一种LoRa线缆测温传感器的制作方法

一种lora线缆测温传感器
技术领域
1.本实用新型涉及测温传感器技术领域，具体的说，涉及了一种lora线缆测温传感器。


背景技术：

2.高压系统的变压器柜、电容补偿柜、整流柜、转换柜等重点发热部位会出现发热情况，需要有人监管上述设备、实时查看设备工作情况，于是测温传感器就应运而生。
3.现在市面上已有的线缆测温传感器方案多是基于433mhz fsk调制方式，如si4463、cc1101之类的无线射频芯片，此类芯片存在以下缺点：
4.（1）在同样传输距离的情况下需要更大的发射功率，从而造成发射电流偏大，在使用同样容量的电池情况下使产品续航时间缩短；
5.（2）实现组网功能相对比较麻烦，需要自行编写组网代码；
6.（3）无前向纠错（fec）功能，单向传输数据无法使用重传机制大大降低了数据接收的成功率。
7.另一方面， 目前无线测温技术，大部分的测温产品体积大，安装不便。
8.为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。


技术实现要素：

9.本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种续航时间长、具备自组网能力、具有前向纠错（fec）能力、传输准确率高的lora线缆测温传感器；另一方面，提供了一种体积小、安装方便的lora线缆测温传感器。
10.为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是提供一种lora线缆测温传感器，包括印制电路板，还包括设置在所述印制电路板上的电源管理模块、mcu模块、测温检测模块和lora无线模块；
11.所述测温检测模块，用于采集测温点温度；
12.所述mcu模块，通过iic接口与所述测温检测模块连接，用于所述测温检测模块功能逻辑的控制；
13.所述lora无线模块，通过spi接口与所述mcu模块连接，用于实现所述lora线缆测温传感器的无线通信；
14.所述电源管理模块，供电连接所述mcu模块、所述测温检测模块和lora无线模块，用于所述lora线缆测温传感器的供电。
15.进一步的，所述电源管理模块包括电源开关、锂离子电容器、锂亚硫酰氯电池、系统复位放电电阻；所述锂亚硫酰氯电池与所述锂离子电容器和系统复位放电电阻并联连接后通过所述电源开关为所述lora线缆测温传感器提供电源。
16.进一步的，所述lora无线模块包括lora芯片、mosfet场效应管开关、弹簧天线和天线匹配网络；所述lora芯片通过所述mosfet场效应管开关连接到所述mcu模块，所述弹簧天
线通过所述天线匹配网络连接到所述lora芯片。
17.进一步的，所述mcu模块与所述lora芯片采用一体化芯片。
18.进一步的，所述天线为pcb板载天线。
19.进一步的，所述测温检测模块的测温芯片为tmp112低功耗数字温度传感器。
20.进一步的，还包括程序下载接口和测温芯片测试接口；
21.所述程序下载接口用于所述mcu模块中程序开发阶段的调试和生产阶段的源程序烧写；
22.所述测温芯片测试接口用于生产阶段对所述测温检测模块的测温芯片的测试。
23.进一步的，还包括设置在所述印制电路板上的测温ic衬平板，所述测温ic衬平板覆盖设置在所述锂亚硫酰氯电池和所述测温检测模块的测温芯片上方。
24.本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，本实用新型采用测温检测模块、电源管理模块、mcu模块、和lora无线模块相结合的方式，测温检测模块采集测温点温度；mcu模块控制所述测温检测模块的功能逻辑；lora无线模块实现所述lora线缆测温传感器的无线通信；此外，lora调制方式采用基于扩频技术，自身具备前向纠错（fec）能力；另外，一个lora网关可以连接上千上万个lora节点，从而具备了自组网能力；最后，lora具有超链接预算能力，提高了接收机的灵敏度，因此不需要高发射功率，所以续航时间长，从而提供具有纠错能力、具备自组网能力、续航时间长的一种lora线缆测温传感器。
25.另一方面，由于采用了mcu模块和lora无线模块一体化的芯片，缩小了传感器体积，使用了板载天线便于运输、安装。
附图说明
26.图1是本实用新型lora线缆测温传感器的结构框图示意图。
27.图2是本实用新型实施例1提供的lora线缆测温传感器的简要电性连接关系示意图。
28.图3 是本实用新型实施例2提供的lora线缆测温传感器的简要电性连接关系示意图。
29.图4是本实用新型lora线缆测温传感器的电路板电路结构图。
30.图5是本实用新型实施例1提供的lora线缆测温传感器电源管理模块电路图。
31.图6是本实用新型实施例1提供的lora线缆测温传感器测温检测模块电路图。
32.图7是本实用新型实施例1提供的lora线缆测温传感器mcu模块电路图。
33.图8是本实用新型实施例1提供的lora线缆测温传感器lora无线模块电路图。
34.图9是本实用新型实施例1提供的lora线缆测温传感器程序下载接口电路图。
35.图10是本实用新型实施例1提供的lora线缆测温传感器测温芯片测试接口电路图。
36.图11是本实用新型实施例1提供的lora线缆测温传感器led指示模块电路图。
37.图中：1. mcu芯片；200.测温芯片；201.测温芯片测温点；202.测温ic衬平板；203.测温芯片测试接口； 301.lora芯片；302.弹簧天线；303.天线匹配网络；401.锂亚硫酰氯电池；402.系统复位放电电阻；403.电源开关；404.锂离子电容器；5.led指示灯；6. 程序下载口。
具体实施方式
38.下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
39.实施例1
40.如图1、图2所示，提供一种lora线缆测温传感器，包括印制电路板，还包括设置在所述印制电路板上的电源管理模块、mcu模块、测温检测模块和lora无线模块；所述测温检测模块，用于采集测温点温度；所述mcu模块，通过iic接口与所述测温检测模块连接，用于所述测温检测模块功能逻辑的控制；所述lora无线模块，通过spi接口与所述mcu模块连接，用于实现所述lora线缆测温传感器的无线通信；所述电源管理模块，供电连接所述mcu模块、所述测温检测模块和lora无线模块，用于所述lora线缆测温传感器的供电。
41.lora调制方式采用基于扩频技术，自身具备前向纠错（fec）能力；另外，一个lora网关可以连接上千上万个lora节点，从而具备自组网能力；最后，lora具有超链接预算能力，能够提高接收机的灵敏度，又因无需高发射功率，所以续航时间长；所述电源管理模块、mcu模块、测温检测模块和lora无线模块相互配合共同提供了具有纠错能力、具备自组网能力、续航时间长的一种lora线缆测温传感器。
42.电源管理模块
43.如图2、图4、图5所示，所述电源管理模块包括电源开关403、锂离子电容器404、锂亚硫酰氯电池401、系统复位放电电阻402；所述锂亚硫酰氯电池401与所述锂离子电容器404和系统复位放电电阻402并联连接后通过所述电源开关403为所述lora线缆测温传感器提供电源。
44.lora无线模块
45.如图4所示，所述lora无线模块包括lora芯片301、mosfet场效应管开关、弹簧天线302和天线匹配网络303；具体电路如图8所示，所述lora芯片301通过所述mosfet场效应管开关连接到所述mcu模块，所述弹簧天线302通过所述天线匹配网络303连接到所述lora芯片301。其中，所述mosfet场效应管开关用于实现射所述lora无线模块供电的硬切换。
46.测温检测模块
47.如图4所示，所述测温检测模块通过所述mcu模块的i/o口供电；所述测温检测模块主要包括测温芯片200；所述测温检测模块的测温芯片200为tmp112低功耗数字温度传感器；所述测温芯片200用于温度数据的采集和转换；所述测温检测模块还包含测温点201、测温ic衬平板202、测温芯片测试接口203、外围阻容元件；电路连接如图6所示，所述外围阻容元件与所述测温芯片200电连接；所述测温芯片测试接口203电路如图10所示，用于生产阶段对所述测温检测模块的测温芯片200进行测试、调试；所述测温点201为金属温度传感头，具体通过金属温度传感头检测温度；所述测温ic衬平板202用于将所述测温芯片200突出的金属温度传感头和电路板衬到一个平面，使金属温度传感头可以更好的导热，设置在所述印制电路板上，所述测温ic衬平板202覆盖设置在所述锂亚硫酰氯电池401和所述测温检测模块的测温芯片200上方。
48.led指示灯
49.如图4所示，还包括led指示灯5，用于传感器工作状态的指示，所述led指示灯与所述mcu模块电连接；电路图如图11所示，具体的，所述led指示模块5为红色led指示灯；所述mcu模块逻辑控制所述led灯。
50.mcu模块
51.如图4所示，所述mcu模块，用于所述测温检测模块功能逻辑的控制和对传输数据的crc16校验、aes加解密；所述mcu模块的mcu芯片1为stm32系列芯片；所述mcu模块具体逻辑控制为读取所述测温芯片200的数据，驱动lora无线模块301 spi接口，控制led指示灯5亮灭，控制传感器实现低功耗；具体电路图如图7所示。
52.最后，所述lora线缆测温传感器还包括程序下载接口6，所述程序下载接口6用于所述mcu模块中程序开发阶段的调试和生产阶段的源程序烧写；所述程序下载接口电路图如图9所示。
53.传感器的工作流程如下：
54.开机：按下电源开关403后红色led指示灯5会以50ms间隔的时间闪烁5次，然后所述mcu模块发送1包请求注册的数据，此时进入设备id修改等待窗口期；所述等待窗口期为5秒时长；等待窗口期内红色led指示灯5常亮；在此等待窗口期内可使用生产测试软件通过所述程序下载接口修改传感器的设备id号；5秒等待窗口期结束后红色led指示灯5熄灭；所述mcu模块发送1包由所述测温芯片200采集的实时数据，最后传感器进入睡眠状态。
55.定时发送：所述mcu模块以5分种1次的频率通过所述弹簧天线302将所述测温芯片200采集的温度数据通过lora无线模块301通讯向外发送实时数据，此时红色led指示灯会闪烁1次，发射结束后传感器再次进入睡眠模式。
56.所述5分种1次的频率可使用生产测试软件通过所述程序下载接口修改；也可以通过所述lora无线模块传来的修改命令动态修改。
57.温度变化：当所述测温芯片200感知到被测点温度升高2度时，所述mcu模块会在测温间隔时间内发送1包实时数据，此时红色led指示灯会闪烁1次，发射结束后传感器再次进入睡眠模式。
58.被测点温度升高度数和测温间隔时间同样可使用生产测试软件通过所述程序下载接口修改；也可以通过所述lora无线模块传来修改命令动态修改。
59.实施例2
60.如图3所示，本实施例与实施例1的区别在于所述mcu模块与所述lora无线模块是一体化芯片；比如，所述一体化芯片具体型号为asr6505；所述一体化芯片连接pcb板载天线；所述pcb板载天线具体crossair贴片天线 ，如、ca-l01；使用一体化芯片实现了产品的小型化，降低了安装位置的苛刻要求从而增加产品的使用范围；
61.另一方面，使用pcb板载天线，避免了在运输和安装过程中弹簧天线变形引起的发射性能改变的问题，进而提高了产品的稳定性。
62.最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。