LoRa无线倾角传感器—ZCT600ML-215SR

产品特点

高精度,高分辨力,LoRa无线通信;

工业级,最远传输距离达5000米;

供电范围宽,选用低功耗电源芯片,带电源切换、保护电路,内外部供电自动选择;

多种工作模式可选,典型休眠电流20uA,功耗低,电池供电也可长时间工作.

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ZCT600ML-215SR无线倾角是直川科技研发生产的基于LoRa无线传输技术的高精度传感器,该系列传感器最大测量范围达±15度,内置RTC,可以无线唤醒,休眠状态功耗低,适合工业现场、建筑、土木工程的安全监控系统。

目前应用场景:岳阳楼古建筑地铁监测

产品特点:

高精度,高分辨力,LoRa无线通信;

工业级,最远传输距离达5000米;

供电范围宽,选用低功耗电源芯片,带电源切换、保护电路,内外部供电自动选择;

多种工作模式可选,典型休眠电流20uA,功耗低,电池供电也可长时间工作.

2. LoRa模块技术指标:

参数

条件

最小值

典型值

最大值

单位

发射功率

 

 

 

20

dBm

接收灵敏度

 

 

 

-148

dBm

工作频率

 

420

433

510

MHz

一、 使用说明:

  1. LoRa模块配置、安装

常规模式下,安装在倾角上的LoRa模块需配置成节点模式(波特率固定为9600,串口校验固定为无校验),与之通讯的模块需要配置成中心节点安装在LoRa网关上或者单独使用。两个模块要通信的前提条件是载波频率、扩频因子、扩频带宽、网络 ID 都要相同。配置完成后,打开产品上盖,将模块安装在倾角内的模块插座上,连接好天线IPEX接头。

  2. 选择供电方式和供电电源

         倾角可以通过安装1C型锂亚电池或者通过连接器外接电源工作,电源电压要求为直流3~15V,最大持续放电电流150mA以上,脉冲放电电流400mA以上,因无线模块发送数据时消耗电流较大,建议使用功率型锂亚电池。例如,选择采用1C型锂亚电池的内部供电方案,只需打开产品上盖,将电池装入电池座(倾角开始工作,绿灯亮10s后灭灯进入休眠状态,默认工作模式为常规休眠模式),并将上盖盖好,拧紧螺丝,防止潮气进入使电池与电池座导体接触的地方受潮生锈。

  3. 选择工作模式

         产品共有四种工作模式,分为常规模式,运行模式,自动采集模式和等待模式。常规模式和自动采集模式产品大多数时间为休眠状态,间歇性地开启无线CAD监听,若收到有效无线命令后唤醒并处理返回数据,然后又进入休眠状态。自动采集模式比常规模式多一个定时采集功能,其他功能两者完全一致。运行模式和等待模式产品不会进入低功耗的休眠状态,两者的区别是运行模式有角度数据自动输出,而等待模式则需要发起询问才有角度数据返回。使用电池供电时,一般选择平均功耗较低的常规模式或自动采集模式。出厂默认为常规模式。

4. 查询倾角数据和配置倾角参数

         通过我司配套的LoRa网关产品可以查询倾角数据和配置倾角参数(相关设置及查询命令详见《ZCT600ML-GW使用说明书》)。一个LoRa网关可以与多个LoRa倾角组成星型网络,因此通过LoRa网关可以查询与之相联的所有倾角的数据,配置它们的参数。也可以通过单独的LoRa模块实现查询倾角数据和配置倾角参数的功能(相关设置及查询命令详见本说明书“八、通讯协议”小节内容),LoRa网关的优点是其具有收集数据的功能,通过询问LoRa网关本身就可以获得与之相联的网络中所有LoRa倾角的数据。

  5. 工作状态指示灯状态说明

         1)无论处于哪种工作模式,倾角上电绿灯亮10s(供电电压高于3V),作为开机提示,表示产品正常启动。开机10s内发送有效命令会清零定时时间并重新开始计时10s。休眠状态工作状态指示灯熄灭以节能。

2)不会休眠的工作模式下,当倾角检测到供电电源电压高于3VDC)时亮绿灯,否则红灯以先亮1s,熄灭4s的规律闪烁提示电源电压低,需要更换电池。

3)会休眠的工作模式下,如果等待时间设置为非零值,在等待时间未超时的情况下,指示灯工作状态与不会休眠的工作模式相同,等待时间超时或者发送立即休眠命令后,工作状态指示灯熄灭进入低功耗休眠状态;如果等待时间设置为0(默认状态),接收到有效命令后会根据检测的电源电压是否高于3V以相应的颜色闪烁指示灯一次(高于3V指示灯以绿色闪烁,否则以红色闪烁)。

4)休眠状态下,如果接受到查询命令没有涉及到供电电压或者是设置命令,倾角会根据上次检测的电源电压是否高于3V以相应的颜色闪烁指示灯一次(高于3V指示灯以绿色闪烁,否则以红色闪烁)。

一、 通信协议:

1.命令格式:

所有命令均为ASCII码格式;

    所有命令均为大写;

    所有命令以回车符结尾(0x0D 0x0A);

       所有命令响应以回车符结尾(0x0D 0x0A);

       写入命令参数放在“()”当中,多个参数以“,”分隔;

       所有命令中出现的符号等均为英文(半角)格式;

    所有命令以@开头,第二个字符为R表示为读取命令,为W表示为写入命令。\t”为制表符,ASCII格式显示为多个空格。写入命令后(回车换行符前)加\tE表示允许传感器发送命令返回值;不加\tE表示仅将参数写入传感器,强制传感器无返回,用于组网模式中广播设置多个节点参数,设置完毕后可以发送命令单个读取相应参数确认是否设置成功;

       如果倾角上的LoRa模块设置为节点模式,那么中心节点(LoRa网关或者设置为中心节点的LoRa模块)必须在发送命令前先发送该LoRa模块地址(Node_ID 十六进制2字节),紧接着发送命令才会有响应。例如倾角上的LoRa模块Node_ID设置为0×0004,中心节点读取实时数据时可以以ASCII方式发送“\x00\x04@RDAT\r\n”命令。其中“\x00\x04”为0×000×04的转义字符;“@RDAT”为读取实时角度命令;“\r\n”为回车换行的转义字符(十六进制表示为0x0D 0x0A),在多数串口调试助手软件中,可以勾选“发送新行”或者“加回车换行”选项框代替。

  2.命令列表

命令码

作用

有效参数及解析

应用实例

备注

@RDAT

读传感器所有基本数据,(角度,温度,电压,/外部供电标志

-

发送“@RDAT”,返回X-02.5460\t Y+01.6362\t T+15.9\t V3.6\tI\r\n

读取实时数据

@RRCD

读传感器所有基本历史数据,(角度,温度,电压,内/外部供电标志)

-

发送“@RRCD”,返回“X-02.5460\t Y+01.6362\t T+15.9\t V3.6\tI\t170504\t172300\r\n

读取历史记录(只有一条),如无历史记录,或者最近的一条历史记录时效性不好,则读取并返回实时数据

@RRTC

读传感器RTC时间

-

发送“@RRTC”,返回“CT@170209\t112020\r\n

读取当前RTC信息

@RINT

读传感器采集间隔时间

-

发送“@RINT”,返回“IT@1730\r\n

自动定时采集模式参数才生效

@RWTT

读传感器运行超时时间

-

发送“@RWTT”,返回“WT@010\r\n

休眠的模式参数才生效

@RSTM

读传感器下一次采集起始时间

-

发送“@RSTM”,返回“ST@1120\r\n

自动定时采集模式才生效效

@RWMD

读传感器工作模式

-

发送“@RWMD”,返回“WM@Normal\r\n

0 Normal:常规休眠模式,被动通信唤醒,超时或命令休眠;
1 Running
:运行模式,不休眠;

2 AutoSmp:自动定时采集模式,传感器自动采集并将角度存储,角度读取通信兼容模式0                  3 Standby: 等待模式(不休眠,问答模式)

@RAMD

读传感器角度值模式

-

发送“@RAMD”,返回“AM@RL\r\n

RL:相对模式;
AB:
绝对模式;

@WRTC(pm1,pm2)\tE

写传感器RTC时间

pm1,日期,格式170209
Pm2
,时间,格式112020.

发送“@WRTC(170209,112020) \tE”,返回“CT@170209\t112020\r\n

-

@WINT(pm1,pm2)\tE

写传感器采集间隔时间

pm1,小时,格式01
Pm2
,分钟,格式05.

发送“@WINT(01, 05) \tE”,返回“IT@0105\r\n

自动定时采集模式才生效效

@WWTT(pm1)\tE

写传感器运行超时时间

pm1,休眠等待时间,[0,300]

发送“@WWTT3600\tE”,返回“WT@010\r\n

休眠的模式才参数生效

@WSTM(pm1,pm2)\tE

写传感器下一次采集起始时间

pm1,小时,格式11
Pm2
,分钟,格式20.

发送“@WSTM(11,20) \tE”,返回“ST@1120\r\n

休眠的模式才参数生效

@WWMD(pm1)\tE

写传感器工作模式

pm1,工作模式,[0,3]

发送“@WWMD(0) \tE”,返回“WM#Normal\r\n

0 Normal:常规休眠模式,被动通信唤醒,超时或命令休眠;
2 AutoSmp
:自动定时采集模式,传感器自动采集并将角度存储,角度读取通信兼容模式0
1 Running
:运行模式,不休眠;                  3 Standby: 等待模式(不休眠,问答模式)

@WRLA\tE

开启传感器相对角度测量模式

-

发送“@WRLA()\tE”,返回“RLA\r\n

影响角度模式

@WCLA\tE

关闭传感器相对角度测量模式

-

发送“@WCLA\tE”,返回“CLA\r\n

影响角度模式

@WSLP\tE

传感器立即休眠

-

发送“@WSLP\tE”,返回“SLP\r\n

除非自动定时采集模式下正在计算角度,否则回复“SLP\r\n”后立即休眠

3.命令解析

1)读取实时数据: @RDAT

发送命令“@RDAT”,传感器响应数据X-02.5460\t Y+01.6362\t T+15.9\t V3.6\tI\r\n”。返回值表明传感器检测X轴角度为-0.25460°,\t”为制表符,ASCII格式显示为多个空格Y轴角度为1.6362°,温度为15.9℃,传感器供电电压为3.6V,“I”表示传感器现在由内部电源供电(内、外供电电源可以同时存在,传感器自动选择电压高的电源供电)。

注意:如果传感器上的LoRa模块设置为节点模式,必须在发送命令前以十六进制先发送该LoRa模块地址(Node_ID),紧接着发送如上命令才会有响应。例如:LoRa模块地址为0×0004,则需以ASCII格式发送命令“\x00\x04@RDAT\r\n”。下同。

2)读取历史数据: @RRCD

发送“@RRCD”,

返回“X-02.5460\t Y+01.6362\t T+15.9\t V3.6\tI\t170504\t172300\r\n

表明传感器上次保存的X轴角度为-0.25460°, Y轴角度为1.6362°,温度15.9℃,传感器供电电压为3.6V,“I”表示传感器现在由内部电源供电,“170504”表明记录的日期为201754日,“172300”表明记录的时间为172300秒。

注意:该命令只返回最近保存的一条历史数据,如果没有历史数据或者历史数据中的时间与读取时间相差一个采集间隔时间以上,则读取实时数据返回,此时效果同“@RDAT”命令。

3)读取传感器RTC时间: @RRTC

发送“@RRTC”,返回“CT@170209\t112020\r\n

返回值表明传感器接收到读取RTC命令的时间为201729112020秒。

注意:由于LoRa无线传输可能存在较大的延迟,所以读取到的时间与实际时间有差异。

4)读传感器采集间隔时间:@RINT

发送“@RINT”,返回“IT@0102\r\n

返回值表明传感器自动定时采集模式采集间隔时间为1小时2分。采集间隔时间只在自动定时采集模式下生效。

5)读传感器运行超时时间:@RWTT

发送“@RWTT”,返回“WT@010\r\n

返回值表明传感器运行超时时间为10秒,在常规模式或自动定时采集模式(会进入休眠状态的模式)在响应询问命令10后自动进入休眠状态,以减小功耗。

6)读传感器下一次采集起始时间: @RSTM

发送“@RSTM”,返回“ST@1120\r\n

返回值表明传感器下次采集起始的时间为1120分,采集起始时间只在自动定时采集模式下生效。

7)读传感器工作模式:@RWMD

发送“@RWMD”,返回“WM@Normal\r\n

返回值表明传感器所处工作模式为常规模式。

8)读取传感器角度值模式: @RAMD

发送“@RAMD”,返回“AM@RL\r\n

返回值表明传感器所处的角度值模式为相对角度模式。

9)写传感器RTC时间:@WRTC(pm1,pm2) \tE

发送“@WRTC(170209,112020)”,返回“CT@170209\t112020\r\n

发送命令将传感器RTC时间设置为201729112020秒,返回值为读取到的RTC时间。

注意:命令最后的\tE表示期望传感器接收命令后有返回值,如果命令后没有“\tE”,写入参数后强制传感器无返回值,主要用于批量设置产品参数。

10)写传感器采集间隔时间:@WINT(pm1,pm2) \tE

发送@WINT(01,00)”,返回“IT@0100\r\n

发送命令设置传感器采集间隔时间1小时。假如上次定时采集的时间为10:20分,那么下次自动定时采集开始的时间为11:20。采集时间间隔可设置的范围为1分钟到24小时,默认定时时间为1小时。

注意:

1)该命令必须有两个参数,即使参数为0也不能省略,如果需要设置的采集间隔时间为30分钟,需要发送的命令为“@WINT(00,30)”。采集起始时间只在自动定时采集模式下生效。

2)特别的是,设置为00小时00分的采集时间间隔为24小时。

11)写传感器超时时间:@WWTTpm1\tE

发送“@WWTT010)”,返回“WT@010\r\n

发送命令设置传感器超时时间为10秒。传感器超时时间在常规模式或自动定时采集模式(会进入休眠状态的模式)生效,其他模式没有作用。传感器超时时间设置范围为0-300秒。传感器默认超时时间为0,即响应完命令后立即进入休眠状态,工作状态指示灯会闪烁一次。如果超时时间设置为10s,那么传感器在响应完命令之后等待10s进入休眠模式,等待期间如果检测的供电电压在3V以上,则绿灯常亮;否则,红灯以1s亮,4秒灭的规律闪烁,进入休眠状态后指示灯熄灭。

12)写传感器下一次采集起始时间: @WSTM(pm1,pm2)

发送“@WSTM(11,20)”,返回“ST@1120\r\n

发送命令设置下次采集起始的时间为1120分。下次采集起始的时间为24小时制。默认下次起始时间为00:00。下一次采集起始时间只在自动定时采集模式下生效,当传感器RTC走到下次开始采集的时间时会自动触发采集并保存为一条历史数据。

13)写传感器工作模式 :@WWMD(pm1) \tE

发送“@WWMD(2)”,返回“WM#AutoSmp\r\n

发送命令将传感器模式设置为自动定时采集模式。

传感器共有四种工作模式:

0 Normal:常规休眠模式,被动通信唤醒,超时或命令休眠;

1 Running:运行模式,不休眠;
2 AutoSmp
:自动定时采集模式,传感器自动采集并将角度存储,角度读取通信兼容模式0
3 Standby:
等待模式(不休眠,问答模式)

注意:设置传感器为自动定时采集模式前,建议首先设置采集间隔时间和下一次采集起始时间;否则传感器将以默认值开启自动定时采集模式,下一次起始时间为00:00,采集间隔时间为1小时,意味着RTC时间走到00:00才会开始第一次采集。

14)开启传感器相对角度测量模式:@WRLA\tE

发送“@WRLA()”,返回“RLA\r\n

接收命令后会将传感器现在所处的角度当作零点,以相对角度输出。

15)关闭传感器相对角度测量模式:@WCLA\tE

发送“@WCLA”,返回“CLA\r\n

接收命令后传感器关闭相对角度输出,以绝对角度输出。

16)传感器立即休眠:@WSLP\tE

发送“@WSLP”,返回“SLP\r\n

在等待时间还没有超时情况下,除非传感器处于自动定时采集模式下正在计算角度,否则接收到立即休眠命令后立即进入休眠状态。

注意:如果传感器处于休眠状态,立即休眠命令也需要唤醒传感器后判断命令并执行相应操作,发送该命令也会唤醒传感器,后续处理同唤醒状态等待时间没有超时的情况。

 

 LoRa模块技术指标:

参数

条件

最小值

典型值

最大值

单位

发射功率

 

 

 

20

dBm

接收灵敏度

 

 

 

-148

dBm

工作频率

 

420

433

510

MHz


一、 技术参数表:(除非特别注明,以下均为室温(25℃)环境下的典型值。)

1.工作参数:

参数

条件

最小值

典型值

最大值

单位

电气参

电源电压

内部、外部供电

3

3.6

15

V(DC)

静态工作电流

电源电压为3.6V,带LoRa模块,Standby模式,没有无线信号发送

35

40

mA

休眠工作电流

电源电压为3.6V,产品工作在Normal或AutoSmp模式,并处于休眠状态,没有无线数据收发(包括间歇LoRa无线CAD侦听)

20

30

uA

峰值工作电流

电源电压为3.6V,LoRa模块配置为节点模式,休眠时间为4s,呼吸时间32ms

60

75

mA

工作温度1

不含电池

-40

80

含普通纽扣锂电池

-20

60

性能

测量范围

X轴、Y轴

±15°

°

分辨力2

室温、9600baud

0.001

°

准确度3

0~±3°

±0.005

±0.01

°

±3~±6°

±0.01

±0.02

°

±6~±15°

±0.02

±0.03

°

交叉轴误差

±1

%

零点温度漂移4

-20~+60℃

±0.002

°/℃

±0.15

°

更新时间5

30

ms

上电启动时间

10

s

零点偏差

±0.05

°

防护等级

带壳

IP65

外形尺寸

铝合金外壳

85

85

42

mm

供电方式6

锂亚电池(不可充电)内部供电

3

3.6

3.8

V(DC)

外部电源通过连接器供电

3

/

15

V(DC)

注释1:因产品内部给RTC芯片供电的3V纽扣电池的工作温度范围限制,产品工作温度范围为-20-60℃。

注释2:分辨力是指传感器在测量范围内能够检测出的被测量的最小变化量。

注释3:准确度是指传感器显示值与对应输入量的真值之差。

注释4:零点温度漂移是指室温下固定输出角度为零度时,当环境温度改变后的角度偏移量。

注释5:更新时间是指传感器双轴角度值更新一次所用的时间。因此,Standby模式下,下一次角度查询命令的发送,与上一次角度查询命令的结束,应保持至少30ms的时间间隔。

注释6:锂亚电池不可充电,否则会有爆炸危险! 电池没电时,请及时更换电池,禁止给电池充电!。产品内部有供电切换电路,内、外部同时存在供电时(内部电池与外部电源之间不会有充电或者反充电发生,电源切换电路选择其一接通电路为传感器供电;此时,另一电源处于断开状态),电路自动切换到电源电压高的电源供电,因此应使外部电源电压高于内部电源电压,以延长内部电池的使用寿命。

一、 连接器引脚定义:

4芯连接器公插座引脚定义:

插针序号

PIN1

PIN2

PIN3

PIN4

定义

电源正极

电源负极

二、 传感器外形尺寸:

1.铝合金外壳尺寸:

 

带壳产品标配四芯连接器外部电源接口,带外置天线;

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