CN217116290U - 微功率输变电模组 - Google Patents
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Abstract
微功率输变电模组，涉及物联网通信技术领域，包括主控芯片、高频发射模块、集成管脚模块、外接天线接口、供电电路和电路板基板，所述控芯片、高频发射模块、用于扩展功能的集成管脚模块、外接天线接口和供电电路分别集成在电路板基板上，所述高频发射模块、集成管脚模块和外接天线接口分别与主控芯片通信电连接，所述供电电路分别为各电器件供电。本实用新型是一款处理速度快、稳定性高、功耗极低的数据传输产品，借助此通信模块，用户可以轻松的把无线数据集中到客户产品内部。内部采用微功耗数据传输模块，有高集成度、低功耗、高灵敏度、远距离、高抗干扰能力强，具有很好的推广应用价值。
Description
技术领域
本实用新型涉及物联网通信技术领域，尤其是涉及微功率输变电模组。
背景技术
在自动抄表、水、电计量，家庭和楼宇自动化，工业监控、电力、无线报警和安全系统等物联网应用领域都会用到需要无线发射接收的功能，这样就需要在智能电表、智能水表等电器件中用到输变电模组以完成数据的无线射频传播。
近年来，随着射频识别的技术进步，无线射频识别RFID装置已被广泛地应用。除了应用作为商品的防盗标签以外，无线射频识别装置优点是作为非接触式(感应式)晶片卡(IC卡)应用。由于非接触式晶片卡是借由其无线射频识别装置与外界资讯系统的读取器以无线方式来进行资料交换，所以卡片本身不会接触读取器而造成磨损，亦无卫生问题。
然而，目前输变电模组的设计重点在于在满足国家电网输变电设备物联网微功率无线网通信协议的前提下，如何将无线射频识别装置进行高度集成化，在提高数据传输可靠性的基础上，极度降低整个无线数据收发的模块的耗电，从而提高输变电模组应用场景适应性。
实用新型内容
为了解决目前输变电模组的设计重点在于在满足国家电网输变电设备物联网微功率无线网通信协议的前提下，如何将无线射频识别装置进行高度集成化，在提高数据传输可靠性的基础上，极度降低整个无线数据收发的模块的耗电，从而提高输变电模组应用场景适应性设计需求，本申请提供微功率输变电模组。采用如下的技术方案：
微功率输变电模组，包括主控芯片、高频发射模块、集成管脚模块、外接天线接口、供电电路和电路板基板，所述控芯片、高频发射模块、用于扩展功能的集成管脚模块、外接天线接口和供电电路分别集成在电路板基板上，所述高频发射模块、集成管脚模块和外接天线接口分别与主控芯片通信电连接，所述供电电路分别为各电器件供电。
通过上述技术方案，整个输变电模组集成主控芯片和高频发射模块，其它的功能模块主要采用外挂模式，极限化的降低功耗，主控芯片对供电电路实时进行管控，进一步降低功耗，可实现微功耗的数据传输。
可选的，所述集成管脚模块设有UART流控串口保留引脚组，所述UART流控串口保留引脚组包括UART-CTS保留引脚和UART-RTS保留引脚，所述UART-CTS保留引脚和UART-RTS保留引脚分别与主控芯片通信连接。
通过上述技术方案，UART流控串口保留引脚组的设置，可外接UART串口用于数据传输，可与3.3V单片机直接相连，无需串接电阻，可实现更低功耗的数据传输。
可选的，所述管脚组件设有GPIO保留引脚，所述GPIO保留引脚与主控芯片通信连接。
通过上述技术方案，GPIO保留引脚用于外接GPIO状态指示，增加模组的扩展性。
可选的，还有用于检测模组电流值的检测电流电路，所述检测电流电路与主控芯片电连接。
通过上述技术方案，检测电流电路的设置用于监测模组电流实时值，当电流实时值处于较低水平时，主控芯片控制模组中的各电器件进入睡眠模式以进入超低功耗模式，进一步降低功耗。
可选的，所述供电电路设有正常功耗模式和超低功耗模式，所述主控芯片控制供电电路的供电模式。
通过上述技术方案，正常功耗模式和超低功耗模式的设置便于主控芯片控制模组的功耗。
可选的，所述主控芯片是型号为HC32F196MCTA-LQFP100的超低功耗MCU。
通过上述技术方案，集成最新一代高性能超低功耗的华大HC32F196MCTA-LQFP100MCU，可快速开发满足输变电协议标准的LoRa终端及传感器。在电力应用中使用该模块能够大大减少产品开发的时间，外设功能可以独立关闭或开启三种低功耗模式：Sleep，Stop，Power down模式，功耗管理更加智能。
可选的，所述高频发射模块是sx1280LoRa射频发射模块。
通过上述技术方案，Semtech公司的SX1280射频芯片，此芯片包含多样的物理层以及多种调制方式，如LORA，FLRC，GFSK。特殊的调制和处理方式使得LORA和FLRC调制的传输距离大大增加；是一款高性能、超低功耗的物联网无线收发器。
可选的，所述集成管脚模块采用SMT封装。
通过上述技术方案，SMT封装工艺组装密度高、模组体积更小、重量更轻，可靠性高、抗振能力强。焊点缺陷率低。高频特性好。减少了电磁和射频干扰。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
本实用新型能提供微功率输变电模组，通信模组产品是专为电力物联网开发的微功率通信模组，符合国家电网输变电设备物联网微功率无线网通信协议，集成收发数据实现透明无线传输的模块，是一款处理速度快、稳定性高、功耗极低的数据传输产品，借助此通信模块，用户可以轻松的把无线数据集中到客户产品内部。内部采用微功耗数据传输模块，有高集成度、低功耗、高灵敏度、远距离、高抗干扰能力强，具有很好的推广应用价值。
附图说明
图1是本实用新型电气原理示意图；
图2是本实用新型集成管脚模块电气原理示意图；
附图标记说明：1、主控芯片；2、高频发射模块；3、集成管脚模块；31、UART-CTS保留引脚；32、UART-RTS保留引脚；33、GPIO保留引脚；4、外接天线接口；5、供电电路；6、电路板基板；7、检测电流电路。
具体实施方式
以下结合附图1-附图2对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开微功率输变电模组。
参照图1-图2，微功率输变电模组，包括主控芯片1、高频发射模块2、集成管脚模块3、外接天线接口4、供电电路5和电路板基板6，控芯片1、高频发射模块2、用于扩展功能的集成管脚模块3、外接天线接口4和供电电路5分别集成在电路板基板6上，高频发射模块2、集成管脚模块3和外接天线接口4分别与主控芯片1通信电连接，供电电路5分别为各电器件供电。
整个输变电模组集成主控芯片1和高频发射模块2，其它的功能模块主要采用外挂模式，极限化的降低功耗，主控芯片1对供电电路5实时进行管控，进一步降低功耗，可实现微功耗的数据传输。
集成管脚模块3设有UART流控串口保留引脚组，UART流控串口保留引脚组包括UART-CTS保留引脚31和UART-RTS保留引脚32，UART-CTS保留引脚31和UART-RTS保留引脚32分别与主控芯片1通信连接。
UART流控串口保留引脚组的设置，可外接UART串口用于数据传输，可与3.3V单片机直接相连，无需串接电阻，可实现更低功耗的数据传输。
管脚组件3设有GPIO保留引脚33，GPIO保留引脚33与主控芯片1通信连接。
GPIO保留引脚33用于外接GPIO状态指示，增加模组的扩展性。
还有用于检测模组电流值的检测电流电路7，检测电流电路7与主控芯片1电连接。
检测电流电路7的设置用于监测模组电流实时值，当电流实时值处于较低水平时，主控芯片1控制模组中的各电器件进入睡眠模式以进入超低功耗模式，进一步降低功耗。
供电电路5设有正常功耗模式和超低功耗模式，主控芯片1控制供电电路5的供电模式。
正常功耗模式和超低功耗模式的设置便于主控芯片1控制模组的功耗。
主控芯片1是型号为HC32F196MCTA-LQFP100的超低功耗MCU。
集成最新一代高性能超低功耗的华大HC32F196MCTA-LQFP100MCU，可快速开发满足输变电协议标准的LoRa终端及传感器。在电力应用中使用该模块能够大大减少产品开发的时间，外设功能可以独立关闭或开启三种低功耗模式：Sleep，Stop，Power down模式，功耗管理更加智能。
高频发射模块2是sx1280LoRa射频发射模块。
Semtech公司的SX1280射频芯片，此芯片包含多样的物理层以及多种调制方式，如LORA，FLRC，GFSK。特殊的调制和处理方式使得LORA和FLRC调制的传输距离大大增加；是一款高性能、超低功耗的物联网无线收发器。
集成管脚模块3采用SMT封装。
SMT封装工艺组装密度高、模组体积更小、重量更轻，可靠性高、抗振能力强。焊点缺陷率低。高频特性好。减少了电磁和射频干扰。
本申请实施例微功率输变电模组的实施原理为：
在具体的物联网应用场景下，先将集成管脚模块3的电源引脚连接应用场景下的电源接口，UART流控串口保留引脚组对接UART通讯串口，外接天线接口4外接射频天线，数据接收引脚对接数据来源接口，比如智能电表的数据输出接口，这样就能从智能电表采集需要发送的数据；
需要发送数据时：接收到的数据先通过HC32F196MCTA-LQFP100处理压缩后，再依次通过sx1280LoRa射频发射模块、UART串口处理后，最终通过外接射频天线向外发送；
需要接收信号时：外接射频天线接收的数据依次通过UART串口、sx1280LoRa射频发射模块处理后传输给HC32F196MCTA-LQFP100，HC32F196MCTA-LQFP100将数据经过处理后通过管脚组件的模块数据发送管脚10发送给接收端，完成数据的接收。
当检测电流电路7检测到模组电流实时值低于正常运行值时，HC32F196MCTA-LQFP100控制模组中的各电器件进入睡眠模式以进入超低功耗模式，进一步降低功耗。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.微功率输变电模组，其特征在于：包括主控芯片(1)、高频发射模块(2)、集成管脚模块(3)、外接天线接口(4)、供电电路(5)和电路板基板(6)，所述控芯片(1)、高频发射模块(2)、用于扩展功能的集成管脚模块(3)、外接天线接口(4)和供电电路(5)分别集成在电路板基板(6)上，所述高频发射模块(2)、集成管脚模块(3)和外接天线接口(4)分别与主控芯片(1)通信电连接，所述供电电路(5)分别为各电器件供电。
2.据权利要求1所述的微功率输变电模组，其特征在于：所述集成管脚模块(3)设有UART流控串口保留引脚组，所述UART流控串口保留引脚组包括UART-CTS保留引脚(31)和UART-RTS保留引脚(32)，所述UART-CTS保留引脚(31)和UART-RTS保留引脚(32)分别与主控芯片(1)通信连接。
3.据权利要求1所述的微功率输变电模组，其特征在于：所述集成管脚模块(3)设有GPIO保留引脚(33)，所述GPIO保留引脚(33)与主控芯片(1)通信连接。
4.根据权利要求1所述的微功率输变电模组，其特征在于：还有用于检测模组电流值的检测电流电路(7)，所述检测电流电路(7)与主控芯片(1)电连接。
5.根据权利要求1所述的微功率输变电模组，其特征在于：所述供电电路(5)设有正常功耗模式和超低功耗模式，所述主控芯片(1)控制供电电路(5)的供电模式。
6.根据权利要求1所述的微功率输变电模组，其特征在于：所述主控芯片(1)是型号为HC32F196MCTA-LQFP100的超低功耗MCU。
7.根据权利要求1所述的微功率输变电模组，其特征在于：所述高频发射模块(2)是sx1280LoRa射频发射模块。
8.根据权利要求1所述的微功率输变电模组，其特征在于：所述集成管脚模块(3)采用SMT封装。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202221131435.6U CN217116290U (zh) | 2022-05-11 | 2022-05-11 | 微功率输变电模组 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202221131435.6U CN217116290U (zh) | 2022-05-11 | 2022-05-11 | 微功率输变电模组 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN217116290U true CN217116290U (zh) | 2022-08-02 |
Family
ID=82586254
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202221131435.6U Active CN217116290U (zh) | 2022-05-11 | 2022-05-11 | 微功率输变电模组 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN217116290U (zh) |
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2022
- 2022-05-11 CN CN202221131435.6U patent/CN217116290U/zh active Active
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