CN220043586U - 一种LoRa转蓝牙移动手持信号转换设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种LoRa转蓝牙移动手持信号转换设备，包括机壳以及固定安装于机壳内的PCB板；PCB板上集成有功能模块，包括主处理模块、LoRa模块、蓝牙模块、信号转换模块和电源模块；LoRa模块、蓝牙模块、信号转换模块均与主处理模块相连接；信号转换模块用于在使用前与上位机通信对LoRa模块进行调参，LoRa模块、蓝牙模块与主处理模块之间互相配合，接收手机端软件的抄表指令并发送给电表，电表发回数据信息并发送给手机端软件，整体起到信号中转的功能。本实用新型结构简单，制造成本低且便于携带，自带可充电电池，LoRa模块抄读距离长，实用性强可大范围推广，为海外电表的实时抄表领域提供了一种解决方案。

Description

一种LoRa转蓝牙移动手持信号转换设备

技术领域

本实用新型涉及电表抄表设备技术领域，特别涉及一种LoRa转蓝牙移动手持信号转换设备。

背景技术

由于LoRa无线传输效率高功耗低等优势，部分海外电力市场中，电表采用LoRa传输信号，LoRa(Long Range，远距离)是一种调制技术，是低功耗广域网通信技术中的一种，它是基于扩频技术的超远距离无线传输技术，可为不同协议和不同网络架构所用,通常电表会挂在采集信息设备下,采集信息设备通过LoRa传输信号进行电表信息采集。而当采集设备掉线，即电表主节点关闭时，现场技术人员就没有办法通过采集设备直接获取电表信息。通过信号中转设备采集电表数据信息并转为手机可接收信息，并通过手机APP显示，是一种解决办法，但是目前市面上缺乏一种低成本便于携带的信号中转设备。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种LoRa转蓝牙移动手持信号转换设备，此设备可以连接手机端和电表端，将电表信号进行中转传递给手机。

实用新型所采用的方案是：一种LoRa转蓝牙移动手持信号转换设备，包括机壳以及固定安装于所述机壳内的PCB板；所述PCB板上集成有功能模块，所述功能模块包括主处理模块、LoRa模块、蓝牙模块、信号转换模块和电源模块；

所述LoRa模块与主处理模块相连接，用于获取主处理模块的电表数据采集命令并将命令转发给电表，同时将电表发送的数据接受并传递给主处理模块；

所述蓝牙模块与主处理模块相连接，用于获取手机端发送的电表数据采集命令并发送给主处理模块，同时将主处理模块获取的的电表数据传递给手机端；

所述信号转换模块与主处理模块连接，用于与上位机通信并获取调参信息发送给主处理模块，从而配置Lora模块的相关参数；

所述电源模块用于为其他功能模块供电。

优选的，所述电源模块包括可充电电池、电源管理芯片和LDO芯片，所述电源管理芯片外接5V直流电源，并给可充电电池充电，所述LDO芯片用于将经过电源管理芯片输出的5V电压转换为3.3V，并给各功能模块供电。

优选的，所述可充电电池为聚合物锂电池，所述LDO芯片型号为MD5333，所述电源管理芯片型号为MP2691。

优选的，所述主处理模块为MCU芯片，型号为HT6019，采用M0 128KFlash+8K SRAM高速处理器。

优选的，所述蓝牙模块采用支持低功耗的蓝牙主从一体模块，其型号为ESMD-8016-DLQ；所述LoRa模块采用低功耗紧凑型双向通信无线模块，其型号为GC7908，所述LoRa模块包括无线调制解调LoRa芯片、组网算法MCU、网络滤波及网络匹配电路、振荡器电路。

优选的，所述信号转换模块为RS232信号转换模块，采用PL2303HX芯片。

与现有技术相比，本实用新型有如下有益效果：本实用新型结构简单，制造成本低且便于携带，实用性较强，为海外电表的实时抄表领域提供了一种解决方案，且自带可充电电池，不受供电影响；LoRa模块抄读距离长，可以远距离连接电表，LoRa模块采用低功耗紧凑型双向通信无线模块，其在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远，实现了低功耗和远距离特性的统一；并且在同样的功耗下比传统的无线射频通信距离扩大3-5倍，在仅有电池供电的环境下工作5-10年。

附图说明

图1为本实用新型转换设备的原理框图。

图2为本实用新型电源管理芯片部分的电路结构示意图。

图3为本实用新型连接可供电电池部分的电路结构示意图。

图4为本实用新型LDO芯片部分电路结构示意图。

图5为本实用新型蓝牙模块部分电路结构示意图。

图6为本实用新型LoRa模块部分电路结构示意图。

图7为本实用新型RS232信号转换模块部分电路结构示意图。

具体实施方式

如图1至图7所示，本实用新型提供了一种LoRa转蓝牙移动手持信号转换设备，包括机壳以及固定安装于所述机壳内的PCB板；PCB板上集成有功能模块，功能模块包括主处理模块、LoRa模块、蓝牙模块、信号转换模块和电源模块；LoRa模块与主处理模块相连接，用于获取主处理模块的电表数据采集命令并将命令转发给电表，同时将电表发送的数据接受并传递给主处理模块；蓝牙模块与主处理模块相连接，用于获取手机端发送的电表数据采集命令并发送给主处理模块，同时将主处理模块获取的的电表数据传递给手机端；信号转换模块与主处理模块连接，用于与上位机通信并获取调参信息发送给主处理模块，从而配置Lora模块的相关参数；电源模块用于为其他功能模块供电；整体转换设备的原理如图1所示。

其中，电源模块部分如图2至图4所示，包括可充电电池、电源管理芯片和LDO芯片，所述电源管理芯片外接5V直流电源，并给可充电电池充电，LDO芯片用于将经过电源管理芯片输出的5V电压转换为3.3V，并给各功能模块供电。可充电电池为聚合物锂电池，LDO芯片型号为MD5333，电源管理芯片型号为MP2691。用户接入USB电源线，电源管理芯片部分检测到电源接入(VDD5)，此时若电池电压小于输入电压300mV,将进行充电操作(引脚BATT)，同时使用USB供给5V电压经LDO芯片转换为3.3V电压；若电池电压大于输入电压300mV此时停止充电。当输入电压小于2V时，进入睡眠模式；当输入电压大于6V时，进入过压保护模式。没有接入电源线时，此时采用可充电电池供电。

其中，蓝牙模块使用支持低功耗蓝牙协议，32位RISC处理器，12MHz～48MHz主频可配，接收灵敏度为-91dBm，输出功率最大为+8dBm，1路主/从SPI的蓝牙模组，协议格式仍采用645-07通信协议，自适应0XFE前导码数量(0-4)。同时支持串口(UART)作为调试信息输出接口。蓝牙模块重启复位后，1S内开始以645-07帧格式主动请求手机地址，循环请求，间隔1S，直到成功获取到手机6字节MAC地址后停止。当蓝牙模块获手机地址并与自身绑定成功后方可进行后续组网流程。当在系统运行过程中因异常情况导致蓝牙主从设备之间断开连接(如手机重启、信号隔断等情况)，蓝牙模块将主动复位并获取手机地址后重新参与组网；图5为蓝牙模块电路。

其中，LoRa模组使用型号是GC7908，是一款低功耗紧凑型双向通信无线模块，采用Semetch LoRa线性扩频调制技术，适用于可用于全球0-1GHz无线非授权频段，它最大特点就是在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远，实现了低功耗和远距离特性的统一；它在同样的功耗下比传统的无线射频通信距离扩大3-5倍，在仅有电池供电的环境下工作5-10年。模块内置低功耗MCU，并植入GCNET自组网算法，可大幅度扩大网络覆盖范围，提高无线通信可靠性，有效降低网络维护和网关设备的成本。模块主要由无线调制解调LoRa芯片、组网算法MCU、网络滤波及网络匹配电路、振荡器电路组成。模块可提供7级路由中继功能，一个主节点模块最大组网容量可达252个从节点。图6为LoRa模块电路。

主处理模块是多功能、高性能、低功耗单相智能电表专用128K的MCU芯片，型号为HT6019，采用M0 128K Flash+8K SRAM高速处理器，内部集成了Cortex-M0处理器、时钟管理、电源管理、硬件自动温度补偿RTC、PLL、高频RC、低频RC、LCD驱动等单元，以及NVIC和DEBUG调试功能。其中，支持每秒补偿机制的RTC单元，芯片以32.768KHz晶振时钟源作为RTC时钟源，通过芯片内部集成的时钟自动数字补偿单元，协助用户在无需其软件参与的情况下，实现RTC的自动补偿。

信号转换模块为RS232信号转换模块，采用PL2303HX芯片，主要使用USB端口连接标准的RS232串行端口，在本实用新型手持信号转换设备使用前，需要跟上位机进行通信来配置LoRa模块的相关参数，首先将参数信息发送给主处理模块，主处理模块再发送给Lora模块进行调参。图7为232信号转换模块电路结构示意图。

工作原理：本实用新型的手持信号转换设备在使用前，通过信号转换模块与上位机进行通信来配置Lora模块的相关参数，首先将上位机发送的参数信息发送给主处理模块，主处理模块再发送给Lora模块进行调参。当使用时，用户使用手机软件通过蓝牙与本设备上的蓝牙建立连接，手机软件向本设备发送抄表的请求命令，通过本设备主处理模块获取后将相应指令发送给LoRa模块，LoRa将请求命令转发给电表，并将电表回复的数据信息接受并传递给主处理模块，主处理模块将反馈的电表数据信息发送给蓝牙模块，蓝牙模块将抄回的电表数据信息传递给用户手机端软件，实现手机端实时读取电表数据的功能。

以上所述结合附图充分地示出本文的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本文的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。本文中，术语“第一”、“第二”等仅被用来将一个元素与另一个元素区分开来，而不要求或者暗示这些元素之间存在任何实际的关系或者顺序。实际上第一元素也能够被称为第二元素，反之亦然。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的结构、装置或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种结构、装置或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的结构、装置或者设备中还存在另外的相同要素。本文中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中的术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本文和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本文的描述中，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以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的具体含义。本文中，除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形或等同替换等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种LoRa转蓝牙移动手持信号转换设备，其特征在于：包括机壳以及固定安装于所述机壳内的PCB板；所述PCB板上集成有功能模块，所述功能模块包括主处理模块、LoRa模块、蓝牙模块、信号转换模块和电源模块；

所述LoRa模块与主处理模块相连接，用于获取主处理模块的电表数据采集命令并将命令转发给电表，同时将电表发送的数据接受并传递给主处理模块；

所述蓝牙模块与主处理模块相连接，用于获取手机端发送的电表数据采集命令并发送给主处理模块，同时将主处理模块获取的电表数据传递给手机端；

所述信号转换模块与主处理模块连接，用于与上位机通信并获取调参信息发送给主处理模块，从而配置Lora模块的相关参数；

所述电源模块用于为其他功能模块供电。

2.如权利要求1所述的一种LoRa转蓝牙移动手持信号转换设备，其特征在于：所述电源模块包括可充电电池、电源管理芯片和LDO芯片，所述电源管理芯片外接5V直流电源，并给可充电电池充电，所述LDO芯片用于将经过电源管理芯片输出的5V电压转换为3.3V，并给各功能模块供电。

3.如权利要求2所述的一种LoRa转蓝牙移动手持信号转换设备，其特征在于：所述可充电电池为聚合物锂电池，所述LDO芯片型号为MD5333，所述电源管理芯片型号为MP2691。

4.如权利要求1所述的一种LoRa转蓝牙移动手持信号转换设备，其特征在于：所述主处理模块为MCU芯片，型号为HT6019，采用M0 128K Flash+8KSRAM高速处理器。

5.如权利要求1所述的一种LoRa转蓝牙移动手持信号转换设备，其特征在于：所述蓝牙模块采用支持低功耗的蓝牙主从一体模块，其型号为ESMD-8016-DLQ；所述LoRa模块采用低功耗紧凑型双向通信无线模块，其型号为GC7908，所述LoRa模块包括无线调制解调LoRa芯片、组网算法MCU、网络滤波及网络匹配电路、振荡器电路。

6.如权利要求1所述的一种LoRa转蓝牙移动手持信号转换设备，其特征在于：所述信号转换模块为RS232信号转换模块，采用PL2303HX芯片。