【应用】无线供暖数据采集节点监控设计优选器件推荐

时间： 2019-09-04 来源：世强作者：梧桐叶

技术问答

我国北方地区冬季目前普遍采用集中供暖方式进行供热。经常会出现用户家里冷热不均，温度过低造成用户不满，温度过高又造成能源的浪费。须要全面提高供热技术水平，达到节能减排的目的。

下面的原理框图是我们无线供暖数据采集据监控的应用设计：小区的每个入户单元都有一个供热管道，数据采集节点采集供热管道内的压力和温度，然后把采集的数据经MCU处理后通过无线传输给汇集节点，汇集节点接收到每个供热管道的数据后通过3G模块把数据传输到云端。后台根据监控的情况进行供热的调节。采集节点需要安装在室外的井盖下，信号干扰大而且不能取电要电池供电，要保证整个供暖季正常工作，所以此应用设计的关键点是低功耗而且要有高性能的无线穿透能力才能把采集信息准确传输出去。

图1：无线供暖数据采集据监控原理框图

此设计中需要低功耗低成本高性能的处理器，完成供暖管道进管道和出管道的水压或气压的采集和对应的温度采集，EFM32ZG210F32-QFN32拥有8通道的12位高精度1Mhz采样率，可以快速采样减少工作时间，能更长时间处于睡眠状态降低功耗，12位高精度省去外部再加ADC采样芯片。此方案中方案用3200mAH的电池如果1分钟传输一次要保证电池能使用三个月以上，所以要选择低功耗高性能低成本的芯片，EFM32ZG210F32-QFN32工作模式电流114uA/MHz@3V，节能模式下睡眠电流0.9uA。唤醒时间极短仅需2us的时间。可以满足用户电池供电低功耗的需求。产品是放在室外工作环境，此芯片工作范围-40℃到+85℃可以满足室外工作。此芯片库存多，出货量大，价格便宜供货稳定。

此设计中无线节点放在井盖下面所以要求很强的穿透能力，SILICON LABS针对中国无线市场推出了Si4438芯片，工作频段是425MHz到525MHz，穿透能力强，发射功率高达20dBm，接收灵敏度在500bps的情况下为-124dBm，因此链路预算最高为144dBm，此芯片的频段低穿透性好，单芯片的发射功率大可以实现用户的需求。另外此芯片功耗低，当20DBM时电流时75mA接收电流只有14mA，芯片有PSM和LDC功能，配合使用能更好的降低功耗。此芯片是国内市场主推型号，供货稳定，库存充足。

采集供暖的温度精度要求稳定，Si7053温度传感器精度保持在整个工作温度和电压范围，工作温度范围从-40℃到+125℃适合恶劣环境。Si7053精度：±0.3℃（max）。完整的参考代码，开发简单。3*3mm的小体积节约PCB空间，芯片成本低，供货充足。

EFM32ZG210F32-QFN32特点

• ARMCortex-M0内核设计8通道12位精度1MHZ采样率

• 电流工作模式（114uA/MHz）

• 节能模式下（0.9uA低睡眠电流）

• 唤醒时间极短（仅2us）

Si4438特点

• 频段范围425MHZ~525MHZ穿透性好，高性能发射功率可到20dBm

• 超低电流消耗：关断时30nA，待机是40nA。主推型号，适合远距离传输

Si7053特点

• 高精度温度传感器精度保持在整个工作温度和电压范围Si7053精度：±0.3℃（max）

• 工作电压范围：-40℃到+125℃

相关技术文档：

Silicon Labs MCU EFM32ZG210 数据手册详情>>>

Silicon Labs Si7050/1/3/4/5-A20温度传感器数据手册详情>>>

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Tonyxing Lv8. 研究员 2017-12-06

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