一种LORA无线通信模块的制作方法

本实用新型涉及无线通信领域，特别是涉及一种LORA无线通信模块。

背景技术：

目前市面上常用的具备485传输方式的数字水表，有别于常规的机械水表，该类数字水表具备RS-485数字通信功能，可通过LORA无线通信模块或其他远传通信模块对其水表数据进行采集，并可远传至水表数据采集中心，实现对水表数据的实时智能采集。其485传输方式主要特点是四根线，两个电源线是给水表内部的RS-485通信模块提供电源，两根信号线是用于与外部的LORA无线通信模块或其他远传通信模块进行数据交互。

以三川牌的水平螺翼可拆式水表为例，水表一般安装在户外，远离市电电源，为了实现对该水表的远传数据采集，则需要为其内部的RS-485模块提供12V的电池。而一般地，LORA无线模块的供电为3.6V，故也需要为该模块提供3.6V的电池。另外，水表内部的RS-485模块不具备待机休眠功能，则只要12V电池接到水表上，则电池是一直处于放电工作状态，以三川牌的水平螺翼可拆式水表为例，其RS-485模块的功耗约为3mA/h，为了保持数字水表RS-485模块的长期工作，需要安装一颗100000mAh的12V电池，才能保证其持续工作3年以上。

本专利提出了在现有的LORA无线通信模块中增加boost升压电路和P-MOS开关电路设计，一是增加的boost升压电路可实现将直流电压3.6V升压至12V，这样，就可以只给LORA无线模块提供3.6V电池，再由LORA无线模块输出12V电压给水表的RS-485模块供电，节省一颗电池的使用。二是增加的P-MOS开关电路，当不需要水表数据时，可设置LORA无线模块进入待机休眠模式，同步可在模块内控制关掉12V电压的输出，可使得水表模块和LORA无线通信模块同步进入待机休眠状态；此时，连同LORA无线通信模块和水表的共同耗电量为7uA/h，起到大大节能的功能。

本实用新型涉及一种基于boost升压电路和P-MOS开关电路在LORA无线模块中的设计运用，可实现单一电池对LORA无线模块和水表模块的同时工作和同时待机休眠的功能；主要应用于针对具备485传输方式的数字水表的智能采集领域。

本实用新型涉及一种基于boost升压电路和P-MOS开关电路在LORA无线模块中的设计运用。该电路通过在现有的LORA无线通信模块中增加boost升压电路和P-MOS开关电路设计，可实现单一电池对LORA无线模块和水表模块的同时工作和同时待机休眠的功能。基于此拓展出的电路，实现了在几乎不增加LORA无线通信模块的成本情况下，使得LORA无线模块和水表模块可共用一块电池，且在不需要采集的空闲状态下，可使得水表模块和LORA无线通信模块同步进入待机休眠状态，起到节省电池的使用和节能的功能。

技术实现要素：

本实用新型为了弥补现有技术的不足，提供了一种LORA无线通信模块，使得达到节能，减小体积，降低成本的目的。

为了解决上述问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种LORA无线通信模块，包括：P-MOS开关电路、BOOST升压电路、数字水表、LORA基带处理器、微控制器、rs-485模块、3.6v电池，其中：微控制器分别与P-MOS开关电路、rs-485模块、LORA基带处理器电性相连；所述的3.6v电池分别通过导线与微控制器、P-MOS开关电路、LORA基带处理器电性相连；所述的P-MOS开关电路通过BOOST升压电路与数字水表电性相连；所述的rs-485模块通过导线与数字水表电性相连。

一种LORA无线通信模块，其中：所述的P-MOS开关电路结构如下：

Q101为P-MOS三极管，其源极（S）与电池供电3.6V电池（PWR_3.6V）相接，并与电阻R132和电容C135的一端相接；其漏极（D）与后端BOOST升压电路的输出电压端（D_3.6V）相接，并与电容C82的一端相接，电容C82的另一端与地相接；其栅极（G）与电容C135的另一端和电阻R134的一端相接；电阻R134的另一端与电阻R132的另一端相接，并与N型三极管Q107的集电极（C）相接；Q107的发射极（E）与地相接；Q107的的基极（B）与微控制器上的用于控制P-MOS开关电路的LORA-SLE信号接口相接。

一种LORA无线通信模块，其中：所述的BOOST升压电路结构如下：

BOOST升压电路使用了集成电路芯片SY7208C来实现将直流电压3.6V升压至12V，芯片U18的脚6是电压输入脚，与P-MOS开关电路中的Q101的漏极（D）相接，并分别与电容C675,C22、电阻R53和电感L2的一端相接，以及与U18的脚4（使能脚）相接，而电容C675,C22和电阻R53的另一端与地相接。U18的脚2是接地脚，与地相接；U18的脚1是PMW开关调制脚（LX），与电感L2的另一端相接，并与二极管D101的一端相接，U18的脚3是反馈脚，与电阻R60和R35的一端相接，电阻R35的另一端与地相接，电阻R60的另一端与二极管D101的另一端相接，并与电容C17、C34的一端和电压输出D_12V相接，电容C17、C34的另一端与地相接；电压输出D_12V则与水表的电压输入接口相连接，为水表的rs-485模块提供所需的电源。

本实用新型的优点在于：本实用新型主要有以下优点：

1.低成本：只需要在原有LORA无线通信模块中增加低成本的P-MOS开关电路和BOOST升压电路，即可实现节省一颗100000mAh的12V电池和待机休眠节能的功能；

2.小体积：由于所增加电路只是由普通的电感、电容、电阻元件和微小封装（SSOT23-6封装）的微型芯片组成，可以确保不增加原有LORA无线通信模块的尺寸。

附图说明

图1为本实用新型的LORA无线模块框图；

图2为本实用新型的P-MOS开关电路图；

图3为本实用新型的BOOST升压电路图；

附图说明：P-MOS开关电路、BOOST升压电路、数字水表、LORA基带处理器、微控制器、rs-485模块、3.6v电池。

具体实施方式

实施例1、 一种LORA无线通信模块，包括：P-MOS开关电路、BOOST升压电路、数字水表、LORA基带处理器、微控制器、rs-485模块、3.6v电池，其中：微控制器分别与P-MOS开关电路、rs-485模块、LORA基带处理器电性相连；所述的3.6v电池分别通过导线与微控制器、P-MOS开关电路、LORA基带处理器电性相连；所述的P-MOS开关电路通过BOOST升压电路与数字水表电性相连；所述的rs-485模块通过导线与数字水表电性相连。

实施例2、 一种LORA无线通信模块，其中：所述的P-MOS开关电路结构如下：

Q101为P-MOS三极管，其源极（S）与电池供电3.6V电池（PWR_3.6V）相接，并与电阻R132和电容C135的一端相接；其漏极（D）与后端BOOST升压电路的输出电压端（D_3.6V）相接，并与电容C82的一端相接，电容C82的另一端与地相接；其栅极（G）与电容C135的另一端和电阻R134的一端相接；电阻R134的另一端与电阻R132的另一端相接，并与N型三极管Q107的集电极（C）相接；Q107的发射极（E）与地相接；Q107的的基极（B）与微控制器上的用于控制P-MOS开关电路的LORA-SLE信号接口相接。其余同实施例1。

实施例3、 一种LORA无线通信模块，其中：所述的BOOST升压电路结构如下：

BOOST升压电路使用了集成电路芯片SY7208C来实现将直流电压3.6V升压至12V，芯片U18的脚6是电压输入脚，与P-MOS开关电路中的Q101的漏极（D）相接，并分别与电容C675,C22、电阻R53和电感L2的一端相接，以及与U18的脚4（使能脚）相接，而电容C675,C22和电阻R53的另一端与地相接。U18的脚2是接地脚，与地相接；U18的脚1是PMW开关调制脚（LX），与电感L2的另一端相接，并与二极管D101的一端相接，U18的脚3是反馈脚，与电阻R60和R35的一端相接，电阻R35的另一端与地相接，电阻R60的另一端与二极管D101的另一端相接，并与电容C17、C34的一端和电压输出D_12V相接，电容C17、C34的另一端与地相接；电压输出D_12V则与水表的电压输入接口相连接，为水表的rs-485模块提供所需的电源。其余同实施例1或2。

工作原理

图1中，为了节约电池电量，当不需要采集水表数据时，即LORA无线模块在6S内未接收到任何LORA无线数据时，微控制器会自动进入待机休眠状态；同步地，微控制器用于控制P-MOS开关电路的LORA-SLE信号会由高电位变为低电位，这样，P-MOS开关电路就不再输出3.6V电压给到BOOST升压电路，同样地，BOOST升压电路也就截至为后端数字水表提供12V电压供电，水表也同步进入待机状态。

当需要采集水表数据时，远端无线控制中心，会先发出空中唤醒命令，LORA基带处理器接收到空中的无线唤醒命令时，会先唤醒微处理器进入工作状态；同步地，微控制器用于控制P-MOS开关电路的LORA-SLE信号会由低电位变为高电位，这样，P-MOS开关电路就可以输出3.6V电压给到BOOST升压电路，同样地，BOOST升压电路也输出12V电压为后端数字水表提供供电，水表也同步进入工作状态。

接着，远端无线控制中心，再继续发出水表抄表命令，LORA基带处理器接收到空中的水表抄表命令，通过SPI传输给微控制器，微控制器再通过TTL（TXD/RXD）传输给rs-485模块，最后通过rs-485模块传输给数字水表。数字水表接收到抄表指令，会立即返回相应的水表数据，经rs-485模块回传给LORA无线模块的rs-485模块中，再经TTL传输给微控制器，经SPI传输至LORA基带处理器，最后水表数据通过LORA无线通信技术回传至远端无线控制中心。

当LORA-SLE信号为高电位时，三极管Q107导通，则三极管Q107的C极处于低电位，连带着导致三极管Q101的栅极的电位远远低于源极，此时，三极管Q101导通，此时，电流可经Q101的源极流向漏极，可为后级BOOST升压电路提供3.6V电源；当LORA-SLE信号为低电位时，三极管Q107截至，则三极管Q107的C极处于高电位，连带着导致三极管Q101的栅极的电位不低于源极，此时，三极管Q101也截至，此时，电流不可经Q101的源极流向漏极，此时D_3.6V端没有电压。

当然本结构中的数字水表的外表面上可以安装温差发电片，并通过导线与蓄电装置相连，可以作为备用电源使用。