太阳能辅助供电的LoRa传感装置制造方法及图纸

太阳能辅助供电的LoRa传感装置，包括能量获取与管理单元、数字单元、LoRa单元；能量获取与管理单元包括太阳能电池、超级电容充电器、线性稳压器、超级电容器、锂电池、1号肖特基二极管和2号肖特基二极管；数字单元包括MCU和数据采集单元；LoRa单元包括LoRa射频芯片和射频天线；能量获取与管理单元同时给数字单元和LoRa单元提供能量；数字单元用于传感器信息采集、处理及传输，将传感器信息封装成原始传感数据包，并将原始传感数据包传输给LoRa单元；LoRa单元用于接收数字单元传输过来的原始传感数据包；所述LoRa单元采用基于扩频技术的远距离无线传输方案,传输距离可达15km。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力电子技术、无线通信技术和传感器
，更具体的说是涉及一种太阳能辅助供电的LoRa传感装置。
技术介绍
物联网的快速发展对无线通信技术提出了更高的要求，LoRa无线技术就是专为物联网设计的一种无线通信技术。另一方面，传感器技术的迅速发展，使传感器与LoRa融合成一种LoRa传感装置成为一个趋势。LoRa一般采用锂电池作为电源，但随着传感器的加入，LoRa传感装置的功耗也随之增加，锂电池供电不能保证LoRa传感装置寿命，存在电量耗尽而导致LoRa传感装置失效的问题，功耗问题成为LoRa传感装置研究的一个重点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是，克服上述
技术介绍
的不足，提供一种寿命更长的太阳能辅助供电的LoRa传感装置。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是:太阳能辅助供电的LoRa传感装置，包括能量获取与管理单元、数字单元和LoRa单元；所述数字单元和LoRa单元均与能量获取与管理单元相连，能量获取与管理单元用于同时给数字单元和LoRa单元提供能量；数字单元和LoRa单元相连。所述数字单元用于传感器信息采集、处理及传输，将传感器信息封装成原始传感数据包，并将原始传感数据包传输给LoRa单元；LoRa单元用于接收数字单元传输过来的原始传感数据包。LoRa单元采用基于扩频技术的远距离无线传输方案,传输距离可达15km。进一步，所述的太阳能辅助供电的LoRa传感装置，所述能量获取与管理单元包括太阳能电池、超级电容充电器、超级电容器、LDO线性稳压器、锂电池、1号肖特基二极管和2号肖特基二极管；太阳能电池、超级电容充电器、LDO线性稳压器、1号肖特基二极管依次串联，超级电容充电器与超级电容器相连，1号肖特基二极管的阴极与2号肖特基二极管的阴极相连，2号肖特基二极管的阳极与锂电池相连，1号肖特基二极管的阴极与2号肖特基二极管的阴极均与后级的数字单元U2相连，1号肖特基二极管的阴极与2号肖特基二极管的阴极还均与后级的LoRa单元U3相连。所述太阳能电池用于从太阳光获取能量，也即将太阳能转换成电能；由于太阳光照强度不断变化，太阳能电池输出的电压往往不稳定。所述超级电容充电器，用于将太阳能获取的能量存储到超级电容器中。超级电容充电器和超级电容器联合作用，使得太阳能电池不稳定的电压输出在LDO线性稳压器的输入端趋于稳定；所述LDO线性稳压器将超级电容器输出的电压转换成与数字单元和LoRa单元相适应的直流电平，不失一般性地，如转化为+3.3V；所述锂电池，不失一般性地，如采用+3V的锂电池；所述1号肖特基二极管与2号肖特基二极管规格相同，当光照较强的环境下，LDO线性稳压器输出的电压大于锂电池输出的电压，1号肖特基二极管导通，2号肖特基二极管截止，则太阳能电池被接入，进而给数字单元和LoRa单元供电；当光照较弱的环境下，锂电池输出的电压大于LDO线性稳压器输出的电压，2号肖特基二极管导通，1号肖特基二极管截止，则锂电池被接入，进而给数字单元和LoRa单元供电。进一步，所述的太阳能辅助供电的LoRa传感装置，所述数字单元包括MCU和数据采集单元。所述数据采集单元包括温度传感器、可见光传感器和加速度传感器；所述温度传感器用于感知温度信息，不失一般性的，本专利技术中温度传感器采用LM94021温度传感器芯片，通过IO口与MCU相连；所述可见光传感器用于感知可见光信息，不失一般性的，本专利技术中可见光传感器采用MAX44009可见光传感器芯片，通过I2C总线与MCU相连；所述加速度传感器用于感知LoRa传感装置的加速度情况，不失一般性的，本专利技术中加速度传感器采用三轴加速度传感器ADXL346芯片，通过SPI总线与MCU相连。所述温度传感器与MCU相连，可见光传感器和加速度传感器均与MCU双向连接；所述MCU用内置ADC采集温度传感器产生的温度信息；所述MCU通过I2C总线读取可见光传感器的可见光信息，同时也可以通过I2C总线配置可见光传感器的中断使能寄存器、高字节上限寄存器、高字节下限寄存器及门限定时器寄存器等；所述MCU通过SPI总线读取加速度传感器的加速度信息，同时也可以通过SPI总线配置加速度传感器的敲击阈值寄存器、x轴偏移寄存器、y轴偏移寄存器、z轴偏移寄存器、运动阈值寄存器、自由落体阈值寄存器、中断使能寄存器等；所述MCU将温度信息，可见光信息和加速度信息封装成原始传感数据包；所述MCU通过I2C总线向LoRa单元传输原始传感数据包。进一步，所述的太阳能辅助供电的LoRa传感装置，所述LoRa单元包括LoRa射频芯片和射频天线；数字单元、能量获取与管理单元均与LoRa单元的LoRa射频芯片相连。LoRa射频芯片和射频天线相连。所述LoRa射频芯片用于接收数字单元传输过来的原始传感数据包；所述LoRa单元采用基于扩频技术的远距离无线传输方案,传输距离可达15km。本专利技术之太阳能辅助供电的LoRa传感装置具有寿命长，传输距离远的优点。本专利技术可以利用太阳能为超级电容充电，进而为LoRa传感装置供电，防止锂电池电量耗尽而导致LoRa传感装置失效。附图说明图1为本专利技术太阳能辅助供电的LoRa传感装置的结构示意图；图2为图1所示实施例太阳能辅助供电的LoRa传感装置的能量获取与管理单元的结构示意图；图3为图1所示实施例太阳能辅助供电的LoRa传感装置的数字单元的结构示意图；图4为图1所示实施例太阳能辅助供电的LoRa传感装置的LoRa单元的结构示意图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。参照图1，本专利技术之太阳能辅助供电的LoRa传感装置包括能量获取与管理单元U1、数字单元U2和LoRa单元U3。所述数字单元U2和LoRa单元U3均与能量获取与管理单元U1相连，能量获取与管理单元U1用于同时给数字单元U2和LoRa单元U3提供能量；数字单元U2和LoRa单元U3相连。参照图2，本专利技术之太阳能辅助供电的LoRa传感装置的能量获取与管理单元U1包括太阳能电池U11、超级电容充电器U12、超级电容器U13、LDO线性稳压器U14、锂电池U15、1号肖特基二极管U16和2号肖特基二极管U17；太阳能电池U11、超级电容充电器U12、LDO线性稳压器U14、1号肖特基二极管U16依次串联，超级电容充电器U12与超级电容器U13相连，1号肖特基二极管U16的阴极与2号肖特基二极管U17的阴极相连，2号肖特基二极管U17的阳极与锂电池U15相连，1号肖特基二极管U16的阴极与2号肖特基二极管U17的阴极均与后级的数字单元U2相连，1号肖特基二极管U16的阴极与2号肖特基二极管U17的阴极还均与后级的LoRa单元U3相连。所述太阳能电池U11用于从太阳光获取能量，也即将太阳能转换成电能；由于太阳光照强度不断变化，太阳能电池U11输出的电压往往不稳定。所述超级电容充电器U12，用于将太阳能获取的能量存储到超级电容器U13中。超级电容充电器U12和超级电容器U13联合作用，使得太阳能电池U11不稳定的电压输出在LDO线性稳压器U14的输入端趋于稳定；所述LDO线性稳压器U14将超级电容器U13输出的电压转换成与数字单元U2和LoRa单元U3相适应的直流电平，不失一般性地，本实施例中转化为+3.3V；所述锂电池U15本文档来自技高网...

【技术保护点】
太阳能辅助供电的LoRa传感装置，其特征在于，包括能量获取与管理单元、数字单元和LoRa单元；所述数字单元和LoRa单元均与能量获取与管理单元相连，能量获取与管理单元用于同时给数字单元和LoRa单元提供能量； 数字单元和LoRa单元相连；所述数字单元用于传感器信息采集、处理及传输，将传感器信息封装成原始传感数据包，并将原始传感数据包传输给LoRa单元；所述LoRa单元用于接收数字单元传输过来的原始传感数据包。

【技术特征摘要】
1.太阳能辅助供电的LoRa传感装置，其特征在于，包括能量获取与管理单元、数字单元和LoRa单元；所述数字单元和LoRa单元均与能量获取与管理单元相连，能量获取与管理单元用于同时给数字单元和LoRa单元提供能量；数字单元和LoRa单元相连；所述数字单元用于传感器信息采集、处理及传输，将传感器信息封装成原始传感数据包，并将原始传感数据包传输给LoRa单元；所述LoRa单元用于接收数字单元传输过来的原始传感数据包。2.根据权利要求1所述的太阳能辅助供电的LoRa传感装置，其特征在于，所述能量获取与管理单元包括太阳能电池、超级电容充电器、超级电容器、LDO线性稳压器、锂电池、1号肖特基二极管和2号肖特基二极管；太阳能电池、超级电容充电器、LDO线性稳压器、1号肖特基二极管依次串联，超级电容充电器与超级电容器相连，1号肖特基二极管的阴极与2号肖特基二极管的阴极相连，2号肖特基二极管的阳极与锂电池相连，1号肖特基二极管的阴极与2号肖特基二极管的阴极均与后级的数字单元U2相连，1号肖特基二极管的阴极与2号肖特基二极管的阴极还均与后级的LoRa单元U3相连；所述太阳能电池用于从太阳光获取能量，也即将太阳能转换成电能；由于太阳光照强度不断变化，太阳能电池输出的电压不稳定；所述超级电容充电器，用于将太阳能获取的能量存储到超级电容器中；超级电容充电器和超级电容器联合作用，使得太阳能电池不稳定的电压输出在LDO线性稳压器的输入端趋于稳定；所述LDO线性稳压器将超级电容器输出的电压转换成与数字单元和LoRa单元相适应的直流电平；所述1号肖特基二极管与2号肖特基二极管规格相同，当光照较强的环境下，LDO线性稳压器输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗旗舞，李时杰，何怡刚，史露强，何威，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34