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無線溫度濕度集抄最新解決方案
深圳安美通科技有限公司
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用戶在抄集傳感器數據中存在許多的問題,比如傳感器的安裝布線成本高,工程安裝量大。隨著無線數據通信的迅速發展,通過無線數據通信可以很好的解決這個問題,例如深圳某科技有限公司的無線通信模塊,APC300,微功率單向發射模塊,模塊采用了超低功耗單片機和高性能低功耗發射芯片,內置12bit高精度ADC,可以直接連接主流的各種數字與模擬傳感器,如PT1000等熱敏電阻,數字溫濕度傳感器等。用戶無需編寫無線與傳感器部分的軟件,也不需要額外的MCU和外圍器件。APC300模塊提供了多個頻道的選擇,可在線修改串口速率,收發頻率,發射功率,射頻速率,發射間隔以及傳感器類型等各種參數。
 
應用:
z  高壓電力線,開關柜測溫
z  農業大棚溫濕度采集
z  生鮮,疫苗冷鏈物流
z  無線軸承,缸體及紡機溫度監測
z  混凝土,礦井及隧道測溫
z  倉儲,圖書館和博物館溫濕度監測
z  室內外溫濕度監測
z  無線單向數據傳輸
 
APC300模塊能定時采集傳感器數
據并發送,模塊可在2.1-3.6V電壓范圍內工作,在10dBm發射功耗僅僅14mA,休眠功耗低至1.5uA, 合理的設定采集周期,通常一節普通的的鋰亞電池(如ER18505)工作壽命可達數年至十幾年。
 
特點:
z  700米傳輸距離(3.125Kbps)
z  2.1-3.6V寬電壓工作范圍
z  頻率425-450,863-870,902-928MHz
z  多頻道可設,GFSK的調制方式
z  可設置定時采集時間間隔
z  可直接連接模擬與數字傳感器
z  發射電流14mA@10dBm, 待機電流1.5uA
z  數年至十幾年電池使用壽命 

APC300模塊是單向的多通道嵌入式無線數傳模塊,能夠連接各種傳感器,并設置采集間隔周期,也可以設置成普通的單向數傳模塊,通過UART口接收上位機程序,可設置多個頻道,步進為1KHz,發射功率最大10mW,體積22.4mm x15.9mm x 2.4mm,很方便客戶嵌入系統之內,APC300模塊具有極低的功耗,非常適合于電池供電系統.APC300模塊采用的定時采集傳感器數據,用戶可根據需要設置不同的采樣間隔周期,通常間隔周期較長平均電流越小,電池的壽命也越長。 
 
 
APC300工作模式
APC300模塊是單向發射模塊,所以接收是由APC250S模塊完成的。APC300模塊可以設置多種工作模式。可以分為二類,一是單向透明傳輸模式(transparent tranmitting),二而是傳感器定時上傳模式。傳感器定時上傳模式可以設置多種模擬和數字的傳感器。

1)  單向透明傳輸方式:
APC300模塊在這種方式下就是一個普通的單向數傳模塊, APC300模塊不會主動發數據,也沒有ID (地址)的概念。如圖二,第五腳是使能腳,當使能腳高電平模塊休眠,典型休眠電流約1.5uA。使能腳低電平時模塊工作,此時模塊處于等待數據輸入狀態,消耗電流約700uA。當RXD有數據輸入時,模塊第六腳AUX將在收到第一個字節后置低,發射結束后重新置高,這一腳可以用來監測發射狀態。當用戶輸入數據結束后,可立刻將使能腳置高,不必等到發射結束,模塊在發射結束后會檢查使能腳狀態,如為高則進入休眠狀態。
APC300模塊從RXD收到數據結束后或收到數據大于60字節開始啟動發射,所以當一次輸入數據大等于60個字節,APC300將拆成多包發射,每包最大60字節。 
APC300模塊內設256bytes大容量緩沖區,在緩沖區為空的狀態下,用戶可以1 次傳輸256bytes 的數據,當設置空中波特率大于串口波特率時,可1次傳輸無限長度的數據,同時APC300 模塊提供標準的UART/TTL 接口,支持8種速率,和三種接口校驗方式。模塊外部接口采用透明數據傳輸傳輸方式,能適應標準或非標準的用戶協議,所收的數據就是所發的數據。 
  
2)傳感器定時上傳方式:
傳感器定時上傳方式下APC300模塊將按照設定的無線參數,模塊的ID(地址)和Tx Interval(發射間隔)定時發射數據,其中模塊的ID分為一個字節GroupID(組地址)和一個字節的SlaveID (從地址),如果APC300模塊的GroupID與接收模塊APC250S的相同,或者APC250S模塊的GroupID為0x00,則APC250S模塊能夠輸出APC300定時上傳的數據,并在包得最后加上RSSI(接收場強)。為了防止發射數據
碰撞,Tx Interval定時發射的時間做了±10%的隨機處理,例如設定APC300模塊1秒發射一次,而實際發射間隔隨機在0.9-1.1秒之間,如設定10秒發射一次,而實際發射間隔隨機在9-11秒之間。
APC300模塊的發射的格式是:
ID(2byte GroupID+SlaveID)+Data(2-4byte)+Bat(1byte)
而在APC250S模塊從TXD輸出的格式是:
ID(2byte GroupID+SlaveID)+Data(2-4byte)+Bat(1byte)+RSSI(1byte)  
其中Data(數據)是指由APC300模塊采集到的模擬傳感器或數字傳感器的數據。一般有2到4個字節,Bat是一個字節的電池電壓數據。PC300模塊內置了12位的精度ADC, 在連接模擬傳感器時,Data的輸出格式是12位的ADC數據2個字節,右對齊,范圍是從0x0000 – 0x0fff。在連接數字傳感器時如DS18B20或SHT21等數字傳感器是, APC300模塊會定時讀出直接傳感器如溫度,濕度的數據,不做任何處理,具體的單位換算客戶可以參考傳感器的規格書。對于數字溫度傳感器如DS18B20, Data的輸出格式就是2個字節的數字溫度數據,對于數字溫濕度傳感器如SHT21, Data的輸出格式,是2個字節的數字溫度數據加2個字節的數字濕度數據。Bat表示的電池電壓數據測量的是發射時電池最低的電壓,由一個字節組成,范圍是0x00到0xff,具體的換算是:       電池電壓(V) = Bat + 200 100Bat表示的電壓范圍是從2.00V至4.55V。這個值越大接收越可靠,當無線速率50Kbps時RSSI小于0x40或者無線速率6.25Kbps時RSSI小于0x30,場強已比較弱,丟包概率將上升。 
 
 傳感器定時上傳方式時可以有多種傳感器模式選擇。
A) 模擬傳感器模式
在模擬傳感器狀態下(analog sensor),APC300模塊利用了內置了12位的精度ADC,用戶可以將APC300模塊的第五腳AD2做為一個模擬輸入腳,Vref與MCU的VCC相連,APC300模塊將在設定的時間采集模擬量,見圖四。APC300模塊具體過程是:在設定的時間到來后APC300模塊首先將第六腳AUX由高至低,等待1ms后內部ADC采集6次, 再將第六腳AUX至高,最后將采集的數據去掉最低和最高的,取
中間的4次做平均輸出。用戶可以在VCC與第五腳AD2之間連接一個模擬傳感器如PT1000,再在第五腳AD2與第六腳AUX之間連接一個精密電阻,電阻的阻值一般等于模擬傳感器的常態阻值,如圖四,這樣ADC測量的是模擬傳感器與電阻的分壓。需注意的是AUX腳最大有20mA的驅動能力,在連接不同阻值的傳感器時AUX腳壓降略有不同,但通常AUX腳灌電流在1mA一下,壓降可以忽略。 
 
b) DS18B20模式
MAXIM公司的DS18B20,是一個高精度數字溫度傳感器,工作電壓3.0-5.0V溫度測量范圍是-55°C到+125°C,在-10°C至+85°C誤差在±0.5°C以內。DS18B20可以直接連接到APC300模塊上,外圍不需要任何器件,如圖五。APC300模塊支持DS18B20的9bit和12bit分辨率的測量,由于DS18B20在測量時有1mA左右的功耗, 而9bit和12bit分辨率的測量時間最大值分別93.75ms和750ms,所以如對功耗有特別要求的可以選擇9bit分辨率,這時DS18B20功耗僅僅是12bit分辨率的8分之一。APC300模塊將定時測量,并將DS18B20的Byte 0( Temperature LSB)與Byte 1(Temperature MSB)的數據上傳。 
c) SHT2x與SHT1x模式
SHT2x與SHT1x是SENSIRION公司的產品,內部集成了一個數字溫度與濕度傳感器,SHT2x與SHT1x均可以直接連接到APC300模塊上。按照規格書的要求在VCC與地之間需要接一顆0.1uF的濾波電容,如圖六。與DS18B20模式類似APC300模塊支持SHT2x的2種分辨率的測量,對于SHT1x傳感器APC300模塊支持最高分辨率的測量。APC300模塊在設定的時間自動讀取傳感器,并將傳感器溫度DATA (MSB), 
DATA (LSB)和濕度DATA (MSB), DATA (LSB)的4個字節數據上傳。APC300模塊在連接數字傳感器時,接口如1-Wire,I2C等在模塊內部都會上拉一個約22K的電阻, 當數字溫度傳感器與APC300模塊連接距離不超過30厘米時,是不需要額外的上拉電阻,超過這個距離必須考慮分布電容的影響,推薦按照規格書的要求接1.5-4.7K的上拉電阻,但最長連接距離不要大于2米。此外AUX腳在選擇數字傳感器時連接到的是數字傳感器的GND上, 所以AUX腳將會保持置低的狀態,當然用戶也可以將數字傳感器的GND連接到APC300模塊GND上,AUX腳保持懸   
 
APC300模塊功耗
  APC300模塊功耗主要取決于以下二個方面。
1)發射時間與周期:
APC300模塊發射的時間與發射速率和和數據長度有關,發射速率越快,數據長度越短,發射的時間相應也短,平均功耗也越低。
發射的時間可以用下面公式估算,
發射的時間(ms) = ( 數據長度字節數 + 10 ) * 8 發射速率(Kbps)
 
例如在模擬傳感器模式下,發射數據格式是:
ID(2byte GroupID+SlaveID)+Data(2byte)+Bat(1byte)共計5個字節,如果速率是50Kbps,那么發射時間為:發射的時間(ms) =
( 5 + 10 ) * 8 50   = 2.4ms
APC300模塊晶體啟動時間約為1ms,APC300模塊在發射時電流約14mA,在晶體啟動時間功耗約為7mA,在休眠時約1.5uA,如果發射的周期為1秒鐘一次,平均電流約為:    
平均電流(mA) =2.4ms

 2)傳感器功耗:
A:在模擬傳感器模式下,每次采集時APC300模塊僅僅給傳感器供電約1ms,在這1ms內消耗的電流與傳感器和負載電阻有關,另外這1ms內APC300模塊約消耗0.5mA的電流。
B:在DS18B20模式下,APC300模塊會提前1秒啟動對DS18B20的測量,并進入休眠,在下一秒讀取數據并發射。由于在測量時DS18B20消耗約1mA的電流,而APC300模塊處于休眠狀態,所以模塊功耗可以忽略不計。
  C:在SHT2x與SHT1x模式下,APC300模塊啟動測量并等待測量結束,在等待時APC300模塊本身約消耗0.5mA的電流,測量的時間和功耗用戶可以參見SHT2x與SHT1x的規格書。
APC250S接收模塊
   APC250S模塊是高度集成單接收無線數據傳輸模塊,APC250S采用高速單片機和高性能射頻芯片,具有極高的靈敏度和較低的功耗。APC250S模塊提供了多個頻道的選擇,可在線修改串口速率,發射功率,射頻速率等各種參數。APC250S模塊的外形見圖七。需注意的是 EN 腳雖然有弱上拉,但在正常工作時不能懸空,必須有明確的電平,否則可能造成模塊工作不穩定。APC250S休眠模式是通過用軟件方式實現的, 休眠時模塊的接口均保持相應的電平,并且能快速切換接收狀態,從休眠至喚醒僅僅需要20uS,這意味模塊在休眠狀態時,需注意的是模塊在接收過程中,即使設置模塊休眠狀態,模塊也要將接收過程執行完畢再進入休眠模式,其中在接收數據過程中AUX腳將被置低。 
參數設置通過本公司提供的設置軟件RF-SENSOR  利用PC  串口可以對APC300 和APC250S模塊進行設置。 APC300  和APC250S模塊具有豐富便捷的軟件編程設置選項,包括頻點,空中速率,以及串口速率,校驗方式,傳感器類型等都可設置。如果大家有什么見解,可以加QQ:571638331一起討論


 

狀 態: 離線

會員簡介

會員代號: ppptcom
聯 系 人: 謝海棠
電  話: 0755-33370188
傳  真: 0
地  址: 深圳福田區
郵  編: 518008
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