[发明专利]一种基于LoRa通信的微功耗无线温度压力一体化变送器

说明书

本发明公开一种基于LoRa通信的微功耗无线温度压力一体化变送器，包括有太阳能电池板、充电控制器、锂离子电池组、数据处理中心，LoRa无线通信电路，温度信号调理电路，温度传感器；本发明采用太阳能板为内部电池进行充电，数据传输采用LoRa无线传输方式，由于具有无线传输功能，安装方便，通信方便，方便移位，而且解决了目前应用与数据超远距离传输的需求，省去大量的布线成本和后期线路维护成本，采用数字校准技术，采用了MSP430的低功耗技术，使电池工作更持久。和现在市面上的相比，可以实现无线传输的高密度的数据采集，而且不需要频繁更换电池，设备整体工作时长更长，目前市面上一次性电池供电的是没有办法实现高密度数据采集的，电池寿命太短。

技术领域

本发明涉及石油、化工等各种温度生产参数的远程数据采集及应用技术领域。

背景技术

目前在石油化工领域，多采用的多为有线温度变送器，即使采用无线方式，如zigbee或者433MHz，但是由于工作环境的影响，遮挡严重，无线信号遮挡丢包严重。无线发送功耗大，电池使用寿命短。特别是协议各个厂家不兼容，维护困难，互换性差。 特别是有线温度变送器布线工作量大，时间长老化严重。

LoRa的优势在于技术方面的长距离能力。LoRa技术在高性能、远距离、低功耗等方面具有突出的特点。LoRa是低功耗广域网通信技术中的一种，是物理层或无线调制用于建立长距离通信链路。许多传统的无线系统使用频移键控（FSK）调制作为物理层，因为它是一种实现低功耗的非常有效的调制。LoRa是基于线性调频扩频调制，它保持了像FSK调制相同的低功耗特性，并增加了通信距离。LoRa技术本身拥有超高的接收灵敏度（RSSI）和超强信噪比（SNR）。此外使用跳频技术，通过伪随机码序列进行频移键控，使载波频率不断跳变而扩展频谱，防止定频干扰。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于LoRa通信的微功耗无线温度压力一体化变送器，不仅提高生产管理水平，而且降低运行成本和安全风险。

一种基于LoRa通信的微功耗无线温度压力一体化变送器，包括：表头、压力传感器、天线、外壳、温度传感器，其中，还包括温度连接航空插头、温度对接延长线；所述的表头包括：太阳能电池板、充电控制器、锂离子电池组、电源管理单元，数据处理中心、按键、LoRa通信模块、压力和温度信号调理电路、压力、温度传感器；太阳能电池板组装在变送器外壳的顶部，便于太阳能的收集，太阳能电池板把太阳能转化为电能后，传递给电路板的充电控制器，为锂离子电池组充电，锂离子电池组为全部的电器件提供电源，电路板的电源管理单元负责对各功能模块的电源的开关控制，电源管理单元受电路板MCU的控制，MCU主要负责温度信号的ADC采集及处理和LoRa通讯的控制，按键、显示；电路板中的LoRa通讯模块把温度的采集值和设备信息通过无线方式传送到LoRa控制器，温度传感器的模拟值经电路板的信号调理电路放大、整理后通过MUC转化为温度值；表头连接压力传感器和温度传感器，表头安装无线通信天线。

进一步的，太阳能电池板：采用多晶硅，在太阳光充足日照好的东西部地区使用，也可以在阴雨天比较多阳光相对不是很充足的南方地区使用，适合全国绝大部分地区使用；该产品严格按野外应用进行设计和生产，输出5.5V电压，充电电流为≥120mA。

进一步的，充电控制器：充电控制器采用恒流和恒压两种方式对锂电池进行充电，并且会把充电电流限制在600mA以内，防止损坏电池。

进一步的，锂离子电池组采用1串4并组合形式，电池组内包含三洋18650电池芯和安全保护电路；电池组内包括过压、低压、过温、过载等保护电路；锂离子电池具有漏电流小，体积小容量大、无记忆效应的特点，配合系统的低功耗工作模式，能够工作更长的时间。

进一步的，电源管理单元：电源管理单元负责管理整个变送器的各个部分的电源供给，受数据处理中心控制，进行整机的功耗控制。