标记，所述数字标记与预设的物联网专用号段的号码关联。

作为可实施的方式之一，所述eSIM卡还可以替换成普通的SIM卡，并配备有对应的SIM卡座。

所述智能光照度传感器包括有存储模块110，所述存储模块110与所述微控制器模块101连接。在本实施例中，所述存储模块110优选铁电存储器，用于存储运行参数和测量值等。

所述智能光照度传感器包括有指示模块109，所述指示模块109与所述微控制器模块101连接。在本实施例中，所述指示模块109为LED指示灯，为了避免所述LED指示灯对测量结果产生影响，所述LED指示灯设置时避开所述光敏感元106以及所述透光罩201。

在本实施例中，所述智能光照度传感器设有供电模块111，所述供电模块111连接有电源管理模块107，所述电源管理模块107为所述智能光照度传感器供电。所述电源管理模块107包括有降压、稳压及滤波电路，输出稳定平滑的低直流电压，分别为所述微控制器模块101、所述NB-IoT通讯模组102、所述A/D转换模块104、所述处理模块105、所述指示模块109、所述存储模块110以及所述温度补偿模块113供电。

在本实施例中，所述智能光照度传感器还设有后备电池112，所述后备电池112也连接所述电源管理模块107，用于后备供电。

所述智能光照度传感器设为接口模块108，所述接口模块108与所述微控制器模块101连接。在本实施例中，所述接口模块108为串行通讯接口。

作为可实施的方式之一，与所述接口模块108连接的电缆线中，还可以包括有电源线，所述电源线与所述供电模块111连接，此时，所述电缆线同时具备有供电和通讯功能。

如图2所示，结合图3，在本实用新型的较佳实施例中，所述智能光照度传感器设有壳体20，所述壳体20上设有所述透光罩201、中间壳体部202以及底部壳体部204，所述底部壳体部204是中空结构，内部设有PCB板单元10，所述中间壳体部202设有过孔，用于设置接口，所述接口连接有电缆线203。所述PCB板单元10上布置所述智能光照度传感器的大部分元件或者部件。

所述透光罩201为半球型状，设在所述中间壳体部202上端中间区域，所述中间壳体部202的圆心处区域设置有所述光敏感元106。在所述底部壳体部204的上端靠边沿区域设置有天线103和指示模块109。

作为可实施的方式之一，如图4所示，还可以在所述壳体20上端设置有防辐射罩301，在所述防辐射罩301的上端设置所述透光罩201，所述天线103设置于所述防辐射罩301内靠近上端边沿处。所述防辐射罩301内可以用于放置其它传感器。

本实用新型提供的一种基于NB-IoT的智能光照度传感器，通过传感器与变送器一体式的设计，防水性能好、使用方便、便于安装。

本实用新型提供的一种基于NB-IoT的智能光照度传感器，通过设计温度补偿模块，测量精度更高。

本实用新型提供的一种基于NB-IoT的智能光照度传感器，通过NB-IoT通讯模组，相比传统的GPRS通讯方式，实现低功耗、传输稳定可靠的远程通讯。

本实用新型提供的一种基于NB-IoT的智能光照度传感器，通过结合低功耗微控制器的使用，实现整机的低功耗使用，可以长时间采用电池供电，不需要过多人为的维护，硬件成本及维护成本相对较低。

以上所述仅为本实用新型较佳实施例，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 (10)

1.一种基于NB-IoT的智能光照度传感器，其特征在于，所述智能光照度传感器包括有用于处理光敏感元（106）的微控制器模块（101），以及与所述微控制器模块（101）连接的NB-IoT通讯模组（102）；

所述光敏感元（106）用于感知光照的强度，经所述微控制器模块（101）处理后获得光照度参数，并通过所述NB-IoT通讯模组（102）将包括光照度在内的参数数据对外无线传输。

2.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT的智能光照度传感器，其特征在于，所述光敏感元（106）的外部罩有透光罩（201），所述光敏感元（106）设置在所述透光罩（201）的圆弧中心点区域。

3.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT的智能光照度传感器，其特征在于，所述光敏感元（106）连接处理模块（105），所述处理模块（105）连接A/D转换模块（104），所述A/D转换模块（104）连接所述微控制器模块（101）。

4.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT的智能光照度传感器，其特征在于，所述光敏感元（106）包括有热电感应元件，所述热电感应元件表面涂有黑色涂层。

5.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT的智能光照度传感器，其特征在于，所述智能光照度传感器还设有温度补偿模块（113），所述温度补偿模块（113）与所述微控制器模块（101）连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT的智能光照度传感器，其特征在于，所述NB-IoT通讯模组（102）连接有天线（103），所述NB-IoT通讯模组（102）还内置有物联网专用号段的eSIM卡。

7.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT的智能光照度传感器，其特征在于，所述智能光照度传感器包括有存储模块（110），所述存储模块（110）与所述微控制器模块（101）连接。

8.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT的智能光照度传感器，其特征在于，所述智能光照度传感器包括有指示模块（109），所述指示模块（109）与所述微控制器模块（101）连接。

9.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT的智能光照度传感器，其特征在于，所述智能光照度传感器设有供电模块（111），所述供电模块（111）连接有电源管理模块（107），所述电源管理模块（107）为所述智能光照度传感器供电。

10.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT的智能光照度传感器，其特征在于，所述智能光照度传感器设为接口模块（108），所述接口模块（108）与所述微控制器模块（101）连接。