ML7345C在物理驱鼠设备中的应用

吴绍聪 许路

摘要：以搭载罗姆小无线的驱鼠器为基础，综述了小无线设备在农业物联网中的应用优势，重点介绍了基于ML7345C的超声波驱鼠设备的遥控方案。

关键词：超声波；驱鼠器；小无线；ML7345C

1 驱鼠物联网设计

驱鼠物联网主要由三层组成，上层为监控、控制中心；中层为小无线传输网络，负责上下层信息来往；下层为驱鼠执行装置，直接负责物理驱鼠。

驱鼠器主要由六个部分构成：控制单元、电源管理、超声波逆变电路、驱鼠喇叭和物联网无线通讯模块。

控制单元主要为LAPIS的ML620Q504H单片机，这款16位的微功耗控制器有着丰富且功能强大的外设功能，能出色地完成整个系统的控制任务。程序主要负责协调各部分的模块工作，一是对电源系统进行管理控制，由于其他模块需要单片机进行控制工作，所以控制单元先行上电，在这里利用MCU控制继电器，进而控制给其他模块上电，控制单元还设置有保护机制，当发生过压或过流时，保护断电、防止程序跑飞使用MCU的内部看门狗等：二是利用MCU内部高性能的PWM发生器产生互补的PWM驱动信号，通过在中断中改变PWM模块内部寄存器的值，然后在不同的周期输出不同占空比的控制波形，通过后级驱动电路控制桥臂，同时，在这里利用软件内部给互补的PWM波形加上死区时间来保护，防止出现直通；三是通过UART与无线通信模块进行信息交互，设置好与模块吻合的通信要求（例如波特率、停止位等）作为接收时，利用外部中断响应模块要求，并在串口中断中把要接收的数据逐一保存，明确要求指令后做出及时处理，将要发送数据存储至缓冲区后，进行发送操作，先拉低无线模块的唤醒脚，激活无线模块，然后将系统采集信息（电压电流温度等）通过小无线传至上位机。原理图如图2所示。

电源管理模块提供24 V、5V双路独立电源，5V电源为系统控制电路电源，24 V为正弦波逆变器电源。超声波逆变电路采用單相桥式电路拓扑，如图3所示。选择罗姆公司低通态电阻MOSFET管RSD200N05以减小功率器件开关损耗，IR2110为MOSFET专用驱动芯片。

逆变电路选用指定谐波消除法来生成正弦波[2]，指定谐波消除法通过式（1）对单极性指定谐波消除法输出波形进行傅里叶展开，再通过式（2）中对单极性模型中输出波形的直流分量、余弦分量以及正弦偶次分量进行化简后得出各个谐波的计算公式，在此次单极性调制中，消除3、5、7、9次谐波，即令A3、A5、A7、A9等于0，计算出对应5个开关角a1=23.1019、a3= 33.7381、as= 47.711 8、a7= 68.483 4、a9=76.4669，按照开关角来驱动MOS管，这样可以将输出谐波推向11次，再由后级LC滤除高次谐波，得到良好的正弦波逆变器输出电压波形及谐波分布如图4所不。

物联网无线通讯模块采用罗姆公司GSMD-7345C模块，ML7345C模块运行功耗低、传输距离远，通过UART串口与控制单元连接，负责信息中转。

驱鼠喇叭选用大功率的超声波喇叭，频率变化范围20 kHz～50 kHz，最大输出功率100 W。

2 ML7345C模块

该驱鼠器借由ML7345模块，模块搭载着ML7345C芯片，加上外围电路，能够长距离进行无线通信。模块采用主流的GFSK调制，窄带载波，抗干扰能力强，模块接口采用串口通信，其工作模式分为两种：待机模式和工作模式，待机模式为低功耗模式，需进行唤醒转换到工作模式才能正常与其他模块进行通信，可拉低WK引脚或第一帧数据包唤醒，或者模块作为接收时自动唤醒，一旦模块内部定时器超时，模块自动进入到低功耗状态，以侦听的方式查看是否有数据接受。模块通过指令设置模块参数，包括4种波特率、25个信道选择、发射功率等，设置指令需指定格式以及附加CRC16校验码。图5为接收唤醒流图。

3 结论

物联网驱鼠可以成为农区鼠害的一种有效解决方式，其大功率交变电压带动超声波喇叭，能对鼠类造成严重干扰，且十分适用于人烟稀少、地区开阔的农区。加上低功耗、远距离可传输的ML7345C模块，可实现远程遥控、信息采集，构成驱鼠物联网，对鼠类进行围追堵截。

参考文献：

[1]王兆安，刘进军电力电子技术[M]北京机械工业出版社2009：2

[2]徐超特定谐波消除技术中方程组快速求解研究[D]东北电力大学2007

[3]ROHM.FEU L620Q504H-01[E B/OL].http：//wwwapis-semi.cn/e n/data/user's%20man ual-file_db/miconip/FEUL620Q504H-01.pdf， 2015

[4]ROHM.rsd200n05fra-e[EB/OL].http：//www.rohmcom.cn/web/china/datasheet/RSD200N05FRA/rsd200n05fra-e.，2017

[5]ROH M.rb0511am-40tr-e[EB/OL].http：//wwwrohm.com.cn/web/china/datasheet/RB051LAM-40/rb0511am-40tr-e.， 2017