基于Lora技術的分離式結構無線變送器制造技術

本實用新型專利技術公開了一種基于Lora技術的分離式結構無線變送器，包括Lora無線適配器，變送器本體，以及連接構件。為了解決一體式無線變送器的開發成本和維護成本高的問題，本實用新型專利技術的分離式結構無線變送器采用了變送器本體和Lora無線適配器可靈活組合和拆卸的分離式結構。本實用新型專利技術的變送器本體的電路板和Lora無線適配器的電路板完全分開，并且變送器本體的電路板安裝在變送器本體的容腔里，Lora無線適配器的電路板安裝在天線形狀的Lora適配器的容腔里，其兩個容腔通過擰螺絲的結構靈活組合和拆卸。Lora無線適配器設計成直角天線形狀，容腔頂部的天線部分設計為可拆卸的結構，實現了根據通信距離的不同更換天線的特點。同時為了解決目前的無線變送器傳輸距離短，穿透能力和抗干擾能力差的問題，本實用新型專利技術采用了Lora無線的擴頻技術，大大提高了無線變送器的傳輸距離和穿透能力，以及抗干擾能力。

【技術實現步驟摘要】

本技術主要涉及工控儀表以及變送器領域，特別涉及變送器本體和無線適配器可組合，可拆卸的分離式結構無線變送器。
技術介紹
變送器是工業自動化控制領域采集信號源的重要設備之一。近年來隨著智能制造的需求變送器在石油，化工，水利，農業，污染排放和環境監測等領域廣泛應用，特別是在工業自動化領域起到了舉足輕重的作用。變送器是把傳感器的模擬輸出信號轉換為可被控制器識別的信號的一種轉換器。不同的物理量需要不同的傳感器和相應的變送器。用在工控儀表上面的變送器的種類很多，主要有溫度變送器、壓力變送器、流量變送器、電流變送器、電壓變送器等等。當前，大部分變送器的信號傳輸方式是有線傳輸方式。其有線傳輸方式分為CAN總線，485總線，以及兩線制的4-20mA模擬量傳輸方式。傳統的有線變送器連接至控制室需要很長距離，因此有線變送器要求鋪設管道線路，施工成本高，且維護費用多，施工和維護的時間周期長，并且一旦發生故障對管道線路的故障難以判斷甄別。目前的有線變送器存在著以下幾點問題或缺陷：(1)施工成本較高，周期較長。在工業現場一般監測點分散，被鐵路、河流、建筑物分割。如果鋪設有線網絡，需要鋪設大量的有線管道，施工成本占據整體監測系統成本的很大部分。(2)缺乏安裝靈活性和設備移動性。在工業現場有線變送器的位置以及建筑物的格局發生變化時，有線變送器缺乏設備移動性和安裝靈活性。另外在工業危險區域內有線變送器的傳輸線路短路時產生火花，對工業生產帶來安全隱患。(3)有線變送器的維護成本高。有線變送器的傳輸線破裂或被斷時，很難判斷故障位置，甚至需要重新鋪設管線。因此近年來無線變送器在石油管道的遠程監測等大型范圍的廣域監測領域備受注目。本技術的主要目的之一是，解決上述的有線變送器存在的問題和缺陷，并且提供后面將說明的長距離，低功耗的無線變送器的創新點。目前比較熟悉的通信技術包括WIFI，ZigBee，433Mhz，WirelessHART等短距離無線通信技術和3G，GPRS等移動通信技術也開始在無線變送器的設計當中采用。目前無線變送器采用的方法是上述無線技術的通信模塊和變送器本體都安裝在變送器容腔內的一體式無線變送器。然而，目前的采用上述傳統無線技術的一體式無線變送器仍然沒有解決 以下的幾個主要問題或缺陷：(1)傳輸距離短，功耗較高。目前的WIFI，ZigBee的傳輸距離短，遠不能滿足工業用變送器數據傳輸的需求，大部分傳輸距離小于1000m以內。此外WIFI，ZigBee必須時刻都處于監聽狀態，所以無線模塊的功耗較高，對于電池供電的變送器不利于長期可靠運行。(2)抗干擾能力和穿透能力差。目前采用上述無線技術的無線變送器的穿透能力和抗干擾能力差，無法連接大量的無線變送器。包括Wireless HART協議在內的傳統無線變送器都構筑在IEEE802.15.4的2.4GHz寬帶無線頻段上，其特點是速率高，但非常明顯的弱點是穿透能力差，很難適應信號干擾強烈的工業現場和長距離的廣域網監測環境。(3)一體式無線變送器的開發成本高，不便于普及和推廣。一體式無線變送器需要根據不同變送器的變量及連接方式需要二次開發不同的變送器電路板，對于變送器企業來說開發成本較高。另外，大部分一體式變送器需要把中央控制室的接收側也全部換成數字信號的系統，其對傳統行業的改造成本高，不便于推廣。(4)一體式無線變送器發生故障時，維護成本高。一體式無線變送器發生故障時很難判斷故障的原因在變送器本體還是無線模塊上。即使變送器本體沒有問題，但如果無線模塊出現故障，仍然需要更換整個無線變送器，因此一體式無線變送器的維護成本高，重復利用率非常低。
技術實現思路
本技術的目的之一是解決上述有線變送器存在的問題以及缺陷。本技術的目的之一是解決上述一體式無線變送器存在的問題和缺陷。本技術采用的技術方案如下：本技術的分離式結構無線變送器采用了變送器本體和Lora無線適配器可靈活組合和拆卸的分離式結構。變送器本體的容腔里包括傳感器模塊和中央處理器模塊，以及電源模塊。Lora適配器容腔里包括Lora無線模塊，中央處理器，ADC模塊和RS485模塊。本技術的變送器本體的電路板和Lora適配器的電路板完全分開，并且變送器本體的電路板安裝在變送器本體的容腔里，Lora適配器的電路板安裝在天線形狀的Lora適配器的容腔里，其兩個容腔通過擰螺絲的結構可以靈活組合和拆卸。Lora無線適配器設計成直角天線形狀。安裝Lora適配器電路板的天線狀容腔采用了防暴設計，同時容腔頂部的天線部分設計為可拆卸的結構，實現了根據通信距離的不同更換天線的特點。變送器本體的電路板和Lora無線適配器電路板之間通過4-20mA的兩線制或RS485通信。Lora無線適配器為了滿足低功耗、遠距離、大量連接無線變送器的需求，采用了Semtech的SX1278Lora芯片。本技術采用了Lora無線的擴頻技術，大大提高了無線變送器的傳輸距離以及穿透性和抗干擾能力。本技術的有益效果如下：本技術的分離式結構無線變送器采用了分離式結構，大大提高了無線變送器的重復利用率和安裝靈活性，以及設備移動性。本技術提高了開發無線變送器的速度和設備組合的靈活性，并且減少了開發成本和推廣成本。本技術的分離式結構無線變送器采用了Lora的無線擴頻技術，實現了在可視范圍內8km的傳輸距離，并且在建筑物和設備管道林立的工業環境內實現了5km的傳輸距離，大大提高了無線變送器的傳輸距離。本技術的分離式結構無線變送器通過Lora的無線擴頻技術，在地下熱力管道等障礙物密集的環境下，實現了強力的穿透性和抗干擾能力。附圖說明圖1為本技術的整體結構圖圖2為本技術的變送器本體和Lora無線適配器的分離式結構圖圖3為本技術的Lora無線適配器容腔的結構圖圖4為本技術的Lora無線適配器和變送器的接線圖(4-20mA)圖5為本技術的Lora無線適配器和變送器的接線圖(RS485)圖6為本技術的變送器本體部分的原理框圖圖7為本技術的Lora無線適配器部分的原理框圖具體實施方式以下結合附圖對本技術的技術實施方式詳細進行闡述。如附圖1所示，本技術的分離式結構無線變送器，包括Lora無線適配器101，變送器本體102，以及連接構件103。附圖1的變送器本體102里安裝了如附圖6所示的變送器本體電路板。附圖1的無線Lora適配器101里安裝了如附圖7所示的無線Lora適配器電路板。并且其兩個電路板之間是通過兩根4-20mA的模擬信號線或RS485線來進行連接，最終用連接構件103的螺紋進行固定。連接構件103里設有密封圈，因此保證了能滿足工業需求的密封性。如附圖2所示，本技術的分離式結構無線變送器的變送器本體202和Lora無線適配器201是通過連接螺紋203靈活拆卸，達到了減少維護成本和維護周期的目的。變送器本體202和Lora無線適配器201結合時，Lora無線適配器201里的兩根4-20mA的線或RS485的四根線穿過Lora適配器的直角容腔連接到變送器本體202的接線板，之后將用連接螺紋203擰緊，最終達到了連接線封閉在變送器容腔內的目的。如附圖3所示，Lora無線適配器包括直角連接構件301，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于Lora技術的分離式結構無線變送器，其特征在于，包括Lora無線適配器，變送器本體，以及連接構件；變送器本體的容腔里包括傳感器模塊和中央處理器模塊，以及電源模塊；Lora無線適配器容腔里包括Lora無線模塊，中央處理器，ADC模塊和RS485模塊。

【技術特征摘要】
1.一種基于Lora技術的分離式結構無線變送器，其特征在于，包括Lora無線適配器，變送器本體，以及連接構件；變送器本體的容腔里包括傳感器模塊和中央處理器模塊，以及電源模塊；Lora無線適配器容腔里包括Lora無線模塊，中央處理器，ADC模塊和RS485模塊。2.根據權利要求1所述的變送器，其特征在于，本實用新型的分離式結構無線變送器采用了變送器本體和Lora無線適配器可靈活組合和拆卸的分離式結構；本實用新型的變送器...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬曉東，董凌，金壽光，
申請(專利權)人：北京月星通科技有限責任公司，
類型：新型
國別省市：北京;11