CN219064566U - 一种基于LoRa协议的低功耗温湿度传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于传感器技术领域，特别涉及一种基于LoRa协议的低功耗温湿度传感器；其一种基于LoRa协议的低功耗温湿度传感器，包括壳体，所述壳体上设有显示屏，所述显示屏的下方设有按键以及指示灯；所述壳体内设有电路板，所述电路板上集成有主控电路以及与所述主控电路连接的温湿度采集电路、LoRa无线通信电路以及复位电路，所述显示屏、按键以及指示灯均与主控电路电连接。本实用新型提供一种新的基于LoRa协议的低功耗温湿度传感器，该基于LoRa协议的低功耗温湿度传感器体积小，具有数据无线传输功能，自带LORA无线传输电路，传输距离远，抗扰性强，不局限于网络拓扑限制。

Description

一种基于LoRa协议的低功耗温湿度传感器

技术领域

本实用新型属于传感器技术领域，特别涉及一种基于LoRa协议的低功耗温湿度传感器。

背景技术

温湿度作为评估环境的一项重要指标，以及对当前环境运行的设备、事物影响较大，如办公楼宇、厂房、住宅等场所，因此对环境温湿度的监测至关重要，尤其需要对温湿度进行远程集中监测，确保温湿度异常后能及时发现并告警提示。现有的温湿度传感器体积较大，未做低功耗处理机制，且传输距离受限。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种新的基于LoRa协议的低功耗温湿度传感器。

本实用新型具体技术方案如下：

本实用新型提供一种基于LoRa协议的低功耗温湿度传感器，包括壳体，所述壳体上设有显示屏，所述显示屏的下方设有按键以及指示灯；所述壳体内设有电路板，所述电路板上集成有主控电路以及与所述主控电路连接的温湿度采集电路、LoRa无线通信电路以及复位电路，所述显示屏、按键以及指示灯均与主控电路电连接。

进一步地改进，所述主控电路包括主控芯片U2，U2的1引脚通过电容C3接地，5、6、20和44引脚分别通过电阻R11、R12、R16和R1接地，8、23、35、47引脚均接地，9引脚分别通过磁珠E1连接VCC以及通过电容C5接地，24引脚分别连接VCC以及通过电容C6接地，36引脚分别连接VCC以及通过电容C2接地，48引脚分别连接VCC以及通过电容C1接地。

进一步地改进，所述温湿度采集电路包括采集芯片U1，U1的2引脚分别连接VCC以及通过电容C4接地，5引脚接地，3引脚分别连接U1的42引脚以及通过电阻R13连接VCC，4引脚分别连接U1的43引脚以及通过电阻R14连接VCC。

进一步地改进，所述LoRa无线通信电路包括LoRa无线模块U3，U3的13引脚连接接口P3，P3上插接有天线，U3的1引脚和14引脚均接地，4、5、6、7、10、12引脚分别连接U2的15、32、33、14、25、26引脚，8引脚通过电阻R18连接U2的27引脚，9引脚通过电阻R19连接U2的28引脚，11引脚通过磁珠E2连接VCC，且11引脚上并联有电容C9、C10、C11、C12，且C9、C10、C11、C12的负极均接地。

进一步地改进，所述复位电路包括接口P2、按键接口S1、S2、发光二极管D1以及电阻R2-R10、R15，P2的1引脚连接VCC，所述按键分别插接在按键接口S1、S2上，2、3、5、6、7引脚分别通过电阻R2、R9、R8、R10、R7连接VCC，且2引脚通过电阻R3接地，3、4、5、6、7、9引脚分别连接U2的40、7、38、39、34、37引脚，9引脚通过电阻R15接地，8和10引脚均接地，S1的1引脚和2引脚并联并连接U2的2引脚以及通过电阻R4连接VCC，3和4引脚均接地，S2的1引脚和2引脚并联并连接U2的45引脚以及通过电阻R5连接VCC，3和4引脚均接地，D1的阳极通过电阻R6连接VCC，阴极连接U2的41引脚。

进一步地改进，所述电路板上还集成有插口P4以及电源电路，所述显示屏插接在P4上，P4的1-11引脚分别连接U2的29-31、46、11-13、16-19引脚，12引脚连接P1的1引脚，P1的2引脚连接U2的39引脚，3阴极连接P2的6引脚；所述电源电路为电路板的电路供电，所述电源电路包括接口P5、二极管D2和电容C7，P5的1引脚、C7的正极以及D2的阳极均接地，2引脚、C7的负极以及D2的阴极并联并输出VCC。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型提供一种新的基于LoRa协议的低功耗温湿度传感器，该基于LoRa协议的低功耗温湿度传感器体积小，具有数据无线传输功能，自带LORA无线传输电路，传输距离远，抗扰性强，不局限于网络拓扑限制。

附图说明

图1为本实用新型基于LoRa协议的低功耗温湿度传感器的结构框图；

图2为本实用新型基于LoRa协议的低功耗温湿度传感器的主视图；

图3为本实用新型中主控电路和LoRa无线通信电路的电路图；

图4为本实用新型中温湿度采集电路的电路图；

图5为本实用新型中复位电路的电路图；

图6为本实用新型中接插件P4的电路图；

图7为本实用新型中电源电路的电路图；

图8为本实用新型中检测电路的电路图；

图9为本实用新型中周期内功耗的分布图。

具体实施方式

下面结合附图和以下实施例对本实用新型作进一步详细说明。

作为一实施例，本实用新型提供一种基于LoRa协议的低功耗温湿度传感器，如图1、图2所示，包括壳体1，所述壳体1上设有显示屏2，所述显示屏2的下方设有按键3以及指示灯4；所述壳体1内设有电路板，所述电路板上集成有主控电路以及与所述主控电路连接的温湿度采集电路、LoRa无线通信电路以及复位电路，所述显示屏2、按键3以及指示灯4均与主控电路电连接。

本实用新型提供一种新的基于LoRa协议的低功耗温湿度传感器，该基于LoRa协议的低功耗温湿度传感器体积小，具有数据无线传输功能，自带LORA无线传输电路，传输距离远，抗扰性强，不局限于网络拓扑限制。

如图3所示，所述主控电路包括主控芯片U2，U2的1引脚通过电容C3(电容值0.33uF)接地，5、6、20和44引脚分别通过电阻R11、R12(R11和R12的阻值均为10k)、R16和R1(R16和R1的阻值为0)接地，8、23、35、47引脚均接地，9引脚分别通过磁珠E1连接VCC以及通过电容C5(电容值0.1uF)接地，24引脚分别连接VCC以及通过电容C6(电容值0.1uF)接地，36引脚分别连接VCC以及通过电容C2(电容值0.1uF)接地，48引脚分别连接VCC以及通过电容C1(电容值0.1uF)接地。

如图4所示，本实施例中所述温湿度采集电路包括采集芯片U1，U1的2引脚分别连接VCC以及通过电容C4(电容值0.33uF)接地，5引脚接地，3引脚分别连接U1的42引脚以及通过电阻R13(阻值为4.7k)连接VCC，4引脚分别连接U1的43引脚以及通过电阻R14(阻值为4.7k)连接VCC。

如图3所示，本实施例中所述LoRa无线通信电路包括LoRa无线模块U3，U3的13引脚连接接口P3，P3上插接有天线，U3的1引脚和14引脚均接地，4、5、6、7、10、12引脚分别连接U2的15、32、33、14、25、26引脚，8引脚通过电阻R18(阻值为0)连接U2的27引脚，9引脚通过电阻R19(阻值为0)连接U2的28引脚，11引脚通过磁珠E2连接VCC，且11引脚上并联有电容C9(电容值10uF)、C10(电容值10uF)、C11(电容值0.33uF)、C12(电容值0.1uF)，且C9、C10、C11、C12的负极均接地。

如图5所示，本实施例中所述复位电路包括接口P2、按键接口S1、S2、发光二极管D1以及电阻R2-R10、R15，P2的1引脚连接VCC，所述按键分别插接在按键接口S1、S2上，2、3、5、6、7引脚分别通过电阻R2(阻值为0)、R9、R8、R10、R7(R7-R10的阻值均为10k)连接VCC，且2引脚通过电阻R3(阻值为10k)接地，3、4、5、6、7、9引脚分别连接U2的40、7、38、39、34、37引脚，9引脚通过电阻R15(阻值为10k)接地，8和10引脚均接地，S1的1引脚和2引脚并联并连接U2的2引脚以及通过电阻R4(阻值为10k)连接VCC，3和4引脚均接地，S2的1引脚和2引脚并联并连接U2的45引脚以及通过电阻R5(阻值为10k)连接VCC，3和4引脚均接地，D1的阳极通过电阻R6(阻值为4.6k)连接VCC，阴极连接U2的41引脚。

如图6、图7所示，本实施例中所述电路板上还集成有插口P4以及电源电路，所述显示屏2插接在P4上，P4的1-11引脚分别连接U2的29-31、46、11-13、16-19引脚，12引脚连接P1的1引脚，P1的2引脚连接U2的39引脚，3阴极连接P2的6引脚；所述电源电路为电路板的电路供电，所述电源电路包括接口P5、二极管D2(型号为1N4007)和电容C7，P5的1引脚、C7(电容值为10uF)的正极以及D2的阳极均接地，2引脚、C7的负极以及D2的阴极并联并输出VCC。

如图8所示，本实施例中电路板上还集成有与主动电路通信的检测电路，检测电路包括电阻R17、R20(阻值均为1M)和电容C8(电容值为0.1uF)，R17和R20串联，R17的正极连接U2的9引脚，R20和C8的正极并联并连接U2的10引脚，负极均接地。所述检测电路用来检测电池电压状态，在电池电压过低时报警。

本实施例的无线数传技术是基于lora无线传输技术，比较于蓝牙技术它的传输距离更远高数倍距离，而且不受限于wifi等硬件组网条件，其自身有电台和各传感器之间互相通信。

本实施例的低功耗设计采取低功耗CPU芯片(型号STM32L151)、低功耗电路设计和低功耗控制策略实现。STM32L151芯片在休眠状态功耗电流为微安级。控制策略采取定时唤醒芯片进行采样和开启LORA模块进行数传通信，通信结束后自动进入休眠状态，以此往复循环工作，从而达到降低平均功耗的目的。

所述温度传感器体积精小，整体尺寸在86mm*86mm*40mm，同时为了适应各种安装环境，采用电池供电，不受限于外部电源分布。温湿度传感器的测量范围为-30℃—70℃，湿度测量范围为0—100RH，适用于绝大多数楼宇场所。温度测量精度达到小于3％，湿度测量精度小于5％。供电方式为干电池供电，不受安装条件限制，使用寿命长。同时本传感器具有数据无线传输功能，自带LORA无线传输模块，传输距离远，抗扰性强，不局限于网络拓扑限制。

本实施例中电源供电采用干电池供电，一般干电池电压为3V,电量大概1500mAh。为了保障使用寿命，减少电池的更换频率，本产品在控制策略和硬件设计上采用低功耗设计。中控MCU(U2)采用STM32L151型号的低功耗单片机。此单片机在休眠时耗电电流小于5uA。控制策略采用定时休眠唤醒模式，平均每5秒唤醒一次进行测量环境温湿度，每2分钟开启LoRa(U3)无线模块，上传所测量的数据。这种控制策略可以有效的减小设备的平均功率，根据测算和实际应用，电池更换频率在2年左右。使用过程的一个小周期的功率消耗分布如图9所示。

本实施例的数据组网方式采用LoRa无线方式。LoRa是semtech公司创建的低功耗局域网无线标准。它最大的特点就是在同样的功耗条件下比其他的无线方式传播的距离更远，是其他传统的无线射频通信距离的3-5倍，实现了低功耗和远距离的统一。同时，本产品数据链路设计了上行和下行双向通道，每个产品具有唯一的ID号，中控主机可以通过下行通道对任何组网内的本产品进行数据指令控制。

所述壳体上带有段码LCD显示屏和人机按键，用户可以在使用中随时唤醒本设备查看所测量的温湿度信息，本实施例中以两个按键为为例，对于其中一个按键，长按2秒--关机，点击--开机；对于另一个按键，在开机状态点击切换显示数据(温度/湿度/ID)。

以上所述实施例仅仅是本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应属于本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于LoRa协议的低功耗温湿度传感器，其特征在于，包括壳体(1)，所述壳体(1)上设有显示屏(2)，所述显示屏(2)的下方设有按键(3)以及指示灯(4)；所述壳体(1)内设有电路板，所述电路板上集成有主控电路以及与所述主控电路连接的温湿度采集电路、LoRa无线通信电路以及复位电路，所述显示屏(2)、按键(3)以及指示灯(4)均与主控电路电连接。

2.根据权利要求1所述的基于LoRa协议的低功耗温湿度传感器，其特征在于，所述主控电路包括主控芯片U2，U2的1引脚通过电容C3接地，5、6、20和44引脚分别通过电阻R11、R12、R16和R1接地，8、23、35、47引脚均接地，9引脚分别通过磁珠E1连接VCC以及通过电容C5接地，24引脚分别连接VCC以及通过电容C6接地，36引脚分别连接VCC以及通过电容C2接地，48引脚分别连接VCC以及通过电容C1接地。

3.根据权利要求2所述的基于LoRa协议的低功耗温湿度传感器，其特征在于，所述温湿度采集电路包括采集芯片U1，U1的2引脚分别连接VCC以及通过电容C4接地，5引脚接地，3引脚分别连接U1的42引脚以及通过电阻R13连接VCC，4引脚分别连接U1的43引脚以及通过电阻R14连接VCC。

4.根据权利要求3所述的基于LoRa协议的低功耗温湿度传感器，其特征在于，所述LoRa无线通信电路包括LoRa无线模块U3，U3的13引脚连接接口P3，P3上插接有天线，U3的1引脚和14引脚均接地，4、5、6、7、10、12引脚分别连接U2的15、32、33、14、25、26引脚，8引脚通过电阻R18连接U2的27引脚，9引脚通过电阻R19连接U2的28引脚，11引脚通过磁珠E2连接VCC，且11引脚上并联有电容C9、C10、C11、C12，且C9、C10、C11、C12的负极均接地。

5.根据权利要求4所述的基于LoRa协议的低功耗温湿度传感器，其特征在于，所述复位电路包括接口P2、按键接口S1、S2、发光二极管D1以及电阻R2-R10、R15，P2的1引脚连接VCC，所述按键分别插接在按键接口S1、S2上，2、3、5、6、7引脚分别通过电阻R2、R9、R8、R10、R7连接VCC，且2引脚通过电阻R3接地，3、4、5、6、7、9引脚分别连接U2的40、7、38、39、34、37引脚，9引脚通过电阻R15接地，8和10引脚均接地，S1的1引脚和2引脚并联并连接U2的2引脚以及通过电阻R4连接VCC，3和4引脚均接地，S2的1引脚和2引脚并联并连接U2的45引脚以及通过电阻R5连接VCC，3和4引脚均接地，D1的阳极通过电阻R6连接VCC，阴极连接U2的41引脚。

6.根据权利要求5所述的基于LoRa协议的低功耗温湿度传感器，其特征在于，所述电路板上还集成有插口P4以及电源电路，所述显示屏(2)插接在P4上，P4的1-11引脚分别连接U2的29-31、46、11-13、16-19引脚，12引脚连接P1的1引脚，P1的2引脚连接U2的39引脚，3阴极连接P2的6引脚；所述电源电路为电路板的电路供电，所述电源电路包括接口P5、二极管D2和电容C7，P5的1引脚、C7的正极以及D2的阳极均接地，2引脚、C7的负极以及D2的阴极并联并输出VCC。

Images