WisNode Датчик экологического мониторинга с передатчиком LoRa RAK7204 868 МГц

Технические характеристики

• Модель: RAK7204-03 EU868
• Питание: 3.6 В
• Энергопотребление в режиме
  • ожидания: < 15 мкА
  • работы датчиков: < 10 мА
  • трансляции сигнала LoRa: < 150 мА
• Процессор: RAK811 (HF)
• Частотный диапазон: 868 МГц
• Антенна LoRa: встроенная
• Датчик: BOSCH BME680 4-в-1
  
  • температура от -40 ºC до +85 ºC, погрешность 0.5 ºC, шаг измерения 0,01 ºC
  • влажность от 0% RH до 100% RH, погрешность ±3% RH, шаг измерения 0.008% RH
  • давление от 300 гПа до 1100 гПа, погрешность ±0.6 гПа, шаг измерения 0.18 Па
  • индекс качества IAQ от 0 до 500, погрешность 15, шаг измерения 1
• Батарея: неперезаряжаемая
  • модель: FANSO ER18505M
  • ёмкость: 3500 мАч
  • размеры: Ø18 х 50.5 мм
• Условия эксплуатации: -40 ºC ~ +85 ºC
• Размеры: 90 мм х 85 мм х 34 мм
• Вес: около 350 гр
• Комплектация
  • RAK7204 WisNode LoRa 868 МГц Х 1шт
  • Саморез с дюбелем Х 2шт
  • Батарея ER18505 Х 1шт

Датчик экологического мониторинга RAK7204 — это полностью укомплектованный и готовый к работе узел для сетей LoRaWAN, оснащённый сразу несколькими датчиками для измерения экологической обстановки внутри помещения. Встроенные высокоточные электронные датчики окружения способны измерять любые изменения температуры, влажности, и давления, оценивая внутреннюю среду соответствующим индексом качества воздуха. Любые собираемые данные могут быть направлены по радиочастотному каналу LoRa в шлюз для их последующей передачи в облачное приложение.

Только потому что RAK7204 построен на малопотребляющем процессоре и малопотребляющих сенсорах, и его программное обеспечение оптимизировано для достижения максимальной эффективности, он может крайне минимально расходовать запасы собственных энергоресурсов во время функционирования, находясь не только в состоянии ожидания, но и проводя измерения, или выполняя передачу и приём данных. Неперезаряжаемая батарея, которой комплектуется RAK7204, позволяет прожить датчику экологического мониторинга на одном заряде чуть более 2 лет (рассчитывалось путём получения и отправки полного набора данных каждые 15 минут). Со способностью регулярной отправки отчёта о статусе батареи, в дополнении к умению сигнализировать о низком уровне заряда, датчик RAK7204 в нужный момент не останется без энергообеспечения при своевременной замене элемента питания. Дизайн экологического датчика спроектирован таким образом, чтобы замена батареи каждые следующие 2 года не вызывала совершенно никаких трудностей.

Встроенное программное обеспечение RAK7204 позволяет настраивать интервал сбора данных с датчиков, а также цикличность их передачи. Возможность настройки RAK7204 добавляет гибкости в выборе между проведением более детальных измерений за один жизненный цикл батареи, или продлением срока эксплуатации датчика за счёт снижения проводимых операций.

Несмотря на свои скромные размеры, датчик экологического мониторинга во внутренних помещениях RAK7204 представляет собой высокоинтегрированное устройство. В корпусе размерами 90 мм х 85 мм х 34 мм уместились датчик измерения состояния окружающей среды, передатчик LoRa, антенна LoRa, и сменная батарея. Благодаря столь малым габаритам, датчик RAK7204 может быть установлен в самых труднодоступных местах. Для наилучшей оценки изменений окружающей среды, корпус датчика перфорирован большим количеством отверстий, пропускающих сквозь себя воздух.

Области применения

Объединение экологического блока BME680 вместе с радиомодулем LoRa позволяет применять полученное устройство для развёртывания беспроводной сети из датчиков внутри высоких строений или занимающих большую площадь теплиц. Совместная работа датчика RAK7204 с одним из шлюзов RAKWireless (например, с комнатным шлюзом RAK7258), делает развёртывание сети лёгкой как ветерок. Всего-то и нужно, что закрепить узел на стене или потолке, подключить питание, и начать отслеживать рабочее состояние на фабрике или в офисе.

Кроме того, поскольку все промышленные шлюзы RAKWireless (включая вышеупомянутый RAK7258) поставляются со встроенным сервером LORA, время на развёртывание шлюзов и узлов функционирующей сети LoRaWAN может быть значительно сэкономлено. При этом нет необходимости иметь отдельно развёрнутые сетевые серверы LoRa. Однако если всё-же требуется интеграция, она может быть в любой момент создана с помощью MQTT-подключения.

Схема типового приложения

Батарейный коннектор

Для подключения внешней литиевой батареи, на плату RAK7204 установлен разъём гнездо JST PHR-2 (P1) с расстоянием между контактами 2мм. В процессе замены батареи особое внимание следует уделить соблюдению полярности подключаемых контактов. Обратная полярность или короткое замыкание могут не только повредить плату, но и привести к перегреву или возгоранию батареи.

Определение выводов группы Battery

USB интерфейс

Встроенный коннектор Micro-B USB полностью соответствует спецификации USB 2.0. Шина данных порта USB (USB D+, USB D-) присоединена к чипу USB-Serial CP2102, в котором реализованы функции простого преобразователя сигналов из USB в последовательные данные UART и наоборот. Интерфейс USB позволяет настроить датчик экологического мониторинга RAK7204 или обновить его программное обеспечение.

Перемычки J12, J25 и кнопка J26

Двухконтактная перемычка J12 отвечает за перевод процессора RAK811-HF в режим загрузки через UART. Функция BOOT используется для обновления программного обеспечения в памяти процессора. Перед подключением питания в режиме BOOT, выводы J12 должны быть замкнуты.

Трёхконтактная перемычка J25 обеспечивает связь между USB/UART-преобразователем CP2102 и чипом RAK811-HF. Контакты 2 и 3 перемычки должны быть замкнуты. Любое иное подключение контактов разрывает внутреннюю шину UART.

Кнопка J26 используется для сброса процессора RAK811-HF. Перезапуск выполняется удержанием кнопки в нажатом положении в течение 1 секунды.

Скрытые возможности RAK7204

Несмотря на то что производитель RAKWireless спроектировал LoRa-датчик RAK7204 только на автономную работу и только от неперезаряжаемого элемента питания, возможность подключения к внешнему источнику напряжения (например, сетевому адаптеру с максимальным напряжением не более 5.5 вольт) в схеме устройства присутствует. Однако эта нерегламентированная опция требует небольшой самостоятельной модификации, при этом работоспособность от сменной батареи теряется.

Следует замкнуть (припаять) площадки выводов VBUS и VBIN отсутствующей перемычки J11. Перед включением питания от внешнего источника нужно ОБЯЗАТЕЛЬНО отсоединить разъём батареи P1, иначе разница потенциалов 5В и 3.6В может не только повредить плату, но и привести к перегреву или возгоранию батареи.

Наконец, завести питание в корпус через вентиляционное отверстие будет не сложно.

Техническая документация

1. Спецификация LoRa-передатчика с датчиками окружения RAK7204 (англ., PDF)
2. Принципиальная схема RAK7204 (PDF)

Полезные ссылки

1. Краткое руководство пользователя RAK7204
2. Справочник по АТ командам RAK7204