运动角度(姿态)类传感器
SL510(LoRa版)一款低功耗高精度倾角传感器,使用LoRa扩频无线通信,支持标准LoRaWAN无线协议,内置全球地区规范(如CN470、CN779、EU433、 EU868、US915、AU915、AS923、IN865等)。用户使用LoRaWAN模式只需简单配置选择不同地区规范,即可适配各种地区的LoRaWAN标准。
SL510同时支持非LoRaWAN模式通信,支持LoRa全参数开放配置,可灵活应用于各种LoRa通信应用场景。内置高容量锂亚电池,安装部署方便,可用于桥梁、建筑、高塔、仪器、设备检测等低功耗广域物联网场景。
设备可以使用芮捷统一的AT指令 或 桌面配置工具SensorTool进行参数修改。另外产品支持串口方式进行固件升级,方便维护和功能扩展。
产品型号 | ||
---|---|---|
产品图片 | ||
CPU | Cortex-M 低功耗处理器 | 同左← |
通信方式 | LoRa 扩频 | 同左← |
加密 | AES128 | 同左← |
测量轴 | X轴、Y轴 | 同左← |
测量角度 | ±90° | 同左← |
测量精度 | 0.05° | 同左← |
感应灵敏度 | 0.005° | 同左← |
数据分辨率 | 0.001° | 同左← |
响应时间 | 10秒(即检测周期,可配置) | 同左← |
供电方式 | 19Ah 锂亚电池 ER34615 | 1节聚合物锂电池5000mAh |
电池寿命 | 3年 (10分钟上报 @SF9,@25℃) | 可充电 |
产品尺寸 | 129mm*91mm*62mm | 同左← |
通讯协议 | 芮捷协议或标准LoRaWAN协议 | 同左← |
待机电流 | 10uA | 同左← |
数据速率 | 300bps ~ 62.5 kbps | 同左← |
发射功率 | 22dBm | 同左← |
接收灵敏度 | -137 dBm(BW=125kHz,SF=12) | 同左← |
工作环境 | 温度:-40℃~+85℃ 相对湿度:≤95%RH(无凝结) | 温度:-20℃~+60℃ 相对湿度:≤95%RH(无凝结) |
工作频率 | 国内:470-510 MHz (多频段可选:IN865/RU864/EU868 US915/AU915/KR920/A5923) | 同左← |
防护等级 | IP64 | 同左← |
安装方式 | 壁挂安装 | 同左← |
注意:
设备作为测量倾斜度的传感器,本质需要测量的是当前位置与安装初始位置的倾斜角度。
因此需要在安装的时候初始化校准,以便设定安装的位置为相对0°
初始化校准: 安装完设备后,重新开机。 设备将自动将此位置的角度作为相对0°。
设备结合LoRa低功耗远距离通信的特点,针对一些现有无线传输困难的场景,改造方便,部署简单。系统整体架构示意如下所示。
1.SMA天线接口
天线接口采用外螺内孔形式
2.按键
按键可以对设备进行软关机和触发上报数据。长按3s,设备开机、关机操作。短按(0.1~3秒之间),设备立即采集数据并上报。
如果通过按键重新开机,设备自动进入无线配置或升级模式,此时可通过WL126进行无线配置或固件更新,详细参考WL126设备说明书。
3.内置USB接口
同时设备内置有USB-C接口,也可以用于修改配置参数和系统更新。
5.信号指示灯
POWER:支持红绿双色,用于设备电压等级指示。
TX:设备进行发送时,显示绿色,也是设备电压等级指示的一部分。
RX:设备进行接收时,显示绿色,也是设备电压等级指示的一部分。
SENSOR:当设备采集传感器数据时绿色灯亮,如果读取失败,则显示红色,读取完成关闭。该指示灯也是设备电压等级指示的一部分。
插入USB-C线缆,连接电脑,注意:需提前安装好串口驱动,串口转USB芯片为CH340。
打开SensorTool上位机软件,使用默认波特率115200,“串口选择”设备对应的COM端口,点击“打开串口”将自动读取设备参数。等待读取完成即可查阅或修改参数。
用户可使用SensorTool通过图形界面化方式填写配置即可。
该参数单位为秒,当设定时间到时采集并上报传感器数据。
系统默认数据上报周期为600秒(即10分钟,相当于心跳传输)。如恒定环境中,即10分钟上报一次数据。该参数可根据实际情况进行调整。
该参数单位为秒,当设定时间到时,设备主动唤醒并读取传感器。读取完成后判断当前值与上次上报值差值是否超过变化量,超过则发送,不超过则不发送。
系统默认检测周期为 60 秒,最小可配置为 1 秒,最大可配置 65553 秒。该周期越小,响应越灵敏,但是功耗更高。该参数可根据实际情况进行调整。
设计变化量的目的是为了 支持设备按周期上报的同时,可以根据 检测周期 进行变化量判断。当检测数据与上次发送的数据超过变化量时立即上报,而不用等待上报周期时间。以便支持对被测量的对象的快速响应,同时兼顾在不怎么变化的时段减少发送次数,以平衡功耗和响应速度。
校准值设置为0,则为绝对角度,设置为1则为相对角度。相对角度用于计算设备当前角度与开机时的夹角。。
默认设备未X/Y双轴倾角检测。如果需要开启Z轴倾角计算,可通过改配置项开启。
注意:如果开启Z轴角度,会额外增加部分功耗。
设备外壳上带一个按键,方便测试和开关机操作。
如果设备处于关机状态,长按3秒设备将开机(LED灯从依次点亮,即可松开按键),然后设备LED灯闪烁3次(LED的个数代表设备电压等级)。
当设备处于正常运行状态时。按键按下如果持续超过3秒,设备关机(LED灯依次熄灭,即可松开按键)。
如果按键没有持续超过3秒,则判定为短按操作,设备将进行触发上报。
通过短按按键(0.1~3秒之间)可判断设备处于开机或关机状态。也可用来测试外接探头连通性或无线性能测试。
短按设备LED无显示,则设备处于关机状态,否则设备将先常亮(LED个数为电压等级),然后采集数据并发送。
使用上位机工具可对设备进行固件升级,具体参考SensorTool说明文档。
为了支持各种不同的业务模式和应用场景,终端可配置为非LoRaWAN或LoRaWAN模式。
Header | DevAddr | FCtrl | SeqNo | Sensor Data1 | … | Sensor DataN | CRC |
---|---|---|---|---|---|---|---|
1 字节 | 4字节 | 1 字节 | 2 字节 | 数据1 | … | 数据N | 2 字节 |
协议头 | 设备地址 | 控制字 | 包序号 | TLV(参考具体Type) | … | TLV(参考具体Type) | CRC16=Header至Sensor DataN(即CRC之前的所有字节) |
为了节约传输字节,重复或冗余的数据项在LoRaWAN模式下不上报,只上传传感器数据内容。如下所示FRMPayload即非LoRaWAN模式中的传感器数据。
FPort:1
FRMPayload:即传感器数据(消息体)
类型范围 | 说明 |
---|---|
0x00~0x0F 和0xFF | 格式(T+V),基础传感器类型,固定数据格式,省略长度字节 |
0x10~0x1F | 格式(T+L+V),通用类型,保留长度以适配定制化需求 |
0x20~0x3F | 格式(T+L+V),定制化项目需要,不同项目适配不同内容 |
0x80~未定义 | 格式(T+L+V),用户参数配置和查询,不同项目适配不同内容 |
Type | Value | Value描述 |
---|---|---|
通用应答 0xFF | 2字节 | 第1字节对应下行指令(被应答的命令) 第2字节对应结果 |
设备信息 0x00 | 2字节 | 设备信息包内容已知 故忽略长度字段节省字节 |
温度 0x04 | 2字节 | 2 字节的有符号整型 |
Type | Length | Value | Value描述 |
---|---|---|---|
倾角 0x11 | Value 长度 | 4*N 字节 | 数据根据N适应选择1~3个轴 依次为X轴,Y轴,Z轴 每个倾角为int32_t类型 |
Type | Value | Value | Value |
---|---|---|---|
1 Byte | 3 bit | 5bit | 1 Byte |
0x00 | Version | Voltage Level | Reserve |
Type 1 字节 | Value 2 字节 | 说明 |
---|---|---|
0x04 | 温度值 | 2 字节的有符号整型, 零下为负值 默认单位 0.1 度, 即 201 表示 20.1 度 |
示例如:0xFF88为-120(-12度),网络字节序模式为 {04 FF 88}
根据长度适配单轴或多轴倾角,默认长度为8,即上报X和Y轴。
Type | Value | Value | Value | Value |
---|---|---|---|---|
1 Byte | 1 Byte | 4 Bytes | 4 Bytes | 4 Bytes |
0x11 | 4*N (1 <= N <= 3) | X轴 倾角 int32_t | Y轴 倾角 int32_t | Z轴 倾角 int32_t |
如开启Z轴,则上述长度为12。
读相关项目中用户参数,如周期,校准值,变量设置等。
Value按顺序列出,采用Length以便自适应无线查询配置。如Length是4,则代表后面只含上报和检测周期。如Length是8,则表示含上报和检测周期和校准值。
Type | Length | Value | Value | Value | Value | Value |
---|---|---|---|---|---|---|
1 Byte | 1 Byte | uint16_t | uint16_t | int32_t | uint8_t | uint8_t |
0x81 | Value长度 | 上报周期 | 检测周期 | 校准值 | 变量1 | 变量2 |
设备默认运行非LoRaWAN模式,数据内容包含协议头、设备地址等前缀部分和CRC尾缀部分的完整内容。
如下所示,其中传感器数据部分,主要有设备信息(0x00)、温度(0x04)、倾角(0x11)。
在LoRaWAN模式下,数据只有FRMPayload,即传感器数据部分。默认上报0x00、0x04、0x11类型的内容。
示例(无线数据HEX字符串):
03 00003A18 00 3A9C 005F51 0400DA 11 08 FFFFFB49 00000519 FD6A
其中倾角传感器数据(08 FFFFFB49 00000519)解析示意如下。
最后 FD6A 为 CRC,计算方法参考 CRC代码示例
下行由外部或平台发送至网关,通过网关执行下发。整体下发给终端的数据报文格式与终端上报的数据格式一致。
Type 1 Byte | Value | |
---|---|---|
Read (0x01) | 1 Byte | 以Value内容区分不同请求 如 Value == 0x81, 则读用户配置数据 |
Write(0x02) | 1 + N Bytes | 首字节用于判断写内容的类型 0x00+YYMMDDhhmmss 年月日时分秒 |
目前设备的下行内容仅在LoRaWAN模式下适用。支持的指令有读取用户配置参数,写周期和变量。
Type 1 Byte | 1 Byte | |
---|---|---|
0x01 | 0x81 读用户配置 | 读周期及相关校准设置,返回请参考上行 |
Type 1 Byte | 1 Byte | N Bytes | |
---|---|---|---|
0x02 | 0x11 修改上报周期 | uint16_t | 即LFT值,单位秒 |
0x02 | 0x12 修改采样周期 | uint16_t | 即LCP值,单位秒 |
0x02 | 0x13 校准值 | int32_t | 此处用于设置是否相对角度 |
0x02 | 0x14 变量1 | uint8_t | 无符号整型,倾角变化量,单位0.1° |
0x02 | 0x15 变量2 | uint8_t | 无符号整型,Z轴是否使能 |
本文档使用的 CRC 校验算法请咨询相关技术或销售人员。
示例:默认SF9为例。发射动作电流功耗,具体看天线匹配度,一般约120~140mA左右。此处图例以极差匹配度天线为例150mA(以检验最大功耗条件下设备的使用年限)。图示的简单计算方法:持续时间约0.2s, 消耗电量=150*0.2s = 8.3uAh,下图所示多出的时间为震动唤醒和读取时间,大约几十毫秒,占比较少。
扩频因子SF | 接收灵敏度dBm,@BW=125K,470MHz |
---|---|
SF=7 | -126 |
SF=8 | -129 |
SF=9 | -131 |
SF=10 | -134 |
SF=11 | -136 |
SF=12 | -139 |
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