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01 物联网系统中为什么要使用LORA模块 物联网系统中使用LoRa模块的原因主要有以下几点： LoRa模块的技术优势 远距离通信：LoRa模块通过LoRa技术实现无线通信，LoRa技术具有超链接预算，能显著提高接收机的灵敏度，因此即使在较低的发射功率下也能实现较远的通信距离。这对于物联网系统中广泛分布的设备间通信尤为重要。 低功耗：LoRa模块设计为低功耗，适用于那些需要长时间运行但又不能频繁更换电池的设备。低功耗特性有助于延长设备的续航时间，降低维护成本。 低数据速率：虽然LoRa的传输效率略有牺牲，但其低数据速率特性适用于物联网中大量不需要高传输速率的数据传输场景。这种特性使得LoRa模块在物联网应用中更加经济高效。 02 LoRa模块在物联网系统中的应用场景 智能城市：在智能城市领域，LoRa模块可用于智能抄表、环境监测、智能停车等场景。通过LoRa网络，城市管理者可以实时获取各类设备的状态信息，从而实现对城市的智能化管理和控制。 农业物联网：在农业领域，LoRa模块可用于土壤湿度监测、作物生长监测等场景。通过远距离、低功耗的通信方式，农民可以方便地获取农田的实时数据，从而进行科学的农业生产管理。 工业物联网：在工业领域，LoRa模块可用于工厂自动化、设备监控等场景。通过LoRa网络，企业可以实现对生产设备的远程监控和管理，提高生产效率和安全性。 通信距离，数量与场景关系 远距离大数量： 密集建筑环境要覆盖多栋，或空旷环境下千米级的情况属于远距离，一个网关下属节点超过200属于大数量，如能耗集抄，智慧农业，调光路灯。这种条件下应尽量采用轮询的方式，码分多址和频分多址的方式来避免相互干扰，这是对信道利用率最高的方式，但实时性不高。 近距离大数量： 可视见或在普通建筑内同一层属于近距离，Semtech 针对室内应用场景也在 sx126x 中新增了扩频因子5和6，具有较高的通信速率，通信速率较高的话，监听避让和 RTS-CTS 机制也较为有效，数量大的情况结合合理的组网策略也可以满足应用要求。 远距离小数量： 一般有些工业场景如油田，电站会有这种场景，数据量不大，但是很分散，这种场景一般不考虑产品美观小巧，选用高增益天线，调整馈线阻抗匹配，高扩频因子低编码率来适应场景。 03 LoRa模块与其他通信技术的比较 与其他无线通信技术相比，LoRa模块在物联网系统中具有独特的优势。例如，与蓝牙和WiFi相比，LoRa模块具有更远的通信距离和更低的功耗；与ZigBee相比，LoRa模块在传输距离和穿透能力上更具优势。因此，在物联网系统中选择LoRa模块可以更好地满足长距离、低功耗的通信需求。 综上所述，物联网系统中使用LoRa模块是因为其具备远距离通信、低功耗和低数据速率等技术优势，适用于各种物联网应用场景。通过LoRa模块的应用，物联网系统可以更加高效地实现设备间的互联互通和数据传输。 本文会再为大家详解无线通信器件家族中的一员——LORA模块 04 LoRa简介 LoRa是semtech公司开发的一种低功耗局域网无线标准，其名称“LoRa”是远距离无线电（Long Range Radio），它最大特点就是在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远，实现了低功耗和远距离的统一，在同样的功耗下比传统的无线通信射频通信距离扩大 3-5 倍。 05 LoRa 与其它无线技术对比 组网方式 基于 LoRa 网关 基于蜂窝网 基于 Zigbee 网关 基于无线路由器 基于 Mesh 网关 部署方式 节点 + 网关 节点 节点 + 网关 节点 + 路由器 节点 传输距离 远距离 城镇：2-5KM 郊区: up to 15KM 远距离 一般 10KM 以上 短距离 10-100M 短距离| 50M 短距离 10-100M 单网节点容量 约 6 万，实际受网关信道数量，节点发包频率，数据包大小约束，一般有 5000左右节点 约 20 万 理论 6 万，受实际网络限制，一般 200-500个 约 50个 理论 6 万个，一般有 2000 个左右 电池续航 理论约 10 年/AA电池 理论约 10 年/AA电池 理论约 2 年/AA电池 数小时 理论约 2 年/AA电池 成本 模块约 5$ 模块约 5-10$ 模块约 1-2$ 模块约 7-8$ 模块约 <1$ 传输速度 0.3-50kbps 理论 160k-250kbps,一般小于 100kbps 理论 250kbps,一般小于 100kbps 2.4G: 1-11M 5G: 1-500M 1M-2M 网络延时 依赖于频率，扩频因子，编码率等 6-10s <1s <1s <1s 适合领域 LPWAN 智慧路灯 智慧建筑 智慧农业 … LPWAN 智慧城市 智能抄表 … 智能家居 小范围传感器 室内覆盖 常用于室内场景 智能家居 智慧楼宇 室内覆盖 06 LoRa 的优势和劣势 优势： 通讯距离远，+22dBm 功率放大器和超过-148dBm 的高灵敏度使得 LoRa 可以在复杂的环境中通信。 150–960MHz 的频率范围加上 5到 12 的扩频因子可以相互组合成互不干扰的多信道通信。 低功耗，小于 120mA 的发射电流和小于 10mA 的接收电流可以保证同样电池下待机更久。 劣势： 在高扩频因子下发射速率慢，例如扩频因子 11 带宽 250k 发射 100 字节大约需要 1 秒。 在高扩频因子下由于发射速率慢，所以发射时间长，耗能更多；占用信道时间长，增加冲突的可能性。 LoRa 帧结构 LoRa 帧分为两种，分别为固定长度和可变长度。区别在于固定长度的帧则不存在 Header 域。 07 LoRa 常用公式 符号速率 (发送信号为恒包络信号，每赫兹每秒发送一个码片) Rs = BW / (2^SF) Rs：符号速率； BW：带宽；SF：扩频因子 传输时间 ToA = ( (2^SF) / BW ) * Nsymbol SF：扩频因子；BW：带宽；ToA：空中传输时间，单位为毫秒；Nsymbol：符号数 不同的调制参数，符号数计算的方式也不同。 08 LoRa 带宽 增加信号带宽可以使用更高的数据速率，因此会减少传输时间，代价是降低了接收灵敏度。LoRa 调制解调器工作在中心频率的一个可编程的带宽中。 LoRa 带宽支持以下设置： 09 LoRa 收发数据缓冲区 (双向 FIFO) LoRa 内部的收发缓冲区大小为 256 字节，如果设备工作在半双工模式下，则可以收发独占 256 字节；如果工作在全双工模式，则收发共享 256 字节(一般做法是各自占 128 字节)。 10 SPI 时序图 (LoRa 端为 Slave, SPI_Mode=0x00) 11 注意事项 活动信道检测 (CAD) CAD 模式下接收机周期性检测信道中的前导码，如果发现前导码则唤醒进入接收模式，CAD 的周期应短于前导码发射时长，发送者前导码发送的越短接收机越要频繁的检测，要想降低检测频率则需要发送很长的前导码，需要根据应用场景权衡。 组网 LoRa 一般为星型网络连接，为了增加网络容量和改善通信质量，一般会吧一个网关下属的节点分配为多个频率或多个扩频因子，sx126x 和 sx127x 同一时间只能监测一个信道，有网关专用芯片 sx1301，可以同时监控 8 个频率下的 6 个扩频因子，相当于同时监控 48 个信道，但是价格昂贵。在智能家居场景下网关可以采用两个 sx126x 来替代，通过将数据帧根据上下行，根据功能和重要程度区分为多个信道，结合 RTS (request to send) -CTS (Clear to send) 机制可以避免拥塞，具体策略可以根据需求再详细定。 网关信道 网关信道选择配置文件，基准频率是471.4MHz，下面8个分别是频率的偏移量，可以知道网关能同时监听8个不同的信道。 网关负载 一般情况下，LoRa物联网络采用的是LoRaWAN协议，从而其组网方式一般采用的是协议中的星形拓扑网络，星形拓扑网络示意图如图所示。 星形拓扑结构 从上图中可以看出，该组网方式属于单跳网络，传感器终端与网关直接通信，再由网关将数据透传至服务器。在这个网络架构中，LoRa网关是一个透明传输的中继，连接终端设备和后端中央服务器。终端设备采用单跳与一个或多个网关通信，所有的节点与网关之间均是双向通信。 星型拓扑结构的优点是:网络结构简单,组网容易,方便管理与控制,网络延迟短,传输误码率低.。星型拓扑结构的主要缺点是：由于采用中央节点集中控制，因而资源共享能力差，而且一旦中央节点出现问题,将导致整个网络瘫痪。然而，在地质灾害监测应用领域，或是监测范围覆盖广泛，或是安装环境复杂危险、或是两者兼具，因此一旦出现网络瘫痪，常常需要耗费大量的人力物力进行设备的维护，这就在相当程度上增加了监测成本、也降低了监测效果的持续性与稳定性。 因为星形组网里网关是最重要的一环，如果网关超负荷，那么整个网络系统将瘫痪，所以要重点关注网关的负载量，也就是单网关能容纳的节点数量。 论值 假设单个网关每天最多可以接收a个数据包，每个节点的应用发包频率是每小时b个数据包的话，那么，单个网关最多可以容纳的节点的数目的理论值的计算式如下： S=a/(24*b)。 比如，单个LoRaWAN网关如果搭载一个SX1301芯片的话，其每天最多可以接收150万个数据包，如果应用发包频率是每小时1包的话，那么理论上该LoRaWAN网关可以接入的节点的数目 S = 1500000/(24*1) = 62500个。 实际值 单个网关可以容纳的节点的数目的实际值比理论值的计算要复杂的多。对于确定的某个网关来说，其每天最多可以接收的数据包也是确定的，难就难在每个节点到底每天发多少个包。 在同一个应用场景下，我们每天需要该节点发送的总的数据长度是确定的，但是，确定长度的数据到底要以怎样的封包长度、发送速率来发送，就不确定了。封包长度如果不同，势必需要发送的包的数量也就不同。 比如，在不同的信号强度下，所用到的扩频因子SF也不同，那么，能发送的数据的长度也就不同，每次能发送的数据的长度不同就会导致需要分成的包的数量也不相同，从而导致即使使用同样的网关、同样的节点，但在节点的不同业务模式下，也会出现单个网关容纳节点的最大数目并不相同的情况。 对于有8个信道的网关来说，在没有LBT(发包前监听信道)的前提下，具体的计算公式为： 信道容量（即节点数量）S=8T/2et0 其中，8代表8个信道，T代表发送间隔，跟封包长度、速率有关系，1/2e 是基本Aloha算法最大吞吐量，e是常数，等于2.718，t0代表单包的ToA（Time on Air）。 在10字节负载的前提下，速率与ToA的关系如下表所示。 举一个例子，假如使用SX1301芯片，在没有LBT(发包前监听信道)的情况下，并且平均每个包空中飞行时间t0=100ms（因此t0=0.1s），平均每个包一分钟发一次（因此T=60s），那么可以容纳多少这样的平均节点呢？S=8*60/(2*2.718*0.1)=883 ，因此，可以容纳883个节点。 而且，采用不同算法，也会导致最大吞吐量的变化，从而引起理论容量的变化。 比如，如果前提条件修改成每个节点都带有LBT功能，采用时隙Aloha算法而不是之前的基本Aloha算法来评估，则由于算法不同，导致最大吞吐量不同，此时最大吞吐量是1/e，因此信道容量（即节点数量）S=8T/et0 ，从而 ，则理论容量增加一倍，即883*2=1766个节点。 LoRa模块信道 由以上网关设置可以知道，与网关通讯需要和网关处于同一频段，本节点通过配置可使用全频段，但为了与网关匹配，将几点信道设置为CN470中国频段的信道1（470.5MHz）。需要将模块设置为跳频模式，即终端联网模式，然后再配置接收及发送频率符合网关的信道范围，如图，将LoRa模块信道配置为470.5MHz。 首先使用中国地区频段CN470： 其次固定通讯频率为信道1： 节点入网 设备为了与服务器通讯并加入LoRaWAN网络，需要将设备独一无二的注册信息填入服务器，用于服务器对节点进行判认，使被允许的设备入网，这个过程就叫节点入网或者说时设备激活。通常有两种激活设备的方式。一种是OTAA (Over-The-Air Activation) 激活方式也叫空中激活方式，是在部署设备或者重置设备时使用的激活方式。另一种是ABP入网方式 (Activation By Personalization)也叫作独立激活方式，这种入网方式的特点是设备的初始化和激活是一并完成的。 在激活之后，终端设备会将DevAddr（节点地址），AppEUI（应用程序ID），NwkSKey (网络安全密码)，AppSKey (应用安全密码)存储在自己的运行空间内。 12 Lora模块介绍 LoRa模块为基于LPWAN的远距离无线通信模块，支持LORAWAN标准协议，串口数据透传双向通讯，主要应用在智能抄表、智慧路灯、智慧农业、智能停车、智能安防等领域。LoRa技术具有远距离、低功耗、多节点、低成本的特性基于LoRaWAN的网络能够提供安全的数据传输距离远的双向通信，并且用最少的网络基础设施覆盖城市区域，LoRa技术在智慧农业、智慧建筑、智慧物流等多种应用场景中都将得到广泛应用。 LoRa所拥有频段 915 MHz：在美国，有功率限制，没有占空比限制； 868 MHz：在欧洲； 433 MHz：在亚洲。中国目前LoRa组网频段:470-510MHz。 模块分类 以华普为Lora模块为例，Lora模块分为：Lora SPI模块，Lora 透传模块，Lorawan模块 模块选型 我们可以从以下五种方面对LoRa模块进行考量。 终端LoRa应用方案 LoRa数据传输是无线核辐射监测系统的第二个环节，选定合适的探测设备后，将探测设备与终端连接，将前端探测设备测量的数据传输至终端中，当需要更新数据时，网关发送Beacon信号，Lora模块和终端继而被唤醒，有一段Ping slot接收窗口接收到来自服务器的信息，接收到信息后，节点被唤醒，继而发送数据至网关和服务器 设备唤醒 当服务器需要更新数据时，向网关发送信号，网关再向LoRa模块发送唤醒信号，继而通过MCU唤醒终端设备。具体终端通讯连接图和空中唤醒流程图如图。 唤醒流程图 数据发送 LoRa数据传输是无线核辐射监测系统的第二个环节，选定合适的探测设备后，将探测设备与终端连接，将前端探测设备测量的数据传输至终端中，当需要更新数据时，网关发送Beacon信号，Lora模块和终端继而被唤醒，有一段Ping slot接收窗口接收到来自服务器的信息，接收到信息后，节点被唤醒，继而发送数据至网关和服务器。 终端硬件组网 13 缩写 缩写 全称 含义 ACR Adjacent Channel Rejection 邻道拟制 β Modulation Index 调制指数 BER Bit Error Rate 误码率 BR Bit Rate 比特率 BT Bandwidth-Time bit period product - BW BandWidth 带宽 CAD Channel Activitiy Detection 信道活动检测 CPOL Clock Polarity 时钟极性 CPHA Clock Phase 时钟相位 CR Coding Rate 编码率 CW Continuous Wave 连续波 POR Power On Reset 上电复位 DIO Digital Input / Output 数字 IO DSB Double Side Band 双边带 FEC Forward Error Correction 前向纠错 FSK Frequency Shift Keying 频移键控 GFSK Gaussian Frequency Shift Keying 高斯频移键控 GMSK Gaussian Minimum Shift Keying 高斯最小移位键控 IF Intermediate Frequencies 中频 DC-DC Direct Current to Direct Current converter 直流-直流电压转换 LDO Low-Dropout 低压差线稳压器 LDRO Low Data Rate Optimization 低数据速率优化 LFSR Linear-Feedback Shift Register 线性移位寄存器 LNA Low-Noise Amplifier 低噪放 LO Local Oscillator 本地震荡器 NRZ Non-Return-to-Zero 不归零编码 OCP Over Current Protection 过流保护 PA Power Amplifier 功放 PER Packet Error Rate 包错误率 RFO Radio Frequency Output 射频输出 SF Spreading Factor 扩频因子 SNR Signal to Noise Ratio 信噪比 TCXO Temperature-Compensated Crystal Oscillator 温度补偿晶体振荡器 XOSC Crystal Oscillator 晶体振荡器 RSSI Received Signal Strength Indicator 接收信号强度指示器 ADR Adaptive Data Rate 自适应数据速率 AFA Adaptive Frequency Agility - LBT Listen Before Talk 对讲前监听 SSL Secure Socket Layer 安全套接字层 14 供应商A：华普微 1、产品能力 （1）选型手册 （2）主推型号1：RFM68LC 对应的产品详情介绍 RFM68LC 是一款基于 Semtech LLCC68 收发器芯片开发的超低功耗、高性能、适用于各种 150MHz 至 960MHz 长距离无线应用的 LoRa 收发模块。RFM68LC 的高度集成化，可以简化系统设计中所需的外围 器件，高达+22dBm 的发射功率以及-129dBm 的接收灵敏度可以极大地优化无线应用的链路性能。RFM68LC 在-129dBm 接收灵敏度的工作条 件下，电流损耗仅为 8.8mA，如果工作在超低功耗接收模式下，还可 以进一步降低电流损耗。RFM68LC 还支持 Duty-Cycle 运行模式，信道侦听，高精度 RSSI，上电复位等功能，使得客户的应用设计更加 灵活，更容易实现产品的差异化。 LoRa收发模块RFM68LC应用范围 自动抄表、家居安防及楼宇自动化、ISM 波段数据通讯、工业监控及控制、安防系统、遥控应用、智能仪表、供应链与物流、智能农业、智慧城市、零售业、资产跟踪、智慧路灯、智能停车、环境监测、健康监测 硬件参考设计 研发设计注意使用事项 1、 LORA板载天线与主板铺铜间距需要保持3mm以上，π型电路走线线宽需要保持一致 2、a为保证天线性能，调试射频电路，做50欧姆阻抗匹配，测试天线辐射功率。详见：AE23080260测试方案 LORA PCB天线测试方案库沉淀项目 3、LORA模块接口电平为3.3V, 如主控接口电平为3.3V，可以直接连接无需电平转换，例如：芯海GS32L010, 否则需要增加电平转换电路,如AM430EV5,IO接口电平为1.8v,需增加电平转换电路。 核心料（哪些项目在用） 奇迹物联测温终端项目、奇迹物联压力检测终端项目、奇迹物联Lora开源网关项目 本文章源自奇迹物联开源的物联网应用知识库Cellular IoT Wiki，更多技术干货欢迎关注收藏Wiki： Cellular IoT Wiki 知识库(https://rckrv97mzx.feishu.cn/wiki/wikcnBvAC9WOkEYG5CLqGwm6PHf)

01 物联网系统中为什么要使用电量计量模块 物联网系统中使用电量计量模块的原因主要体现在以下几个方面： 1、精确计量与监控 精确计量：电量计量模块能够精确测量电力消耗，包括电流、电压、有功功率、无功功率、电能等参数，为物联网系统提供准确的电量数据。 实时监控：通过电量计量模块，物联网系统可以实时监控电力使用情况，及时发现异常或故障，提高电力系统的稳定性和可靠性。 2、能源管理与优化 能耗分析：电量计量模块提供的数据是能耗分析的基础，通过数据分析，可以了解各设备的能耗情况，找出节能潜力，制定节能措施。 负载管理：根据电量计量模块的反馈，物联网系统可以智能调整负载分配，避免过载导致的能源浪费和设备损坏，实现能源的优化利用。 3、合理计费与收费 公共事业计费：对于公共事业单位而言，电量计量模块提供的数据是合理计费的重要依据，确保用户按照实际用电量支付费用，维护公共事业的正常运营。 用户费用管理：对于用户而言，电量计量模块使他们能够清晰了解自己的用电情况，合理规划用电，避免不必要的浪费和额外费用。 4、智能家居与工业自动化 智能家居：在智能家居系统中，电量计量模块可集成在各类家电中，实现电能的计量、统计和监测等功能，提高家居生活的智能化水平。 工业自动化：在工业生产中，电量计量模块可用于监测和控制电力消耗，实现电能的准确计量和分析，为企业节能降耗提供参考依据。 5、政策支持与市场需求 政策支持：随着智能化生活的需求增加以及政策的推动，智能电表和电量计量模块等智能设备得到了广泛应用。政府制定的阶梯定价策略等政策措施也促进了电量计量模块在物联网系统中的普及。 市场需求：物联网技术的快速发展和普及使得电量计量模块在电力信息化、智能电网、工业自动化等领域的应用需求不断增加。 6、具体应用场景 单向低压电量计量模块在多个领域都有广泛的应用，特别是在需要精确计量低压电能的情况下。以下是几个主要的应用场景： 居民家庭用电计量 ： 单向低压电量计量模块能够准确计量家庭用电的消耗情况，帮助居民了解和控制自己的用电行为，从而节约能源和降低电费支出。 商业场所用电监测 ： 在商店、餐厅、办公楼等商业场所，单向低压电量计量模块可以实时监测用电情况，为管理者提供数据支持，便于制定节能措施和优化能源使用。 工业设备用电统计 ： 在工业生产线上，单向低压电量计量模块可用于统计设备的电能消耗情况，帮助企业掌握生产过程中的能源消耗，优化生产流程和降低生产成本。 能源管理与分析 ： 单向低压电量计量模块可以收集大量的电能数据，为能源管理系统提供基础数据。通过对这些数据的分析，可以找出能源消耗的高峰期和低谷期，为能源规划和调度提供依据。 电力需求侧管理 ： 在电力需求侧管理中，单向低压电量计量模块可以帮助用户了解自身的用电模式和需求，从而合理安排用电计划，减轻电网负荷，提高电力系统的运行效率。 智能电网建设 ： 随着智能电网的发展，单向低压电量计量模块作为智能电网的重要组成部分，可以实现远程抄表、实时监测、数据分析等功能，为电网的智能化管理提供有力支持。 综上所述，物联网系统中使用电量计量模块的原因主要包括精确计量与监控、能源管理与优化、合理计费与收费、智能家居与工业自动化以及政策支持与市场需求等方面。这些原因共同推动了电量计量模块在物联网系统中的广泛应用和发展。 本文会再为大家详解电量计量器件家族中的一员——电量计量模块 02 电量计量模块的定义 单相电能计量模块是用于测量单相交流电能的一种电子设备，通常由电能表、电压互感器、电流互感器、采集模块等组成。它能够将电能转换成数字信号输出，并可通过数据接口上传到上位机进行数据分析和处理等操作。单向低压电量计量模块是一种专门用于测量低压交流电能的电子设备。它主要由电能表、电压互感器、电流互感器以及采集模块等核心组件构成。此模块的核心功能是将低压电能转换成数字信号输出，这样就可以通过数据接口上传到上位机，方便进行后续的数据分析和处理等操作。 03 电量计量模块的工作原理 单相智能电表工作原理简述本产品由计量芯片、高速数据处理器、实时时钟、数据接口等设备组成。在高速数据处理器的控制下，通过计量芯片准确获得电网运行各实时参数，并依据相应费率等要求对数据进行处理，其结果保存在数据存储器中，并随时向外部接口提供信息和进行数据交换，其原理框图如下图所示。 电能计量模块通常包括电流互感器（CT）和电压互感器（VT），它们用于将电流和电压转化成可测量的信号。CT和VT分别将高电流和高电压转化成适合测量的低电流和低电压。这样可以使得电能计量模块能够处理和测量这些信号。 一旦电流和电压信号经过转化，它们将被输入到计量芯片或电能表芯片中进行电能的计量。计量芯片通过在一定时间内测量电流和电压信号的波形和数值，可以计算出电能的消耗。 具体来说，电流和电压信号将被用于计算功率（P），功率即为电流乘以电压。然后，这些功率值会被积分，即在一定时间内将功率值相加，从而得到消耗的电能。此积分值将以特定的单位（一般为kWh）记录下来，并用于计量和统计电能的使用情况。 电量计量模块准品如需要测试超过额度电流的更大电流量程的直流或交流电流或功率，此模块可以外置各种量程的直流锰铜（100A/75mv，200A/75mv，300A/75mv）或者交流开口互感器（150A，250A，500A等）。电流的采样原理一般采用电流互感器与锰铜分流器两种方式，其中： 电流互感器： 对于数字化仪表，采样的信号一般为毫安级（0-5V、4-20mA等）。微型电流互感器二次电流为毫安级，主要起大互感器与采样之间的桥梁作用。 微型电流互感器也有人称之为“仪用电流互感器”。（“仪用电流互感器”有一层含义是在实验室使用的多电流比精密电流互感器，一般用于扩大仪表量程。） 电流互感器与变压器类似也是根据电磁感应原理工作，变压器变换的是电压而电流互感器变换的是电流罢了。电流互感器接被测电流的绕组（匝数为N1），称为一次绕组（或原边绕组、初级绕组）；接测量仪表的绕组（匝数为N2）称为二次绕组（或副边绕组、次级绕组）。 电流互感器一次绕组电流I1与二次绕组I2的电流比，叫实际电流比K。电流互感器在额定电流下工作时的电流比叫电流互感器额定电流比，用Kn表示。 Kn=I1n/I2n 电流互感器（Current transformer 简称CT）的作用是可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。如变比为400/5的电流互感器，可以把实际为400A的电流转变为5A的电流。 锰铜分流器： 锰铜分流器就是采用锰铜材料制作的一个小电阻，该电阻用于电流信号的取样，当通过将电流时，会在两端产生的压降般在额定输入时一般标准化为75MV，这一数值的压降大小可由欧姆定律表示。压降信号就可以作为采样小信号通过放大电路等处理之后送入ADC、计量芯片等器件进行采样。 但不同于互感器的间接采样，由于是直接采样，在很多电,路中需要进行其他电路部分的隔离外理，由干材料具有低温度系数，减少了环境温度变化引起精度变化。 电子工程师在计量芯片设计计量产品的时候，经常会碰到要为不同的电流规格产品选取不同的取样电阻的情况，针对这些需求，特整理出以下计算方法，方便大家根据需要自己计算需要的值。以下计算仅适用于使用锰铜分流器作为电流采样器件的产品， 锰铜采样电阻的确定必须同时遵循两个条件： 条件1：R(锰铜)的选择必须确保1.5倍I(max)条件下，功率不超过2W（避免发热）。 举例说明： 设计一款新的单相计量产品，选用了锐能微的RN8209C\D\G计量芯片，产品设计电流量程为5（60）A，采用锰铜分流器取样，取样设计在A通道PGAIA ，则锰铜分流器取样电阻的阻值计算如下： 接线示意图： 04 电量计量模块的选型参数 单相电量计量模块的选型参数主要包括以下几个方面： 电压量程 ：一般单相电是民用电220V，所以电压量程应选择适合220V的规格。一些产品可能还提供100V、380V等可选量程，以适应不同的应用需求。 电流量程 ：电流量程的选择取决于实际电流的大小。常见的电流量程有5A、50A、100A等可选，外接开口电流互感器型号也可选。 信号处理 ：模块应采用专用计量芯片进行信号处理，以确保测量的准确性和稳定性。 过载能力 ：模块应具有一定的过载能力，以应对可能的瞬间电流或电压过载情况。例如，过载能力为1.2倍量程可持续，瞬间(<20ms)电流5倍，电压1.5倍量程不损坏。 输入阻抗 ：电压通道的输入阻抗也是一个需要考虑的参数，应确保符合实际应用的需求。 此外，还需要考虑以下因素： 通讯接口 ：选择适合的通讯接口类型，如RS485或Uart TTL串口输出等，以满足数据传输和远程控制的需求。 通讯协议和数据格式 ：确保所选模块支持常用的通讯协议和数据格式，以便于数据的读取和处理。 计量数据输出 ：模块应能够输出电压、电流、功率、功率因数、频率、电量等多个电参量，以满足不同应用场景的需求。 最后，还需要考虑模块的稳定性和可靠性，包括准确度等级、抗电磁干扰能力、环境工作条件等因素。 综上所述，在选择单相电量计量模块时，需要综合考虑电压量程、电流量程、信号处理、过载能力、输入阻抗等选型参数，并结合实际应用需求进行选择。同时，还需关注模块的通讯接口、通讯协议、数据格式以及稳定性和可靠性等方面。 05 电量计量模块的使用注意事项 单向低压电量计量模块在使用时需要注意以下事项，以确保其准确、稳定地运行，并满足实际应用需求： 安装与接线 ： 严格遵循模块的安装指南和接线图，确保正确连接电压和电流信号线，避免接错相序。 使用合适的电缆和接线端子，确保接线牢固可靠，避免松动或接触不良。 工作环境 ： 将模块安装在干燥、通风、无腐蚀性气体的环境中，避免暴露于高温、高湿或强电磁干扰的场所。 避免模块受到机械冲击和振动，以免影响其正常工作和测量精度。 电源供应 ： 确保模块的电源供应稳定可靠，避免电源电压波动或断电对模块造成影响。 注意模块的电源接线，避免接反或短路，以免损坏模块或引发安全事故。 参数设置与校准 ： 根据实际应用需求，正确设置模块的参数，如电压量程、电流量程、通讯协议等。 定期对模块进行校准，确保其测量精度符合标准要求。使用标准设备和方法进行校准，并记录校准结果。 通讯与数据传输 ： 确保模块的通讯接口与上位机或数据采集系统兼容，正确配置通讯参数。 在数据传输过程中，注意数据的完整性和准确性，避免数据丢失或错误。 维护与保养 ： 定期对模块进行清洁和维护，保持其表面清洁无尘。 检查模块的散热情况，确保其散热良好，避免过热影响性能。 安全注意事项 ： 在安装、接线和维护过程中，务必遵守安全操作规程，避免触电或其他安全事故的发生。 注意模块的绝缘性能，确保设备外壳接地，防止电气安全问题。 注意使用期限 ： 留意模块的使用期限，及时更换老化的模块，确保计量准确性和系统稳定运行。 06 供应商A：艾锐达光电 1、产品能力 （1）选型手册 （2）主推型号1：IM1253B 对应的产品详情介绍 产品概述 采集单相交直流电参数，包括电压、电流、有功功率、功率因数（仅交流）、频率（仅交流）、电能、温度等多个电参量，信息全； 通信规约采用电力行业通用标准 DL/T 645-2007 以及标准 Modbus-RTU 规约(二选一)，兼容性好，更方便通讯及开发； 电能数据掉电保护； 三防漆涂覆，无铅加工工艺。 电量存储空间大，电量存满后翻转重新开始计量； 产品已取得 RoHS 报告、计量院测试报告。 满足《JJG1148-2018 电动汽车交流充电桩计量检定规程》中相关计量要求。 满足《QZTT2301.4-2018 基站智能动态监控单元（FSU）技术要求第 4 部分：微站型》中相关计量要求。 技术参数 目前，公司 IM 系列交直流计量模块已经在交直流充电桩、智能家居、动环监控 FSU、智能安防、照明监控、智能园区、数字机房、能耗管理、电池监控等领域广泛应用，得到各行业标杆企业的采用和认可。此模块可方便嵌入应用于路灯监控、智能家居、智能家电、节能改造、智能用电管理、安防监控、设备能耗监测等诸多行业，是迈入物联网时代的重要配套模块。 硬件参考设计 本文章源自奇迹物联开源的物联网应用知识库Cellular IoT Wiki，更多技术干货欢迎关注收藏Wiki： Cellular IoT Wiki 知识库(https://rckrv97mzx.feishu.cn/wiki/wikcnBvAC9WOkEYG5CLqGwm6PHf)

物联网系统中为什么要使用ZigBee 模块 在物联网系统中使用Zigbee技术的原因主要可以归纳为以下几点： 1、低功耗 Zigbee技术具有极低的功耗特性。由于其传输速率低，发射功率小，并且支持休眠模式，Zigbee设备在待机状态下可以非常省电。这使得Zigbee设备在物联网应用中，尤其是需要长时间运行且不易更换电池的场景下（如智能家居、环境监测等），具有显著的优势。 2、低成本 Zigbee模块的初始成本相对较低，并且随着技术的成熟和普及，成本有望进一步降低。此外，Zigbee协议是免专利费的，这进一步降低了Zigbee技术的使用成本。对于物联网系统的大规模部署而言，低成本是一个重要的考虑因素。 3、高可靠性 Zigbee技术采用了多种机制来确保数据传输的可靠性。例如，MAC层采用了完全确认的数据传输模式，每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。如果传输过程中出现问题，可以进行重发。此外，Zigbee还提供了基于循环冗余校验（CRC）的数据包完整性检查功能，以及支持鉴权和认证的AES-128加密算法，确保了数据传输的安全性和完整性。 4、大网络容量 Zigbee网络支持大量的设备连接。一个星型结构的Zigbee网络最多可以容纳254个从设备和一个主设备，而一个区域内可以同时存在最多100个ZigBee网络。这种大网络容量的特性使得Zigbee技术非常适合于需要连接大量设备的物联网场景。 5、自组网能力 Zigbee技术具有强大的自组网能力。在网络中，每个Zigbee设备都可以作为路由器或协调器，自动寻找并连接其他设备，形成一个互联互通的网络。这种自组网能力使得Zigbee网络在部署和维护上更加灵活和便捷。 6、广泛的应用领域 Zigbee技术广泛应用于物联网和各种嵌入式应用中，如家庭自动化、无线传感器网络、烟雾和入侵者警报、楼宇自动化等。这些应用场景对低功耗、低成本、高可靠性和大网络容量的需求与Zigbee技术的特点相契合。 具体应用如下： 智能家居 ZigBee模块在智能家居领域的应用非常广泛。通过ZigBee技术，可以将家中的各种智能设备（如智能灯泡、智能插座、智能门锁、智能安防系统等）连接起来，形成一个统一的智能家居网络。用户可以通过手机APP或语音助手等设备远程控制这些设备，实现智能家居的自动化和智能化管理。例如，通过ZigBee模块，用户可以远程控制智能灯泡的开关和亮度调节，或者实时监控家中的安全状况。 智能医疗 在智能医疗领域，ZigBee模块也被广泛应用。通过将ZigBee模块嵌入到医疗设备中，可以实现医疗设备的无线连接和数据传输。这不仅可以提高医疗设备的使用效率，还可以方便医生对患者进行远程监控和诊断。例如，在远程医疗系统中，ZigBee模块可以将患者的生理参数（如心率、血压等）实时传输给医生，以便医生及时做出诊断和治疗决策。 智能电网 智能电网是ZigBee模块应用的另一个重要领域。在智能电网中，ZigBee模块可以用于电力负荷监测、电表读数、电力设备管理等方面。通过ZigBee网络，电力公司可以实时监控电网的运行状况，及时发现并解决潜在问题。同时，ZigBee模块还可以帮助用户实现家庭用电的智能化管理，如通过智能电表实时监测家庭用电量，并根据需要调整用电计划以节约能源。 智慧校园 在智慧校园建设中，ZigBee模块也发挥着重要作用。通过ZigBee网络，学校可以实现对学生考勤、门禁、校园安全等方面的智能化管理。例如，在门禁系统中嵌入ZigBee模块，可以实现对学生进出校园的实时监控和记录；在图书馆等场所使用ZigBee模块进行图书管理，可以方便读者借阅和归还图书。 智能交通 智能交通领域也是ZigBee模块的一个重要应用方向。通过ZigBee网络，可以实现对路况监测、电子警察管理、车辆排污监测等方面的智能化管理。例如，在智能交通信号灯系统中使用ZigBee模块，可以实现信号灯之间的无线连接和数据传输，从而提高交通信号控制的智能化水平；在车辆排污监测系统中使用ZigBee模块，可以实时监测车辆的排放情况并采取相应的环保措施。 工业自动化 工业自动化是ZigBee模块的传统应用领域之一。在工业自动化领域中，ZigBee模块可以用于各种工业设备的无线连接和数据传输。通过ZigBee网络，可以实现对工业设备的远程监控和控制，提高生产效率和安全性。例如，在工业自动化生产线中使用ZigBee模块进行设备间的无线通信和数据传输，可以实现生产线的自动化控制和优化调度。 农业自动化 在农业领域，ZigBee模块的应用也越来越广泛。通过ZigBee网络，可以实现对农田环境参数的实时监测和调控（如土壤湿度、温度、光照强度等），从而提高农作物的产量和质量。同时，ZigBee模块还可以用于农业设备的无线连接和控制（如智能灌溉系统、智能温室等），实现农业生产的智能化和自动化管理。 综上所述，物联网系统中使用Zigbee技术的原因主要包括低功耗、低成本、高可靠性、大网络容量、自组网能力以及广泛的应用领域。这些优势使得Zigbee技术在物联网领域具有广泛的应用前景和重要的应用价值。 本文会再为大家详解无线通信模块家族中的一员——zigbee模块。 zigbee模块的定义 ZigBee，也称紫蜂，是一种低速短距离传输的无线网上协议，其底层采用IEEE 802.15.4标准规范的媒体访问层与物理层。ZigBee技术的主要特点和优势可以归纳如下： 定义：ZigBee是一种新型的无线通信技术，专为短距离、低功耗、低数据速率的无线数据传输而设计。 名称由来：ZigBee这个名字的灵感来源于蜂群的交流方式，蜜蜂通过Z字形飞行来通知同伴发现的食物位置、距离和方向等信息，ZigBee联盟便以此命名这一无线通信技术。 zigbee模块的原理 1、协议栈组成 ZigBee的协议栈从下到上主要包括以下几个层次： 物理层（PHY）：负责处理无线电硬件之间的实际通信，包括发送和接收原始比特流，实现无线电频道的选择等操作。 媒体访问控制层（MAC）：负责节点之间的通信接入和碰撞避免，也负责数据包的组装和解组装，包括确认机制和加密处理。 网络层（NWK）：负责路由和设备发现等功能，也负责创建、管理和维护网络。这一层决定数据包的传输路径，并在网络拓扑发生变化时进行路径的更新。 应用层（APL）：包括应用支持子层（APS）和ZigBee设备对象（ZDO）。应用支持子层负责匹配和转发数据包，ZigBee设备对象则负责设备和服务发现，以及安全设置等高级功能。 2、网络特性 自组织和自我修复：ZigBee网络可以自我组织和修复，即使网络中的某些节点发生故障，网络也能继续运行。当数据需要从源节点传输至目的节点时，路由器会根据网络情况动态选择最佳路径。如果某个节点出现故障，路由器可以立即切换至备选路径，从而实现网络的自我修复。 低功耗：ZigBee设备在大部分时间里处于睡眠模式，这极大地延长了电池寿命。其低功耗特性使得ZigBee技术非常适合于那些需要长时间运行且对功耗有严格要求的应用场景。 高安全性：ZigBee提供了三级安全模式，包括无安全设定、使用接入控制清单（ACL）防止非法获取数据以及采用高级加密标准（AES128）的对称密码，以灵活确定其安全属性。 3、 频段和信道 ZigBee协议可以在多个无线频段下工作，这主要取决于具体的地域和国家的无线电规定。常用的频段包括： 2.4 GHz：这是一个全球通用的ISM（Industrial, Scientific, and Medical）频段，也是ZigBee最常用的工作频段。在这个频段下，ZigBee定义了16个通信信道。需要注意的是，在2.4 GHz频段下，ZigBee的信道与Wi-Fi的信道有所重叠，因此可能存在信道干扰的问题。 915 MHz：这个频段主要用于美洲地区。在这个频段下，ZigBee定义了10个通信信道。 868 MHz：这个频段主要用于欧洲地区。在这个频段下，ZigBee只定义了1个通信信道。 4、节点类型 在ZigBee网络中，有三种类型的节点：协调器、路由器和终端设备。其中只有协调器和路由器可以进行路由选择。协调器负责启动和建立网络，路由器负责数据的路由转发，而终端设备则负责数据的采集和传输。 综上所述，ZigBee通过其独特的协议栈组成、网络特性、频段和信道选择以及节点类型划分等原理，构建了一个低成本、低功耗、高可靠性和高安全性的无线传感网络，为物联网的高效运作提供了坚实的基础。 zigbee模块的组网方式 1、星形网络 特点：星形网络是最简单的ZigBee组网方式，包含一个中心节点（协调器）和多个终端节点。所有终端节点都直接与协调器通信，不能直接与其他终端节点通信。 优点： 结构简单，易于实现和维护。 可靠性高，因为所有数据都通过协调器转发，便于集中管理。 成本低，因为只需要一个协调器。 缺点： 可扩展性差，因为协调器的带宽和处理能力有限。 单点故障，如果协调器出现故障，整个网络将瘫痪。 2、树形网络 特点：树形网络是星形网络的扩展，包含一个协调器、多个路由器和终端节点。协调器连接多个路由器，路由器再连接其他路由器或终端节点，形成树状结构。 优点： 结构灵活，可以根据实际需求进行扩展。 可靠性较高，因为多个路由器可以分担协调器的任务。 可扩展性较好，因为可以通过增加路由器来扩展网络。 缺点： 复杂度较高，网络结构比星形网络更复杂。 单点故障，如果某个路由器出现故障，会影响其下的所有终端节点。 3、网状网络 特点：网状网络中，任意两个节点之间都可以直接通信，不需要通过协调器或路由器转发。这种网络结构具有更高的灵活性和可靠性。 优点： 结构复杂但灵活，能够应对复杂的网络环境。 可靠性高，因为多个路径可用于数据传输，即使某个节点出现故障，也不会影响整个网络的通信。 可扩展性强，因为可以通过增加节点来扩展网络。 缺点： 成本较高，因为需要更多的设备和复杂的路由算法。 复杂度较高，网络管理和维护相对困难。 选择建议 在选择ZigBee组网方式时，需要根据实际应用场景来决定。对于小型网络，如智能家居等，可以选择星形网络；对于需要扩展性好、可靠性高的网络，如工业自动化、智能交通等，可以选择树形网络或网状网络。同时，还需要考虑设备的成本、功耗、处理能力等因素，以及网络的覆盖范围、安全性等其他因素。 zigbee模块的优劣势 ZigBee技术作为一种低功耗、短距离、低数据速率的无线通信技术，在物联网领域具有广泛的应用，其优劣势可以归纳如下： ZigBee的优势 1、低功耗：ZigBee技术采用了低功耗的设计理念，使其能够在小型设备上长时间运行而无需频繁更换电池。这种低功耗特性使得ZigBee特别适用于那些需要长时间离线工作的传感器网络和智能家居等领域。 2、高效可靠：ZigBee技术采用了自适应广播技术和多种通信机制（如跳频技术、消息确认重传等），能够实现可靠的组网通信，有效降低了通信中的干扰和丢包现象，提高了通信质量和可靠性。 3、网络扩展性强：ZigBee网络可以容纳数百个设备，并可以通过自组织的方式建立起星状、树状或网状拓扑结构，方便实现网络的扩展和覆盖面的扩大。这种网络扩展性使得ZigBee技术在大型物联网项目中具有很高的应用价值。 4、安全性高：ZigBee采用AES-128位加密算法，确保通信数据的机密性和完整性，有效防止黑客攻击和信息泄露，保障网络的安全。这对于保护用户隐私和敏感数据具有重要意义。 5、成本低廉：相较于其他无线通信技术（如WiFi、蓝牙等），ZigBee技术的构建成本相对较低。ZigBee模块价格低廉，且设备的低功耗设计减少了能源消耗，降低了物联网设备的运营成本。 6、时延短：ZigBee针对时延敏感的应用进行了优化，通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短，这对于需要快速响应的应用场景具有重要意义。 7、易于配置：ZigBee网络的节点通信设置相对简单，用户可以根据需求轻松配置网络结构，实现设备的互联互通。 ZigBee的劣势 1、有限的带宽：ZigBee技术的通信速率较低，带宽有限，不适用于需要高速数据传输的应用场景。例如，在视频监控等大数据量传输的场景中，ZigBee的速率可能无法满足要求。 2、信号穿透能力较差：ZigBee技术采用低功率短距离传输，信号穿透能力相对较差。在存在障碍物或信号传输距离较远的情况下，可能导致通信质量下降或信号中断。 3、受干扰影响较大：由于ZigBee运行在2.4GHz频段，与部分家电和其他无线设备存在频段共享问题，可能导致干扰。这需要采取合适的干扰抑制措施来确保通信的稳定性。 4、网络规模限制：虽然ZigBee网络拓扑结构理论上可以容纳数百个设备，但随着网络规模的扩大，网络管理和通信负载会增加，可能导致网络性能下降。因此，在实际应用中需要合理规划网络规模。 5、可销售设备的数量有限：相比于其他无线通信技术，ZigBee技术的可购买和选择的设备数量相对有限。这可能限制了用户的选择范围，并在一定程度上影响了ZigBee技术的普及和应用。 zigbee模块的模块功能 1、数据采集与传输 数据采集：ZigBee模块能够连接各种传感器（如温度、湿度、气压、光照等传感器），并将采集到的数据通过ZigBee网络传输到指定的设备或系统。这使得ZigBee模块在环境监测、工业自动化等领域具有重要应用。 无线传输：ZigBee模块支持低成本、低功耗、低数据速率的无线传输。虽然其数据传输速度适中，但足以满足中短距离的无线传输需求，如智能家居中的设备间通信。 2、远程控制与管理 远程控制：通过与其他ZigBee兼容的设备互相连接，ZigBee模块可以实现无线设备之间的远程控制和管理。例如，在家庭自动化系统中，用户可以通过智能手机等智能终端远程控制家中的灯光、空调等设备。 网络管理：ZigBee模块支持网络协调器、路由器和终端设备等多种节点类型，可以灵活构建网络拓扑结构（如星型、网状和混合型）。网络协调器负责网络的管理和维护，确保网络的稳定运行。 3、节能环保 低功耗设计：ZigBee模块采用低功耗设计，可以显著延长设备的电池寿命。在低功耗待机状态下，两节电池可以支持设备长达数月甚至数年的使用时间，避免了频繁更换电池的麻烦。 节能模式：ZigBee模块支持多种节电工作模式，如定时休眠唤醒、外部中断唤醒和串口数据唤醒等。这些模式可以根据实际需求进行配置，以进一步降低功耗。 4、安全性 多层安全机制：ZigBee模块支持多层安全机制，包括加密、身份验证和密钥管理等。这些机制可以保护通信数据的机密性、完整性和可用性，从而确保数据传输的安全性。 AES-128加密：ZigBee协议采用AES-128加密算法对数据进行加密处理，有效防止了非法设备获取数据。 5、灵活性与可扩展性 多协议支持：一些ZigBee模块（如NRF52840模块）还支持多协议通信，这使得它们可以与其他类型的无线设备进行互操作。 丰富的接口和外设：ZigBee模块通常提供多种接口和外设（如UART、SPI、I2C、GPIO等），便于与其他设备进行通信和交互。这些接口和外设可以连接传感器、执行器和外部控制器等外部设备，实现更复杂的功能。 6、应用场景广泛 ZigBee模块广泛应用于家庭自动化、工业自动化、智能电网、医疗卫生、物流管理等多个领域。它们在这些领域中发挥着数据采集、远程控制、节能环保和安全保障等重要作用 zigbee模块的选型参数 1、电气参数 输入电压：常见的ZigBee模块输入电压有DC 3.3V和DC 5V等，不同电压的模块需匹配相应的供电设备。 温度范围：ZigBee模块的工作温度范围通常为-40℃(85℃，有些高端模块可能支持更宽的温度范围，如-40℃)105℃，以适应极端环境。 工作电流与功耗：包括待机电流、接收电流和发射电流等，这些参数直接影响模块的电池寿命和功耗。一般来说，ZigBee模块以低功耗著称，适合长时间运行的设备。 2、通信参数 无线频率：ZigBee模块通常使用2.4GHz的ISM（工业、科学和医疗）频段，该频段全球通用且无需授权。 传输距离：ZigBee模块的传输距离受多种因素影响，包括环境、天线类型等。在可视且开阔的环境下，传输距离可达数百米至数千米。 串口波特率：模块支持的串口波特率范围，如1200bps至115200bps不等，用户可根据需求进行设置。 接收灵敏度与发射强度：这些参数决定了模块的通信能力和抗干扰能力。较高的接收灵敏度和发射强度意味着更好的通信性能。 3、接口与封装 接口类型：常见的接口类型包括UART、USB、RS485等，用户需根据应用场景选择合适的接口类型。 封装形式：ZigBee模块有插针封装和贴片封装等多种封装形式，用户需根据设备设计和空间要求选择合适的封装形式。 引脚定义：模块引脚的定义和功能，如电源引脚、串口引脚、复位引脚等，用户需了解并正确连接这些引脚。 4、特性与功能 可配置节点类型：ZigBee网络中有三种节点类型：协调器（Coordinator）、路由器（Router）和终端设备（End Device），不同模块可能支持不同的节点类型配置。 协议栈支持：模块支持的ZigBee协议栈版本和特性，如ZigBee Pro等。 天线类型：包括PCB板载天线、陶瓷天线、弹簧天线等，不同天线类型对通信性能有一定影响。 安全性：模块提供的安全特性，如加密、身份验证等，以保障通信数据的安全。 5、成本与供应 价格：ZigBee模块的价格受多种因素影响，包括芯片、封装、品牌等。用户需根据预算和性能需求进行权衡。 供应商选择：选择有良好信誉和售后服务的供应商，以确保模块的质量和供应稳定性。 zigbee模块的使用注意事项 1、安装与布置 避免金属屏蔽：由于ZigBee是无线自组网设备，其信号传输易受到金属屏蔽的影响。因此，在安装ZigBee模块时，应避免将其整套设备（包括天线）置于铁柜等金属容器中。如无法避免，应将天线引出铁柜外，并采用垂直方式安装，以最大化传输距离。 天线安装：确保天线安装稳固，方向正确，避免弯曲或损坏，以保证信号的稳定传输。 2、供电与电压 工作电压：ZigBee模块的工作电压通常在5V-35V之间，具体电压范围需参考模块的技术规格书。确保供电电压在此范围内，避免因电压过高或过低而影响模块的正常工作。 持续供电：ZigBee网络中的协调器和路由器需要持续供电以保证网络的稳定性和可靠性。而终端节点在特定情况下可能不需要持续供电，但具体需求需根据应用场景来确定。 3、网络配置 地址唯一性：在一个ZigBee网络中，每个设备的本地地址必须唯一，以防止地址冲突和数据传输问题。 网络参数：在配置ZigBee网络时，需要确保网络ID、信道等参数的一致性，以确保设备能够成功加入网络并进行通信。 4、通信与距离 通信距离：ZigBee模块的通信距离受多种因素影响，包括环境、天线类型、功率等。在实际应用中，需要根据具体场景来评估和调整通信距离。 环境适应性：ZigBee模块在高频传输时受环境影响较大，其绕射能力较低。在有遮挡物的场所，传输距离可能受限。因此，在选择ZigBee模块时，可以考虑低频传输设备以提高传输稳定性和距离。 5、维护与调试 模块配置：在使用ZigBee模块前，需要正确配置其参数，如波特率、IP地址等。配置完成后，需要发送重启包以使配置生效。 调试工具：使用串口助手等调试工具来查询和修改ZigBee模块的参数，确保模块按照预期工作。 故障排查：当ZigBee网络出现故障时，可以通过检查设备地址、网络参数、通信距离等方面来排查问题。同时，也可以利用调试工具来诊断模块的硬件或软件问题。 6、其他注意事项 安全性：ZigBee模块在通信过程中需要注意数据的安全性。可以通过加密、身份验证等方式来保障数据传输的安全。 兼容性：在选择ZigBee模块时，需要考虑其与其他设备的兼容性。不同厂商的ZigBee模块可能在某些方面存在差异，因此需要在购买前进行充分的了解和测试。 zigbee模块的厂商 国内厂商 四信通信：作为国内最早进入ZigBee模块领域的企业之一，四信通信的ZigBee模块以稳定可靠的性能和相对较低的价格在市场上占有一席之地。 亿佰特：专注于无线通信模块的研发和生产，其ZigBee模块产品系列丰富，性能稳定，广泛应用于智能家居、工业自动化等领域。 顺舟智能：在ZigBee模块领域有着深厚的积累，提供多种类型的ZigBee模块产品，包括智能家居模块、工业级物联网模组等，满足不同客户的需求。 涂鸦智能：作为一家全球化的智能平台公司，涂鸦智能提供一站式人工智能物联网解决方案，其ZigBee模块产品也备受市场青睐。 深联智达、乐鑫、Ashining/泽耀、MoesHouse、奉加微、三科光电SANKOE、拓普瑞、华凯微、微芯等：这些厂商也是国内ZigBee模块市场的重要参与者，各自拥有一定的市场份额和客户群体。 国外厂商 DIGI International：作为国际知名的ZigBee模块厂商，DIGI拥有丰富的产品线和广泛的经验，其ZigBee模块在质量上享有良好口碑，但价格相对较高。 Silicon Labs（芯科科技）：在ZigBee模块领域有着很高的技术实力和市场影响力，其ZigBee模块产品性能稳定，广泛应用于各种物联网场景中。 Texas Instruments（TI）：作为全球领先的半导体公司，TI也涉足ZigBee模块市场，其CC2530等ZigBee模块产品在市场上具有很高的知名度和认可度。 除了上述厂商外，还有如Telink（泰凌微）、PHYPLUS（奉加微，后发布ZigBee 3.0认证协议栈）、瑞瀛物联、XBee（美国DIGI的ZigBee模块型号）等众多国内外知名厂商。这些厂商在ZigBee模块领域都有着各自的技术优势和市场份额，共同推动着ZigBee模块市场的发展。 供应商A：亿佰特 https://www.ebyte.com/ 1、产品能力 （1）选型手册 https://www.ebyte.com/product/66.html资料下载地址 （2）主推型号1：E18-MS1-PCB 产品详情介绍 亿百特（应为“亿佰特”）Zigbee E18-MS1-PCB是一款基于Zigbee技术的无线模块，具有体积小、功耗低、通信稳定等特点，广泛应用于智能家居、工业自动化、安防系统等领域。以下是对该模块的详细介绍： 基本特性 频段与功率：E18-MS1-PCB工作在2.4GHz频段，发射功率约为2.5mW，适用于短距离无线通信。 芯片技术：采用美国德州仪器（TI）公司原装进口的CC2530射频芯片，该芯片内部集成了8051单片机及无线收发器，支持Zigbee协议及2.4GHz IEEE 802.15.4标准。 外形与尺寸：模块为贴片型设计，引脚间距为1.27mm，便于PCB板载安装。模块尺寸小巧，便于集成到各种设备中。 通信能力：支持Zigbee自组网功能，包括协调器、路由器和终端节点三种角色，可自动组网、自动路由、自动重发等功能，确保通信的可靠性和稳定性。 功耗管理：具备低功耗模式，可根据需求设置休眠时间，降低能耗。在低功耗模式下，待机功耗小于2uA。 安全性：采用AES 128位加密功能，保障通信数据的安全性和隐私性。 应用场景 智能家居：作为智能家居系统中的无线传感器节点，实现家电设备的互联互通和智能控制。 工业自动化：在工业控制系统中作为无线数据采集和传输节点，实现远程监控和故障诊断。 安防系统：作为安防系统中的无线报警节点或监控节点，实现安全信息的实时传输和报警处理。 无线遥控：在无人机、无线游戏遥控器等应用中作为遥控信号传输模块，实现精准控制。 开发与配置 开发环境：可使用IAR Embedded Workbench等IDE进行固件开发和调试。 配置方式：支持通过串口指令进行模块配置和功能切换，包括工作模式、信道选择、网络ID设置等。 二次开发：模块出厂时可能不带有特定应用程序，用户需根据需求进行二次开发以实现特定功能。 研发设计注意使用事项 推荐使用直流稳压电源对该模块进行供电，电源纹波系数尽量小，模块需可靠接地； 请注意电源正负极的正确连接，如反接可能会导致模块永久性损坏； 请检查供电电源，确保在推荐供电电压之间，如超过最大值会造成模块永久性损坏； 请检查电源稳定性，电压不能大幅频繁波动； 在针对模块设计供电电路时，往往推荐保留 30%以上余量，有整机利于长期稳定地工作；  模块应尽量远离电源、变压器、高频走线等电磁干扰较大的部分； 高频数字走线、高频模拟走线、电源走线必须避开模块下方，若实在需要经过模块下方，假设模块焊接在 Top Layer， 在模块接触部分的 Top Layer 铺地铜（全部铺铜并良好接地），必须靠近模块数字部分并走线在 Bottom Layer； 假设模块焊接或放置在 Top Layer，在Bottom Layer 或者其他层随意走线也是错误的，会在不同程度影响模块的杂散以及 接收灵敏度； 假设模块周围有存在较大电磁干扰的器件也会极大影响模块的性能，跟据干扰的强度建议适当远离模块，若情况允许可 以做适当的隔离与屏蔽； 假设模块周围有存在较大电磁干扰的走线（高频数字、高频模拟、电源走线）也会极大影响模块的性能，跟据干扰的强 度建议适当远离模块，若情况允许可以做适当的隔离与屏蔽； 通信线若使用 5V 电平，必须串联 1k-5.1k 电阻（不推荐，仍有损坏风险）； 尽量远离部分物理层亦为 2.4GHz 的TTL 协议，例如：USB3.0； 天线安装结构对模块性能有较大影响，务必保证天线外露且最好垂直向上；当模块安装于机壳内部时，可使用优质的天线 延长线，将天线延伸至机壳外部； 天线切不可安装于金属壳内部，将导致传输距离极大削弱。 2、支撑 （1）技术产品 技术资料 C97344_ZIGBEE模块_E18-MS1-PCB_规格书_WJ1092142.PDF 供应商B：涂鸦 https://www.tuya.com/cn/ 1、产品能力 主推型号1：ZTU(ujzh) 产品详情介绍 涂鸦ZTU(ujzh)是一款由涂鸦智能开发的ZigBee模组，它在物联网系统中扮演着重要角色，主要用于实现设备间的无线连接和通信。以下是对涂鸦ZTU(ujzh)模组的详细介绍： 基本信息 名称：涂鸦ZTU(ujzh) ZigBee模组 开发者：涂鸦智能（杭州涂鸦信息技术有限公司） 应用领域：智能家居、家电、智能楼宇、工业无线控制等多个领域 技术规格 芯片平台：采用高集成度的无线射频处理器芯片，如TLSR8258等 内置功能： 内置802.15.4 PHY/MAC ZigBee网络协议栈 丰富的库函数 低功耗的32位CPU内核 1024KB flash、64KB RAM 丰富的外设资源，如GPIOs、UART、ADC等 电气参数： 宽工作电压：1.8V--3.6V（建议2.8V以上） 静电释放电压（人体模型）：-25℃~+2KV 静电释放电压（机器模型）：-25℃~-0.5KV 工作温度：-40℃~+105℃ ZigBee连通性： 支持802.15.4 MAC/PHY工作信道11(26@2.400)2.483GHz 空口速率250Kbps 35dB 内置板载PCB天线，预留Ipex头，天线增益1.08dBi 特性与优势 低功耗：采用低功耗设计，延长设备电池寿命 高集成度：集成度高，减少外围器件需求，降低系统成本 丰富的外设资源：提供多种外设接口，便于开发者集成其他功能模块 灵活的配置方式：支持多种配置方式，满足不同应用场景的需求 强大的通信能力：支持ZigBee协议，实现设备间的稳定、可靠通信 应用场景 智能家居：用于智能灯光、智能安防、智能窗帘等设备的无线连接和控制 智能家电：如智能冰箱、智能空调、智能洗衣机等，实现设备的远程控制和状态监测 智能楼宇：在智能楼宇系统中，用于实现楼宇内设备的互联互通和集中管理 工业无线控制：在工业自动化领域，用于实现无线传感器网络、无线监控等应用 （如有侵权，联系删除）

XL5300TOF传感器可对物体进行精确的距离测量而不受物体颜色、反射率和纹理的影响，为市场上的微型ToF 传感提供了紧凑的解决方案。 TOF（Time of Flight），直译为飞行时间。 它的工作原理是通过给被测目标连续发送光脉冲，然后在传感器端接收从物体返回的光信号，最后通过计算发射和接收光信号的飞行（往返）时间来得到被测目标的距离。 与超声波测距不同的是超声波测距对反射物体要求比较高，面积小的物体，如线、锥形物体就基本测不到，而ToF对被测物体要求的尺寸、面积等要求更低，测距精度高、测距远、响应快。 XL5300TOF测距模块内置了基于直方图的算法，能够对玻璃罩进行校准并补偿污渍或污染物，从而实现稳定可靠的运行。其采用了亚纳秒光脉冲和特殊的人眼安全控制电路，符合 1 类人眼安全标准的要求。该传感器通过窄带滤光片和内置的阳光抑制算法将环境光噪声降到最低，可用于室外阳光环境下的距离测量。测量数据及系统配置信息通过 I2C 快速模式通信接口进行传输。该传感器易于系统集成，使用单电源供电，且不需要额外的光学元件。 因此在 接近感应、避障与防撞、人员经过、闯入检测等场景有着很好的应用。 XL5300TOF测距模块光学特征： 深圳市芯岭技术有限公司是一家创新的物联网整体应用解决方案商，从事芯片代理、方案开发、物联网产品研发、生产、销售，同时为众多企业提供物联网应用解决方案服务。公司具备智能家电、智能家居、智能硬件、智能门店、智慧农业等物联网解决方案，公司一直致力于物联网技术及市场推进。

在印刷电路板设计中，设置电路板轮廓后，将零件(占地面积)调用到工作区。然后将零件重新放置到正确的位置，并在完成后进行接线。 组件放置是这项工作的第一步，对于之后的平滑布线工作是非常重要的工作。如果在接线工作期间模块不足，则必须移动零件，并且必须剥落完成的接线图并重新开始。 除了在零件放置期间必须放置许多零件外，还要求高度的完美性。因此，这一次，我们将介绍有效地执行此麻烦的组件放置方法和有用的功能。 优化的原理图布局-原理图中的反射板组件放置 在底板上布置零件的时候，要依靠拉网器来寻找布线最短的位置，但是电源、总线等长网线的零件不能单靠拉网器来判断，必须参照电路图。因此，在绘制电路图的时候，在电路板上想要彼此靠近的部件在电路图上也要靠近。旁路电容器集中在一起画的话，电路图会很流畅，但是对于有问题的地方，要画在作为对象的电源引脚附近。 对于必须注意信号衰减和噪声的RF等模拟电路，请阅读原理图的布局要求。在这种情况下，创建具有与引脚相同的引出线的原理图符号将使其更相关且更易于理解。这类似于在模拟峰值期间经常使用的物理接线图的想法。 图1.针对电路板设计和电路板上的元件放置进行了优化的原理图32引脚IC 的原理图符号形状(它是主要组件)的创建类似于实际形状。由于旁路电容器应放置在电源引脚附近，因此应将其放置在原理图上的电源引脚附近。 同样，电路图不应在一张纸上划分不同的功能块，而应为每个功能块划分纸。如果要反复使用同一电路，请使用图纸符号，设备图纸和多通道设计来复制电路，而不是使用简单的复制和粘贴。这使您可以有效地使用模块功能。 利用模块 当使用“更新PCB文档...”将数据传输到PCB时，将调用占位面积，并显示最粗的端子之间的连接。并在背面显示一个方形框。这个方形框是一个模块，零件被分组到每个原理图图纸中。由于您可以使用此模块移动组，因此最好使用此模块来大致安排布局。 图2.按模块分组的布局，原理图由一个父原理图和两个子原理图组成，总共三个。父原理图有两个工作表符号，分别代表电源电路和子原理图。使用“更新PCB文档...”将数据从此原理图传输到PCB，为三张图纸中的每张图纸创建一个空间，并按原理图图纸将占位面积分组。通过移动该模块，可以对每个功能块进行粗略定位。 图3.完成组件的放置分别移动组件(足迹)以将它们放置在正确的位置。此图显示了完整的布局。零件按功能块分组，可以轻松选择所需的零件。同样，尽管在两个通道上列出了相同的电路，但是由于它们在模块中是分开的，因此无需担心混乱。 此外，在固定基本布局并重复许多电路(例如在混音器中)时，此模块功能特别有用。 以下是具有多通道设计的音频混音器的示例。放置在混音器板上的零件的位置几乎取决于产品规格。因此，通过使用模块将零件分配到指定区域，可以大大提高工作效率。 图4.音频混合器父级示意图为每个功能块提供了一个子级示意图，其中七个工作表符号指示它们。但是，由于采用多通道设计，因此模块数实际上等于15。如果将数据从此处传输到PCB，将创建15个模块。 图5.将模块放置在定义的位置在混音器中，功能块的位置由产品规格决定。将模块放置在指定区域。此图显示了所有模块的布局。零件将被删除一次。 图6.将零件分配到模块从原理图传输数据将调用零件。通过 - - 命令在每个模块中分配它们。 图7.在模块中重新放置零件通过重新布置分配给每个模块的零件来完成放置。无需麻烦，因为您只需要选择模块中的零件并在模块中移动它们即可。不要与其他渠道混淆。 使用模块的命令 如果保留默认设置，则在将电路数据读入PCB时将自动创建模块。然后，在移动或旋转时进行粗略定位。可以使用鼠标拖动或快捷键来完成此操作，就像放置各个脚印一样。此外，模块在 - 中具有自己的编辑命令。另外，准备了诸如 - - 命令之类的命令，以对每个模块进行放置和布线。 使用快捷方式和交叉探针 零件放置是用鼠标重复移动零件并使用 键旋转零件。几乎所有这些操作都将完成放置，但是您可以使用快捷键更快地工作。例如，如果要选择特定的零件，则可以使用快捷键 - 将光标移动到该零件的坐标。您也可以使用 - 将光标移动到指定的坐标值。然后，在启动 - - 命令后，仅通过键盘操作重复执行 - 和 - 即可放置零件。我可以。当您具有大量组件位置时，此方法特别有用。