CN220606027U - 一种采用市电供电的LoRa远传RS485采集器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种采用市电供电的LoRa远传RS485采集器，其包括LoRa模组、电源模块和RS485采集模块；所述电源模块的供电输出分别与所述LoRa模组的供电输入端和所述RS485采集模块的供电输入端连接；所述LoRa模组与RS485采集模块连接，实现RS485采集模块的数据采集；直接采用市电供电，在内部电路里将市电交流电整流、降压成采集器需要的低压直流电供内部使用，无需外接适配器。采集器里的LoRa模组会定时通过RS485采集模块采集RS485子节点的数据，并把采集到数据打包通过LoRa射频信号发送给LoRa网关上传，实现RS485数据的采集和远传，安装时不需要接插线板、适配器，减少了安装难度和工作量、降低了成本。
Description
技术领域
本实用新型属于采集器技术领域，特别是涉及一种采用市电供电的LoRa远传RS485采集器。
背景技术
目前商场、公寓等机房配电箱里的导轨式电表一般都提供RS485接口，可以使用RS485采集器进行电表数据采集、上报。而市面上的RS485采集器大部分都是采用电源适配器供电，而在配电箱里电源适配器接线很不方便，需要额外接插线板，增加的适配器和插线板也增加了成本。
因此，如何提供在配电箱里方便安装的RS485采集器，是现阶段需要解决的问题。
实用新型内容
针对现有技术中的上述问题，本实用新型旨在提供一种采用市电供电的LoRa远传RS485采集器，在配电箱里接线方便，同时不需要额外的适配器、插线板等，解决了现有技术中的接线不方便，成本比较贵的问题。
为了达到上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案如下：
提供了一种采用市电供电的LoRa远传RS485采集器，其包括LoRa模组、电源模块和RS485采集模块；电源模块的供电输出分别与LoRa模组的供电输入端和RS485采集模块的供电输入端连接；LoRa模组与RS485采集模块连接，实现RS485采集模块的数据采集。
进一步地，电源模块包括相互电性连接的AC/DC电路和DC/DC电路；AC/DC电路用于将市电的交流电整流降压为5V直流电输出；DC/DC电路用于将5V直流电降压成3.3V直流电输出。
进一步地，AC/DC电路包括保险丝F1、整流桥D2、电感L1、AC/DC电源控制芯片U1、变压器T1和外围电路；
在AC/DC电路中，火线输入后串联一个保险丝F1后连接到整流桥D2的一个AC引脚；零线输入直接连接到D2的另外一个AC引脚；
整流桥D2的负极输出作为强电的地，正极输出通过电感L1后连接到变压器T1的1脚，同时通过电阻R22、R27和R28后连接到AC/DC电源控制芯片U1的VDD脚；
AC/DC电源控制芯片U1的GND接强电的地，INV脚连接到电阻R29、R30中间，COM脚通过电容C23接地，CS脚通过电阻R31接地，两个DRAIN脚短接后连接到变压器T1的2脚；变压器T1的3脚与电阻R29连接，4脚接强电的地，5脚作为弱电的地，6脚连接二极管D1的正极，二极管D1负极输出5V电压，同时并联了电容C7、C8。
进一步地，DC/DC电路包括磁珠L2、LDO芯片U2和外围电路；
在DC/DC电路中，LDO芯片U2的IN引脚通过磁珠L2后连接到AC/DC的5V电源输出，GND引脚连接到弱电的地，EN引脚与IN引脚短接，OUT引脚并联两个电容C5、C6后提供3.3V电源输出。
进一步地，LoRa模组包括ARM芯片和LoRa射频芯片，ARM芯片和LoRa射频芯片在模组内部相连；ARM芯片引出若干GPIO接口，一部分GPIO接口与RS485采集模块电性连接用于信号输入输出；另一部分GPIO接口作为3.3V电源供电引脚与电源模块的输出引脚连接。
进一步地，RS485采集模块包括磁珠L4、RS-485收发器芯片U3、两个电源输入滤波电容C1、C9和瞬态抑制二极管D4；
RS485采集模块的电源输入端连接到电源模块的5V输出端，中间串联了磁珠L4；RS485采集模块的电源输入端并联两个电源输入滤波电容C1和C9后接地；
RS-485收发器芯片U3的RD引脚与LoRa模组的USART2_RX连接，RS-485收发器芯片U3的DI引脚与LoRa模组的USART2_TX连接，RS-485收发器芯片U3的RE和DE引脚短接后与LoRa模组的RE_DE连接；RS-485收发器芯片U3的A、B引脚之间并联了瞬态抑制二极管D4。
本实用新型的有益效果为：本实用新型中的一种采用市电供电的LoRa远传RS485采集器，直接采用市电供电，在内部电路里将市电交流电整流、降压成采集器需要的低压直流电供内部使用，无需外接适配器。采集器里的LoRa模组会定时通过RS485采集模块采集RS485子节点的数据，并把采集到数据打包通过LoRa射频信号发送给LoRa网关上传。通过这些处理，该采集器可以直接连接市电实现RS485数据的采集和远传，安装时不需要接插线板、适配器，减少了安装难度和工作量、降低了成本。
附图说明
图1为一种采用市电供电的LoRa远传RS485采集器的原理示意图。
图2为AC/DC电路图。
图3为DC/DC电路图。
图4为LoRa模组电路图。
图5为RS485采集模块电路图。
具体实施方式
下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。
如图1所示，本实用新型提供了一种采用市电供电的LoRa远传RS485采集器，其包括LoRa模组、电源模块和RS485采集模块；电源模块的供电输出分别与LoRa模组的供电输入端和RS485采集模块的供电输入端连接；LoRa模组与RS485采集模块连接，实现RS485采集模块的数据采集。
RS485采集器通过直接采用市电供电，在内部电路里将市电交流电整流、降压成采集器需要的低压直流电供内部使用，无需外接适配器。采集器里的LoRa模组会定时通过RS485采集模块采集RS485子节点的数据，并把采集到数据打包通过LoRa射频信号发送给LoRa网关上传。通过这些处理，该采集器可以直接连接市电实现RS485数据的采集和远传，安装时不需要接插线板、适配器，减少了安装难度和工作量、降低了成本。
具体地，所述电源模块包括相互电性连接的AC/DC电路和DC/DC电路；所述AC/DC电路用于将市电的交流电整流降压为5V直流电输出；所述DC/DC电路用于将5V直流电降压成3.3V直流电输出。
如图2所示，作为AC/DC电路的具体设置方式，AC/DC电路包括保险丝F1、整流桥D2、电感L1、AC/DC电源控制芯片U1、变压器T1和外围电路。
火线输入后串联一个型号为MF2410F1.000TM的保险丝F1后连接到型号为MB6S整流桥D2的一个AC引脚，零线输入直接连接到整流桥D2的另外一个AC引脚。整流桥D2的负极输出作为强电的地，正极输出通过电感值为2.2mH电感L1后连接到变压器T1的1脚，变压器T1的三个线圈圈数分别为172圈、11圈和30圈。电感L1同时通过阻值分别为3M、3M、2R的R22、R27、R28后连接到型号为ME8321A的AC/DC电源控制芯片U1的VDD脚。AC/DC电源控制芯片U1的GND接强电的地，INV脚连接到阻值分别为19.1K和2.8K的电阻R29、R30中间，COM脚通过容值为33nF的电容C23接地，CS脚通过阻值为2.7R电阻R31接地，两个DRAIN脚短接后连接到变压器T1的2脚。变压器的3脚与电阻R29连接，4脚接强电的地，5脚作为弱电的地，6脚连接型号为SS34的二极管D1的正极，二极管负极输出5V电压，同时并联了容值为0.1uF和560uF的电容C7、C8进行滤波。
如图3所示，作为DC/DC电路的具体设置方式，DC/DC电路包括磁珠L2、LDO芯片U2和外围电路。
在DC/DC电路中，型号为ME6212C33M5G的LDO芯片U2的IN引脚通过参数为120R@100MHz的磁珠L2后连接到AC/DC的5V电源输出，GND引脚连接到弱电的地，EN引脚与IN引脚短接，OUT引脚并联两个容值分别为10uF、0.1uF的电容C5、C6后提供3.3V电源输出。
在本实施例中，如图4所示，LoRa模组内部包含型号为STM32L07RZ的ARM芯片和型号为SX1276的LoRa射频芯片。ARM芯片和LoRa射频芯片在模组内部相连。ARM芯片引出若干GPIO接口，一部分GPIO接口与RS485采集模块中的485芯片电性连接用于信号输入输出；另一部分GPIO接口作为3.3V电源供电引脚与电源模块的输出引脚连接。
如图5所示，RS485采集模块包括参数为120R@100MHz磁珠L4、型号为SN65HVD3082EDR的RS-485收发器芯片U3、两个容值为10uF、0.1uF的电源输入滤波电容C1、C9和型号为SM712的瞬态抑制二极管D4。
RS485采集模块的电源输入端连接到电源模块的5V输出端，中间串联了磁珠L4；RS485采集模块的电源输入端并联两个电源输入滤波电容C1和C9后接地。
RS-485收发器芯片U3的RD引脚与LoRa模组的USART2_RX连接，RS-485收发器芯片U3的DI引脚与LoRa模组的USART2_TX连接，RS-485收发器芯片U3的RE和DE引脚短接后与LoRa模组的RE_DE连接；RS-485收发器芯片U3的A、B引脚之间并联了瞬态抑制二极管D4。
采用市电供电的LoRa远传RS485采集器的工作过程为：市电交流电经过AC/DC电路进行整流、降压、滤波、稳压后输出5V直流电源给DC/DC电路和RS485采集模块使用。DC/DC电路经过型号为ME6212C33M5G的LDO芯片进行降压，从5V转换为3.3V，提供给LoRa模组使用。同时芯片两端都旁路了电容，可以过滤大部分高频和低频的电源纹波，提供比较干净的电源。
AC/DC电路：市电交流电经过D2整流桥整流后，又经过电感L1滤除高频噪声和干扰信号，然后分出一路经过电阻R22和R27限流后给ME8321A芯片U1供电。U1的INV分压电阻R29、R30阻值分别为19.1K和2.8K，变压器T1次级和辅助线圈的匝数分别为11匝和30匝，经过U1的开关控制，可以控制变压器5、6两脚输出电压为5V的直流电。
DC/DC电路：AC/DC电路的5V电源输出端串联磁珠L2进行滤波、抑制噪声和干扰信号，然后连接到型号为ME6212C33M5G的LDO芯片U2的IN和EN引脚。U2的EN连接高电平，一直处于工作状态，U2的输入端并联电容C4、输出端并联电容C5、C6进一步达到稳压滤波的作用，是输出的3.3V电源更加干净稳定。
LoRa模组：采用的是S76S型号的模组，内部具有一个ARM芯片STM32L73RZ和LoRa芯片SX1276。ARM芯片会定时进行RS485数据采集，采集完通过LoRa射频发送给LoRa网关上报。
RS485采集模块：型号为SN65HVD3082EDR的芯片U3的RE和DE引脚短接，连接到LoRa模组的RE_DE引脚。当RE_DE引脚输入高电平时，U3进入发送模式，从RD引脚发来的串口数据会被转换为485信号从A、B引脚传输出去。当RE_DE引脚输入低电平时，U3进入接收模式，从A、B收到的485信号会转换为串口信号从DI引脚发送给LoRa模组。瞬态抑制二极管D4对电路起到保护作用，当A、B引脚有瞬时高压输入时，D4导通把电流引导地，避免冲击芯片U3导致芯片损坏。
Claims (4)
1.一种采用市电供电的LoRa远传RS485采集器，其特征在于，包括LoRa模组、电源模块和RS485采集模块；所述电源模块的供电输出分别与所述LoRa模组的供电输入端和所述RS485采集模块的供电输入端连接；所述LoRa模组与RS485采集模块连接，实现RS485采集模块的数据采集；
所述LoRa模组包括ARM芯片和LoRa射频芯片，ARM芯片和LoRa射频芯片在模组内部相连；ARM芯片引出若干GPIO接口，一部分GPIO接口与所述RS485采集模块电性连接用于信号输入输出；另一部分GPIO接口作为3.3V电源供电引脚与电源模块的输出引脚连接；
所述RS485采集模块包括磁珠L4、RS-485收发器芯片U3、两个电源输入滤波电容C1、C9和瞬态抑制二极管D4；
RS485采集模块的电源输入端连接到电源模块的5V输出端，中间串联了磁珠L4；RS485采集模块的电源输入端并联两个电源输入滤波电容C1和C9后接地；
RS-485收发器芯片U3的RD引脚与LoRa模组的USART2_RX连接，RS-485收发器芯片U3的DI引脚与LoRa模组的USART2_TX连接，RS-485收发器芯片U3的RE和DE引脚短接后与LoRa模组的RE_DE连接；RS-485收发器芯片U3的A、B引脚之间并联了瞬态抑制二极管D4。
2.根据权利要求1所述的采用市电供电的LoRa远传RS485采集器，其特征在于，所述电源模块包括相互电性连接的AC/DC电路和DC/DC电路；所述AC/DC电路用于将市电的交流电整流降压为5V直流电输出；所述DC/DC电路用于将5V直流电降压成3.3V直流电输出。
3.根据权利要求2所述的采用市电供电的LoRa远传RS485采集器，其特征在于，所述AC/DC电路包括保险丝F1、整流桥D2、电感L1、AC/DC电源控制芯片U1、变压器T1和外围电路；
在AC/DC电路中，火线输入后串联一个保险丝F1后连接到整流桥D2的一个AC引脚；零线输入直接连接到D2的另外一个AC引脚；
整流桥D2的负极输出作为强电的地，正极输出通过电感L1后连接到变压器T1的1脚，同时通过电阻R22、R27和R28后连接到AC/DC电源控制芯片U1的VDD脚；
AC/DC电源控制芯片U1的GND接强电的地，INV脚连接到电阻R29、R30中间，COM脚通过电容C23接地，CS脚通过电阻R31接地，两个DRAIN脚短接后连接到变压器T1的2脚；变压器T1的3脚与电阻R29连接，4脚接强电的地，5脚作为弱电的地，6脚连接二极管D1的正极，二极管D1负极输出5V电压，同时并联了电容C7、C8。
4.根据权利要求3所述的采用市电供电的LoRa远传RS485采集器，其特征在于，所述DC/DC电路包括磁珠L2、LDO芯片U2和外围电路；
在DC/DC电路中，LDO芯片U2的IN引脚通过磁珠L2后连接到AC/DC的5V电源输出，GND引脚连接到弱电的地，EN引脚与IN引脚短接，OUT引脚并联两个电容C5、C6后提供3.3V电源输出。
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