【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及物联网，具体涉及一种无源通讯模组及方法。
技术介绍
1、在物联网(iot)应用中，lora(long range)因其独特的技术特性，如长距离、低功耗、大容量和低成本，使得lora成为构建广泛覆盖、低维护成本和高性价比的物联网网络的理想选择。lora技术通常是通过lora通讯模组的形式在物联网(iot)应用中得到实施。lora模组是将lora无线通信技术集成在一个小型电路板上的设备，它包含了实现lora通信所需的所有必要组件，如射频(rf)收发器、天线、微控制器、电源管理电路以及可能的接口电路(如uart、spi或i2c)。
2、在物联网(iot)应用中，lora通讯模组最常见的是有源模组，有源lora模组包含自己的电源(如电池或电源适配器)，能够主动发送和接收无线信号，实现长距离、低功耗的通信。特点包括：内置电源：由于lora模组包含自己的电源，如电池或电源适配器或其他电源，能够主动生成和消耗能量；通信能力：他们能够主动发射和接收信号，进行双向通信；功能：有源模组通常具备微控制器和存储器，可以执行复杂的数据处理和存储任务；适用场景：适用于需要远程通信、定时数据传输或复杂数据处理的应用场景，如远程传感器网络、资产追踪、智能城市等。
3、然而，有源lora通讯模组在一些应用场景中可能会产生极大的不便性，主要体现在以下几个方面：
4、1、空间受限的应用场景：(1)穿戴式设备：例如智能手表、健康监测手环等，这些设备通常要求小巧轻便，内置电池会增加体积和重量，影响佩戴舒适度。(2)微型传
5、2、难以布线或更换电池的位置：(1)偏远地区的应用：例如野外环境监测、远程农业监控等，这些设备可能位于偏远地区，难以布线以及定期更换电池。(2)高空或水下应用：例如高塔上的传感器、水下监测设备等，布线及更换电池都需要特殊装备或专业人员，成本高昂且操作不便。
6、3、需要长时间无人值守的应用：(1)远程监控：如森林火灾监测、野生动物追踪等，这些设备可能需要长时间无人看管，内置电池的寿命有限，需要考虑电池更换问题。(2)科学研究：如深海探测器、太空探测器等，这些设备一旦部署就很难回收或维护，电池寿命成为关键因素。
7、4、成本敏感的应用：(1)大规模部署：例如智慧城市项目中大量传感器节点，每个节点的成本都会影响项目的总体成本。(2)一次性或短期应用：例如活动中的临时监测设备，成本是决定是否使用有源lora模组的一个重要因素。
8、而传统的无源模块，通常不具备对其供电稳定性的一些监测机制。该风险使无源模块在模块工作初始阶段通讯具有极大不稳定性(比如无源模块在蓄电阶段)。
9、总之，有源lora通讯模组在物联网(iot)应用中由其独特的技术特性得以广泛的使用，但是在一些空间受限、难以布线或更换电池、需要长时间无人值守以及成本敏感等的应用场景中会，会产生对应的不便性，为了缓解以上场景中遇到的问题，需要提高模组的适用性及性能。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种无源通讯模组及方法，有效地解决了有源lora通讯模组需要内置电源来供电导致结构复杂性、体积大小、成本以及应用不便等问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：
3、一种无源通讯模组，包括lora透传模组、超级电容器、uart接口；
4、所述lora透传模组与uart接口连接，lora透传模组通过uart接口实现串口数据到lora无线数据的转换，uart接口用于与用户设备进行数据交换；
5、所述lora透传模组上安装有超级电容器，用于存储从uart接口获取的电能，在lora透传模组需要进行无线通讯时，从超级电容器中获取所需电能，以实现无外部电源的无线数据传输。
6、作为上述方案的优选，所述lora透传模组采用易智联lm401模块，集成有单片机、lora通信模块、内置晶振以及多种接口。
7、作为上述方案的优选，所述uart接口通过rx引脚和tx引脚与用户设备连接，并通过rx和tx引脚获取电能，将其存储在超级电容器中。
8、作为上述方案的优选，所述超级电容器为法拉电容器。
9、作为上述方案的优选，所述超级电容器与uart接口之间设置有隔离二极管和限流电阻。
10、作为上述方案的优选，还包括能量管理单元，与超级电容器连接，管理从uart接口获取的电能，将其高效地存储在超级电容中。
11、一种无源通讯方法，包括：
12、s1、建立连接：用户设备通过uart接口与lora透传模组进行握手协议；
13、s2、上电初始化：在lora模组上和设备联通时，外部设备会将电源控制输入到txr线路上给超级电容快速充电；
14、s3、超级电容器充电：当lora透传模组处于空闲状态时，用户设备的uart接口的rxd和txd引脚处于高电平状态，提供上拉电压来为超级电容器充电，并将其存储在超级电容器中；
15、s4、能量确认：用户设备发起能量确认请求，通过uart接口发送能量确认机制数据帧，lora透传模组接收到能量确认请求后，检查超级电容器的电量是否足够支持一次完整的无线数据传输，如果电量足够，则lora透传模组通过uart接口发送能量确认响应5次，表明已经准备好进行无线数据传输；如果电量不足，则lora透传模组则不做响应，继续充电直到电量足够；
16、s5、lora透传模组工作：当能量确认响应成功发送后，lora透传模组则可在需要进行无线通讯时，使用超级电容器中存储的电能进行无线数据传输。
17、作为上述方案的优选，超级电容器充电时，电压通过限流电阻传递给超级电容器进行充电，用以防止充电电流过大，保护超级电容器；同时二极管防止超级电容器的电压反向流入uart接口，用以保持uart接口的正常工作状态。
18、由于具有上述结构，本专利技术的有益效果在于：
19、1、创新性地利用uart接口的rx/tx脚进行能量收集，避免了额外的电源需求。无需外部电源的约束，使得设备能够部署在以往都难以触及或布线不变的地方，如偏远地区、移动物体上或嵌入式应用中，实现了真正的无源lora通讯模组，适用于多种无电源或电源获取困难的场景，增强了部署灵活性，也拓展了lora技术在物联网设备中的应用范围；同时，因无源模块没有内置电源和复杂的控制电路，因此其结构相对简单，缩小了整体产品结构，简化了系统设计，降低了设备成本以及故障率；而且，不依赖于外部电源的稳定性，无源模块在恶劣环境条件下(如电压波动、电磁干扰等)的可靠性更高、电磁干扰(emi)更小；
20、2、采用超级电容作为储能设备，具有快速充电和高效放电的特点，即具有快速补充电能的机制(如设备初始化、刚通电情形下)，能够满足lora模组的瞬时高功耗需求，而且在u本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种无源通讯模组，其特征在于：包括LoRa透传模组、超级电容器、UART接口；
2.根据权利要求1所述的一种无源通讯模组，其特征在于：所述LoRa透传模组采用易智联LM401模块，集成有单片机、LoRa通信模块、内置晶振以及多种接口。
3.根据权利要求1所述的一种无源通讯模组，其特征在于：所述UART接口通过RX引脚和TX引脚与用户设备连接，并通过RX和TX引脚获取电能，将其存储在超级电容器中。
4.根据权利要求1所述的一种无源通讯模组，其特征在于：所述超级电容器为法拉电容器。
5.根据权利要求1所述的一种无源通讯模组，其特征在于：所述超级电容器与UART接口之间设置有隔离二极管和限流电阻。
6.根据权利要求1所述的一种无源通讯模组，其特征在于：还包括能量管理单元，与超级电容器连接，管理从UART接口获取的电能，将其高效地存储在超级电容中。
7.一种无源通讯方法，应用于权利要求1-6中任意一项所述的一种无源通讯模组，其特征在于：包括：
8.根据权利要求7所述的一种无源通讯方法，其特征在于：超级
...【技术特征摘要】
1.一种无源通讯模组，其特征在于：包括lora透传模组、超级电容器、uart接口；
2.根据权利要求1所述的一种无源通讯模组，其特征在于：所述lora透传模组采用易智联lm401模块，集成有单片机、lora通信模块、内置晶振以及多种接口。
3.根据权利要求1所述的一种无源通讯模组，其特征在于：所述uart接口通过rx引脚和tx引脚与用户设备连接，并通过rx和tx引脚获取电能，将其存储在超级电容器中。
4.根据权利要求1所述的一种无源通讯模组，其特征在于：所述超级电容器为法拉电容器。
5.根据权利要求1所述的一种无源通讯模组，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑刚，蔡琳，
申请(专利权)人：艾欧创想智能科技武汉有限公司，
类型：发明
国别省市：
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