基于LoRa技术的电动执行器定位数传模块的制作方法

本实用新型涉及电动执行器数据传输技术领域，尤其涉及基于LoRa技术的低功耗远距离电动执行器定位数据无线传输领域。

背景技术：

电动执行器广泛应用于石油、化工、船舶、能源、轻纺、医药、城市给排水等领域，是工业自动化系统中的一个重要执行机构。电动执行器所处的现场环境不一、情况复杂，由于设备所处位置的限制，传统的使用布设总线方式实现设备之间的数据传输受现场环境恶劣、设备距离较远等情况的影响，使得布线十分不便。

同时，由于电动执行器需要长时间处于待机状态，传输执行器现场数据以及等待用户的控制命令，普通的无线射频传输模块大多低功耗与远距离传输无法兼顾。当电动执行器在井下作业时，如果遇到电动执行器故障时仅靠传统的标号方式无法准确给出阀门位置，会给井上作业人员定位电动执行器所在位置造成困难。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术中存在的缺陷，而提供一种基于LoRa技术能够低功耗远距离传输电动执行器数据的数传模块，旨在解决电动执行器受环境影响不方便使用现场布线的形式进行数据传输，解决普通无线射频传输模块传输电动执行器设备数据的同时低功耗与远距离无法兼顾的问题。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种基于LoRa技术的电动执行器定位数传模块，包括LoRa无线射频信号传输单元、PIC单片机控制单元、GPS定位单元、双路可控电压转换单元、LCD显示屏接口电路、三路UART外置接口。本实用新型模块特征在于，经由LoRa无线射频信号传输单元统一将PIC单片机采集到的电动执行器数据以及GPS定位单元中的设备位置信息实现低功耗远距离地与其他设备通讯。

所述的LoRa无线射频信号传输单元芯片为SX127x；电路包含UART数据发送/接收指示灯，LoRa模块的模块复位以及恢复出厂设置的复位按键，一路外置UART引脚接口，433MHz射频天线。

所述的UART数据发送/接收指示灯为绿色灯亮为发送，红色灯亮为接收，标识分别为“TX-L”和“RX-L”。

所述的LoRa模块复位按键为4x6贴片按键，标有“NRELOAD”标识；恢复出厂设置的复位按键为4x6贴片按键，标有“NRESET”标识。

所述的433MHz射频天线为内螺纹、内针式棒状天线，增益为5dB。

所述的PIC单片机控制单元，芯片型号为PIC24FJ128GA306，内部有4个UART模块；电路包含UART数据发送/接收指示灯，可外置程序烧录端口，一路外置UART引脚接口。本单元电路与外部电动执行器通过UART接口通讯，采集电动执行器相应数据并通过LoRa无线射频信号传输单元传输出去；本单元通过控制指令控制一路可控电压转换单元决定GPS定位单元的供电，通过按需采集GPS定位信息，有效减少GPS定位单元的耗电量。

所述的UART数据发送/接收指示灯为绿色灯亮为发送，红色灯亮为接收，标识分别为“TX-EX”和“RX-EX”。

所述的可外置程序烧录端口为5x2.54mm的针脚，可供程序烧写及单片机复位使用。

所述的GPS定位单元，其芯片型号为SKG09A，电路包含UART数据发送/接收指示灯，一路外置UART引脚接口，1575.42MHz射频天线。

所述的UART数据发送/接收指示灯为绿色灯亮为发送，红色灯亮为接收，标识分别为“TX-G”和“RX-G”。

所述的1575.42MHz射频天线为内螺纹、内针式棒状天线，增益为5dB。

所述的双路可控电压转换单元使用型号为XC6221B332MR的稳压器件，一路将外置5V直流电压转换至3.3V为PIC单片机控制单元、LoRa无线射频信号传输单元供电；另一路由PIC单片机控制为GPS定位单元供电，通过按需供电的方式完成GPS定位单元的低功耗工作。

本数传模块中的LCD显示屏接口电路，其特征在于引脚为6x2.54mm的引脚，位于模块边缘，可供电源电压为3.3V的LCD显示屏使用。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型能够在保证低功耗传输数据的同时仍然可以根据需要准确提供设备定位信息，实现电动执行器按需传输设备位置数据的功能。

附图说明

图1为本实用新型基于LoRa技术的电动执行器定位数传模块的结构框图；

图2为本实用新型基于LoRa技术的电动执行器定位数传模块的装配图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参见图1，本实用新型基于LoRa技术的电动执行器定位数传模块包括：LoRa无线射频信号传输单元、PIC单片机控制单元、GPS定位单元、双路可控电压转换单元、LCD显示屏接口电路、三路UART外置接口。

具体来说，所述的LoRa无线射频信号传输单元包含433MHz棒状天线，该天线应外置于金属壳体外面；参见图2，LoRa无线射频信号传输单元包含“NRESET”按键和“NRELOAD”按键，按下“NRESET”按键至少5ms可将LoRa模块复位，按下“NRELOAD”按键至少3S可将LoRa模块恢复出厂设置；本单元包含一路UART外置接口，标识为“UART-L”，可与外部器件结合以供单独使用LoRa无线射频信号传输单元；本单元包含UART状态指示灯，绿色灯亮为发送，红色灯亮为接收，标识分别为“TX-L”和“RX-L”，参见图2。

所述的PIC单片机控制单元包含型号为PIC24FJ128GA306的芯片，以及一路UART外置接口，标识为“UART-EX”，用来与电动执行器完成数据传输；本单元包含UART状态指示灯，绿色灯亮为发送，红色灯亮为接收，标识分别为“TX-EX”和“RX-EX”，参见图2；本单元包含外置程序烧录端口，其特征为5x2.54mm引脚，可供芯片程序烧写以及芯片复位使用。

所述的GPS定位单元包含1575.42MHz棒状天线，该天线应外置于金属壳体外面；本单元包含一路UART外置接口，标识为“UART-G”，可与外部器件结合以供单独使用GPS定位单元；本单元包含UART状态指示灯，绿色灯亮为发送，红色灯亮为接收，标识分别为“TX-G”和“RX-G”，参见图2。

双路可控电压转换单元为本模块供电单元，其外接5V直流电源完成工作；参见图2，P5端口外接5V直流电源。

其中，所述的LCD显示屏接口电路引脚为6x2.54mm的引脚，位于模块边缘，可供电源电压为3.3V的LCD显示屏使用。

本数传模块不仅限于配合电动执行器进行低功耗长距离数据传输的定位数传模块，也可与其他具有UART通讯接口的主控单元使用。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。