WisNode RAK7431 Преобразователь RS485 ModBUS в LoRaWAN 433МГц

Технические характеристики

• Питание, выходное напряжение: 8 ~ 48 В (5В для Micro USB)
• Номинальная мощность: 1 Вт
• Протокол LoRaWAN: 1.0.3
• Безлицензионный частотный диапазон (ISM): EU433, 433 МГц
• Мощность передатчика (Tx) Lora, макс.: 20 дБм
• Интерфейс антенны: штекер SMA для внешней всенаправленной антенны
• Интерфейс конфигурации: Micro USB
• Скорость связи RS485: 9600-115200 бод
• Поддержка устройств RS485: до 16 узлов
• Индикация: светодиод "Питание", светодиод "Данные"
• Материал корпус: металл
• Размеры: 93.6 х 100.3 х 24 мм
• Степень пылевлагозащиты: IP31
• Монтаж: настенный, DIN-рейка, магнитное крепление (для магнитного крепления необходимы дополнительные аксессуары)
• Сертификация: CE/FCC
• Рабочая температура: -30°С ~ 65°С
• Температура хранения: -40°С ~ 85°С
• Вес: 250гр
• Комплектация
• Преобразователь RAK7431 х 1 шт
• Антенна SMA 433 МГц х 1 шт
• Блок питания 100 ~ 240В, 0.6А / 24 В, 0.3А х 1 шт
• Сетевые переходники (вилки) для блока питания: х 3шт
• Скоба для DIN-рейки х 1шт
• Винтовая клемма 6P6C RS485 х 1шт
• Шнур USB - Micro USB х 1 шт
• Набор крепления к стене х 1 шт

В наш век технологических революций, всё больше и больше устройств создаются полностью беспроводными, и массово применяются там, где проводной подход сложнее, дороже или вообще не целесообразен. Во многих случаях, развёртывание кабельных сетей среди промышленного оборудования - это весьма трудоёмкий процесс, нередко сопровождающийся значительными финансовыми затратами. Инновационных сетевые решения, такие как беспроводной модуль RAK7431, способны в значительной степени ускорить и экономически оптимизировать создание стабильных коммуникаций с хорошим качеством сигнала в условии крупных фабричных или заводских площадей, могут применяться для связи с удалёнными офисами или складами, использоваться в сельском хозяйстве. RAK7413 может быть задействован в проектах по созданию строительной автоматики, умных приборов учёта и наблюдения, инфраструктуры умного города, и так далее.

Устройство WisNode RAK7431 спроектирован и ориентирован на сети промышленного и производственного оборудования, использующие для связи стандарт RS485. RAK7431 способен преобразовывать данные протокола RS485 в беспроводные сообщения LoRaWan, и передавать их в облачный сервер через шлюз LPWAN. В свою очередь, облачные сервера могут связываться с модулем RAK7431 для двухстороннего обмена данными. Говоря простыми словами, модуль RAK7431 выполняет преобразование данных из проводной сети RS485 в беспроводную, и наоборот.

RAK7431 функционирует в безлицензионном частотном диапазоне EU433 (различные модели поддерживают разные частоты), и в рамках стандартных параметров, определённых открытой некоммерческой организацией LoRa Alliance. Дистанция приёма и передачи LoRa-сигналов на открытой местности может достигать 15 и более км. В промышленных случаях, когда на пути прохождения радиосигнала возникают серьезные препятствия, улучшенные характеристики частотной модуляции по технологии LoRa обладают качественным преимуществом по сравнению с обычными беспроводными системами. RAK7431 может адресовать до 16 сетевых узлов RS485. Механизм бесшовного двунаправленного преобразования LoRa-кадров позволяет в реальном времени управлять и отслеживать несколько устройств RS485.

Ключевые возможности

• Стек протоколов LoRaWan 1.0.3, поддержка спецификаций классов А, В и С
• Режим опроса, прозрачный или пакетный режим
• Облачное управление устройствами RS485
• Адресация до 16 устройств RS485
• Ультра-низкое энергопотребление (4мкА в режиме сна) и широкий диапазон температурной эксплуатации
• Диапазон входного напряжения от 8 до 48 вольт DC
• Возможность питания RS485-устройств через собственный выход напряжения
• Монтаж: настенный, DIN-рейка, магнитное крепление

Инновационная конструкция RAK7431

Преобразователь-мост RAK7431 сконструирован из раздельных модульных компонентов WisBlock, разработанных производителем RAKwireless. В будущем, принцип модульной сборки по технологии plug-and-play позволит проводить быструю модернизацию готового устройства или расширять его текущий функционал.

Компоненты, использованные при производстве RAK7431

• WisBlock Base RAK5005 - базовая плата
• WisBlock Core RAK4201- низкопотребляемый контроллер STM32L071 и приёмопередатчик SX1276 LoRa
• WisBlock IO RAK5802 - преобразователь RS485 Modbus в ТТЛ-импульсы для передачи по каналу LoRa

Cетевые приложения

Совместное использование LoRa-шлюза RAK7431 и облачной платформы управления RAK WisDM может послужить простым примером для решения задач в области реализации систем сбора и управления промышленными данными между конечными устройствами (end-to-end). Встроенный сервер LoRa, который входит в стандартную комплектацию любого шлюза RAK LoRaWAN, позволяет с лёгкостью реализовать передачу данных от конечного устройства на любой сервер приложений. Кроме того, интеграция MQTT обеспечивает высокий уровень безопасности и эффективности.

Режим опроса

RAK7431 WisNode Bridge Serial может работать в режиме опроса, отправлять инструкции опроса на узлы RS485, и преобразовывать возвращаемые данные в кадры LoRa, которые транслируются на сервер приложений с помощью шлюза.

В режиме опроса, последовательный мост WisNode RAK7431 может хранить до 32 запрашиваемых инструкций, с максимальной длиной каждой инструкции 128 байт. Интервал времени опроса и время ожидания могут быть настроены по требованию.

Информационные данные, получаемые от устройств RS485, и преобразованные в пакеты LoRa, RAK7431 может отсылать двумя способами: в прозрачном режиме и пакетном режиме.

• В прозрачном режиме, данные RS485 инкапсулируются в кадры LoRa как есть
• В пакетном режиме, данные RS485 инкапсулируются в кадры LoRa с добавлением заголовка и элементов верификации

Независимо от того, включен режим опроса или нет, сервер может активно отправлять команды опроса узлов RS485 через шлюз с помощью последовательного моста RAK7431 WisNode Bridge. Исходящие команды и возвращаемые данные также могут быть переданы в прозрачном или пакетном режиме.

Интерфейсы

Источник питания и конфигурационный интерфейс

Последовательный мост WisNode RAK7431 может получать собственное питание через встроенные 2-контактные DC-терминалы (Vin+GND) или встроенный порт Micro USB. Подаваемое на терминалы напряжение не должно выходить за пределы 8 ~ 48 В, потребляемая мощность устройства составляет 1Вт. Следует обращать внимание на полярность проводников при подключении, Vin соединяется с плюсовой стороной, GND - с минусовой стороной источника питания.

Интегрированный порт Micro USB также предназначен для питания устройства (5В / 500мА DC), и может быть использован для настройки рабочих параметров RAK7431 в программе RAK Serial Port Tool через проводное соединение с ПК. Параметр скорости обмена данными по последовательному COM-порту, по умолчанию установлен в 115200 бод. Программа содержит стандартный набор АТ команд, предназначенный для редактирования настроек RAK7431 WisNode Bridge Serial.

Интерфейс данных RS485

В процессе физического подключения к RS485-узлам, терминалы 485А и 485В интерфейса данных должны соединятся с соответствующими линиями А и В шины RS485, терминал GND также соединяется с линией GN устройств RS485. Пропускная способность шины RS485 для последовательного моста RAK7431 достигает 16 устройств. Терминал Vout из группы интерфейса данных может использоваться для питания устройств RS485 (доступно в режиме питания RAK7431 от внешнего блока питания, не USB). Уровень напряжения на выходе терминала Vout эквивалентен уровню входящего напряжения. Схема подключения

Виды монтажа RAK7431

Конструкция преобразователя RS485/LoRaWAN RAK7431 предусматривает три варианта монтажа устройства: настенный, на DIN-рейку, или при помощи магнитного крепления. Элементы крепления для настенного монтажа или монтажа на DIN-рейку входят в стандартную комплектацию устройства. Аксессуары магнитного монтажа приобретаются отдельно от устройства RAK7431.

Документация

1. Справочник АТ команд RAK7431 v1.1 (англ., PDF)