基于Semtech LoRA 长距离无线技术之空调系统运转监控方案

由于地球暖化的影响下环境温度越来越高,因此人们对追求舒适的环境温度要求也跟着提高。在此需求下有针对居家生活环境、社交购物等公众环境的冷气空调系统,和对于延长食物保存时间的冷冻系统等应用。此等冷冻空调系统大多以压缩机对冷媒压缩后再经蒸发膨胀的过程中带走热源,其中压缩机需要大电流才能动作。

但因为冷冻空调系统也为一利用机械能来转化物理现象致冷,所以也常有不良的状况和需要检查其运转状态来保持最佳状态。这里我们可以监视其压缩机运转电流来监控冷媒量是否正常,和冷凝蒸发系统是否正常。进而我们可以累加其工作时间已通知厂商此机器需要保养检查。

对于其电流的侦测我们使用CT(Current Transformer)传感器以非插入式方法来侦测电流,此方式为完全隔离没有感电的危险和不需要修改线路的优点。其原理是利用一闭回路线圈来拾取一单向电力线的感应磁力线,再经电路转换为可读取的电压值。而本方案就是以LoRa传输其电流数据变化信号至云端供不同应用使用。

在过去此类信息大都以有线方式连结传感器,然后将收集到的把数据或是警告以PSTN、Wifi或GSM等方式传送出去。而现今物联网的兴起可以让我们开始把周遭的一些物品透过网络互相沟通,这个趋势可以让人们以更简单更可靠的方式来连接网络。但是对于如何延展搜集器到传感器的这一段路一直是困扰着IOT设计者。而Semtech LoRa长距离无线产品就是符合这一需求,Semtech长距离的无线传输技术的优点是在极低耗电下可以提供高达-148dB的灵敏度让应用可以使用在长距传输及高穿透性的传输。此点可以确保空调机器其工作状况及机器妥善度讯息可以确实传输到数据收集器再经网络上传至云端。而后端的服务及维修厂商可以及时获得使用手机APP或是PC获得实时的数据以提供服务。

云端 (Exosite) 资料收集图

      

【展示板照片】

展示板照片(正面)展示板照片(反面)

【方案方块图】

方案方块图

【系统功能】

① 传感器端 : 以单芯片接收由SCT103Chock Current Transformer Sensor送来感应电流信息,并转换成均方根电压后成为可判读的数据后经UART送至LoRa模块发送至空中。
② 数据接收端 : 由LoRa模块接收到数据后经UART让单芯片读到有效数值后以SPI接口经W5100送至Internet。
③ 网络端 : 把由单芯片送来的API、Sensor ID、Device ID及Co Data送至云端服务纪录数据。
④ 客户端 : 用户以计算机或是手机随时可以上网检查数据。

【方案特性】

① 超长距离,低成本 : 因其Sensitivity 可达-148dB,此点可以让传感器部件的范围大幅增加。此点可减少repeater 用量节省成本。
② 延长使用时间 : 由于待机电流低至2.5uA, 此低耗电特性比起GPRS来可以大大的减少耗电。所以可减小电池体积而增加其传感器待机时间。

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