压力类传感器

资料简介

SL720/1 拉力传感器-使用手册
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1. 产品概述

SL720/1(LoRa版)一款低功耗拉力传感器,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。

1.1.产品特性

SL721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。内置天线和大容量充电电池,安装部署方便,可用于组塔、架线、索道运输等施工作业现场,对绞磨、地锚、拉线、起重滑车、手板葫芦等受力进行实时监测和超限预警。

1.2.功能特点

  • 最大发射功率 22dBm,内置天线,安装方便
  • 内置 10Ah 大容量锂亚电池
  • 提供USB Type-B 接口,方便配置和固件升级
  • 参数全开放,简单配置即可接入第三方 LoRa 网关
  • IP64 防护等级

2.产品规格

产品型号
SL721-LF
产品图片
CPUCortex-M 低功耗处理器
通信方式LoRa 扩频
加密AES128
测量范围10吨(100kN)(量程可定制)
测量精度±0.2 %Span
响应时间60秒(可配置,即检测时间)
供电方式充电电池10Ah
电池寿命6个月 (10分钟上报 @SF9,@25℃)
产品尺寸220mm* 86mm*99mm
通讯协议芮捷协议或标准LoRaWAN协议
待机电流10uA
数据速率300bps ~ 62.5 kbps
发射功率22dBm
接收灵敏度-137 dBm(BW=125K,SF=12)
工作环境-40℃~+85℃,≤95%(无凝结)
工作频率国内:470-510 MHz
(多频段可选:IN865/RU864/EU868
US915/AU915/KR920/A5923)
防护等级IP64

3.外形尺寸


产品图


产品尺寸


安装示意

4. 使用说明

4.1.使用场景

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。

4.2.设备介绍

1.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。
2.USB接口
设备侧面的USB Type-B接口在电池版中用作充电接口。同时串口可用作数据通信,支持修改配置参数和系统更新。

3.信号指示灯
在设备按键上自带一个指示灯。

4.3 操作说明

  1. 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。
  2. 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。
  3. 用户可使用SensorTool通过图形界面化方式填写配置即可

4.4 配置项说明

4.4.1.上报周期

该参数单位为秒,当设定时间到时采集并上报传感器数据。在墨水屏版本中,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。

4.4.2.检测周期

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。

4.4.3.变化量

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。
设备内部默认最小变化量按0.1kN设计,可配置修改。如变化量不配置,内部按0.1kN作为变化量进行 逻辑判断。

4.4.4. 校准值

用于配置传感器读数的校准值,为有符号数,可填正负。

4.5.按键说明

设备外壳上带一个按键,方便测试和开关机操作。

4.5.1.开机操作

出厂时默认为关机状态。 如不确定设备是否开机,参考短按功能(看LED是否显示)。
如果当前为关机状态,长按按键 3s 左右系统开机。指示灯从灭变亮,完成开机动作,系统进入正常运行。

4.5.2.关机操作

如果当前为开机状态,长按按键 3s 系统关机。指示灯从亮变灭,完成关机动作。关机之后,不再进行数据采集和上报。

4.5.3.短按功能

在 关机状态 下,短按按键 设备LED并不做任何反馈。
在 开机状态 下,短按按键时,设备先显示电池电压等级(LED闪烁次数代表当前级别,共8个级别),然后采集传感器数据,并上报至网关。

4.5.4.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,否则设备将先闪烁几次,然后采集数据并发送。

4.5.5.充电指示功能

如果设备是带充电电池功能的,则USB插上充电时,指示灯慢闪,充电完成则指示灯熄灭。

4.6.固件升级

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。

5.无线报文格式

5.1.整体报文格式

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。

5.1.1.非LoRaWAN方式

HeaderDevAddrFCtrlSeqNoSensor Data1Sensor DataNCRC
1 字节4字节1 字节2 字节数据1数据N2 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)

5.1.2.LoRaWAN格式

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)

5.2.上行数据格式

5.2.1.数据类型说明

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

5.2.2.基础传感器类型列表

TypeValueValue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
压/拉力
0x07
4字节4 字节的有符号整型

5.3.基础传感器数据详细定义

5.3.1 设备信息(0x00)

TypeValueValueValue
1 Byte3 bit5bit1 Byte
0x00VersionVoltage LevelReserve

5.3.2 压/拉力(0x07)

Type
1 字节
Value
4 字节
说明
0x07压力4字节的无符号整型

此处用作拉力,单位牛(N)。

5.4 查询配置类型

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。

TypeLengthValueValueValueValue
1 Byte1 Byteuint16_tuint16_tint32_tuint8_t
0x81Value长度上报周期检测周期校准值变量1

5.5.终端上报示例

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)、压力(0x07)。

在LoRaWAN模式下,数据只有FRMPayload,即传感器数据部分。默认上报0x00、0x07类型的内容。

5.6.下行数据格式

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。

5.6.1.数据下行类型列表

Type
1 Byte
Value
说明
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。

5.6.2.读指令详细格式

Type
1 Byte
Value
1 Byte
说明
0x010x81 读用户配置读周期及相关校准设置,返回请参考上行

5.6.3.写指令详细格式

Type
1 Byte
Value
1 Byte
Value
N Bytes
说明
0x020x11 修改上报周期uint16_t即LFT值,单位秒
0x020x12 修改采样周期uint16_t即LCP值,单位秒
0x020x13 校准值int32_t此设备上用作拉力校准,单位牛
0x020x14 变量1uint8_t无符号整型,压力变化量,单位1 hPa

5.7.报文尾(CRC16)

本文档使用的 CRC 校验算法请咨询相关技术或销售人员。

6. 性能测试

6.1.待机(休眠)电流测试

正常运行如下所示,由于内部存在电容,瞬时电流存在一定偏差,一般约7uA左右。

6.2.接收灵敏度测试

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

6.3.发射功率测试

与其它传感器类似,最大发送功率约为21.5dBm左右。