本實(shí)用新型涉及的是一種無(wú)線通訊模塊。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有電力儀表的通訊技術(shù)普遍采用的是傳統(tǒng)的有線RS485通訊技術(shù)。RS485最大的通信距離約為1200m，最大傳輸速率為10Mbps，一般最大支持32個(gè)節(jié)點(diǎn)，能夠滿足常規(guī)的應(yīng)用場(chǎng)合。RS485 通訊總線標(biāo)準(zhǔn)及接口技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、儀器、儀表、多媒體網(wǎng)絡(luò)、機(jī)電一體化產(chǎn)品等諸多領(lǐng)域。但是，電力儀表中傳統(tǒng)的RS485通訊技術(shù)在應(yīng)用的過程中存在著如下缺陷：布線施工困難，尤其是在舊樓改造項(xiàng)目中，耗時(shí)耗力，影響工程項(xiàng)目的施工和調(diào)試進(jìn)度；大規(guī)模節(jié)點(diǎn)的情況下，通訊線路繁多，影響美觀；后期維護(hù)成本高，出現(xiàn)異常問題時(shí)，難于排查和調(diào)試。

現(xiàn)有電力儀表的通訊技術(shù)除了傳統(tǒng)的有線RS485通訊技術(shù)外，還包括ZigBee無(wú)線通訊技術(shù)。將ZigBee無(wú)線通訊技術(shù)應(yīng)用于一些短距離的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)，例如寫字樓、辦公樓、宿舍樓、工廠等無(wú)線抄表網(wǎng)絡(luò)，適用于企業(yè)內(nèi)部能耗監(jiān)測(cè)及管理系統(tǒng)。ZigBee技術(shù)是一種近距離雙向無(wú)線通訊技術(shù)，主要用于距離短且傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸以及典型的有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用。將ZigBee通訊技術(shù)用于電力儀表中存在著如下的缺陷：1）傳輸距離短，室內(nèi)有效傳輸距離為10米；2）穿墻能力差，受障礙物阻擋影響比較大，對(duì)各種社區(qū)環(huán)境的適應(yīng)性較差；3）遠(yuǎn)距離通訊時(shí)，需要增加中繼節(jié)點(diǎn)，導(dǎo)致成本大幅增加，以及后期維護(hù)困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述缺陷，本實(shí)用新型提供一種能夠長(zhǎng)距離、適應(yīng)性強(qiáng)、低成本的LoRa無(wú)線通訊模塊。其被設(shè)計(jì)成一種外接擴(kuò)展模塊，以實(shí)現(xiàn)RS485有線通訊與LoRa無(wú)線通訊之間的轉(zhuǎn)換,其中LoRa無(wú)線通訊是美國(guó)Semtech公司發(fā)布的一種基于1GHz以下的超長(zhǎng)距低功耗數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)（Long Range，簡(jiǎn)稱LoRa）。在原有RS485有線通訊的電力儀表上，無(wú)需任何修改，只需要外接此擴(kuò)展模塊，即可實(shí)現(xiàn)LoRa無(wú)線通訊。解決了RS485有線通訊現(xiàn)場(chǎng)布線施工困難的問題。

該用于電力儀表中的LoRa無(wú)線通訊模塊包括依次順序連接的LoRa無(wú)線通訊部分，MCU主控部分以及RS485有線通訊部分，其中LoRa無(wú)線通訊部分包括LoRa通訊模塊以及與其連接的天線匹配電路和磁珠，RS485有線通訊部分包括RS485轉(zhuǎn)換芯片，以及與其連接的光耦，上、下拉電阻，正溫度系數(shù)熱敏電阻和瞬態(tài)抑制二極管。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的LoRa無(wú)線通訊模塊的結(jié)構(gòu)圖；

圖2是根據(jù)本實(shí)用新型的LoRa無(wú)線通訊模塊中LoRa無(wú)線通訊部分的電路圖；

圖3是根據(jù)本實(shí)用新型的LoRa無(wú)線通訊模塊中MCU主控部分的電路圖；

圖4是根據(jù)本實(shí)用新型的LoRa無(wú)線通訊模塊中RS485有線通訊部分的電路圖。

具體實(shí)施方式

為了更好的理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型提供的實(shí)施例。

本申請(qǐng)?zhí)岢龅腖oRa無(wú)線通訊模塊主要由圖1所示的三部分組成，包括LoRa無(wú)線通訊部分，MCU主控部分以及RS485有線通訊部分，以實(shí)現(xiàn)RS485有線通訊與LoRa無(wú)線通訊之間的轉(zhuǎn)換功能。

下面對(duì)三個(gè)組成部分進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明：

圖2為L(zhǎng)oRa無(wú)線通訊部分的電路。ANT1為IPEX接口，用于連接外置天線，天線的規(guī)格可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際場(chǎng)合以及客戶的需求進(jìn)行選擇。電容C9、電容C10、電容C13構(gòu)成了天線匹配電路，當(dāng)選用的天線為50Ω時(shí)，C9、C13不需要焊接，C10電容選用220pF的電容，其在433-470Mhz上等效于一個(gè)短路器件；當(dāng)天線不是50Ω時(shí)，需要使用網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量阻抗再確定C9、C10、C13的取值。U3為L(zhǎng)oRa通訊模塊，與MCU通過SPI接口（如原理圖1中的RF_SCK、RF_MISO、RF_MOSI、RF_SEL）進(jìn)行通訊，然后通過調(diào)制技術(shù)將數(shù)據(jù)以無(wú)線的方式傳輸。RF_RST為復(fù)位控制引腳，連接到MCU的普通I/O引腳，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，對(duì)LoRa通訊模塊進(jìn)行復(fù)位。LoRa通訊模塊的電源由VCC提供，這里VCC為3.3V的直流電源，提供的電流需大于200mA。L1為磁珠，用于濾除高頻信號(hào)的干擾，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

圖3為MCU主控部分，為RS485-LoRa通訊轉(zhuǎn)換電路。U1為主控芯片，用于實(shí)現(xiàn)RS485-LoRa之間的通訊轉(zhuǎn)換。RF_SCK、RF_MISO、RF_MOSI、RF_SEL、RF_RST連接到LoRa通訊模塊，用于實(shí)現(xiàn)SPI通訊，以及復(fù)位控制功能。RX2，TX2分別為數(shù)據(jù)接收、發(fā)送引腳，連接到RS485通訊電路部分。

圖4為RS485有線通訊部分的電路： RX2，TX2分別為數(shù)據(jù)接收、發(fā)送引腳，連接到MCU的UART口。U2、U5為光耦，用于將MCU與RS485之間進(jìn)行隔離，消除共模干擾，該光耦為低速光耦，實(shí)際使用中能滿足波特率為19200的通訊速率。U4為RS485轉(zhuǎn)換芯片，型號(hào)為SN75176BDR，該芯片最大的標(biāo)稱節(jié)點(diǎn)數(shù)為32個(gè)，實(shí)際使用中，同一回路一般只接20個(gè)節(jié)點(diǎn)。R7、R11分別為上、下拉電阻，用于將信號(hào)嵌為到確定電平，提高總線的抗電磁干擾能力。R8、R9為PTC(正溫度系數(shù))熱敏電阻，用于防止強(qiáng)電誤接入時(shí)造成元器件的損壞。D1、D2為TVS管（瞬態(tài)抑制二極管），用于防止浪涌的干擾。RS485A+、RS485B-為對(duì)外接口。

本實(shí)用新型解決了傳統(tǒng)有線RS485通訊技術(shù)布線困難、施工費(fèi)時(shí)耗力的問題，以及解決了ZigBee無(wú)線通訊傳輸距離短、穿墻能力差，適應(yīng)性差的問題。與傳統(tǒng)有線RS485靈活結(jié)合使用，能夠適應(yīng)絕大部分現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。