CN107507347A - 一种基于nb‑iot通讯协议的固定网络充电站 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于NB‑IOT通讯协议的固定网络充电站，包括供电电路、电源电路、单片机控制电路、按键电路、SIM卡电路、指示灯电路和NB‑IOT通讯电路，所述单片机控制电路分别连接电源电路、按键电路、指示灯电路和NB‑IOT通讯电路，NB‑IOT通讯电路还连接SIM卡电路。本发明采用直接接220V交流电的网络式充电器，扫码即可打开内部开关，插上插头即可充电，方便，且采用5V/2.4A输出，更是有快捷充电的能效；采用NB‑IOT通讯连接，扫码支付完后可以取走，根据时间收费，在短时间内获得安全高效的充电效果。NB‑IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。
Description
技术领域
本发明涉及一种充电器，具体是一种基于NB-IOT通讯协议的固定网络充电站。
背景技术
市面上已知充电器大概分为两大类：固定式充电装置；移动式充电装置。固定式充电装置优点是可以获得快速的充电，例如5V/2A，9V/1.5A，12V/1A，Lightning2.4A等快速充电需求，但其有地点和场景的局限性；移动式充电装优点是方便快捷，可以不受时间地域限制，但其容量比较小，充电比较慢，强制大电流输出存在安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于NB-IOT通讯协议的固定网络充电站，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于NB-IOT通讯协议的固定网络充电站，220V交流电经过整流稳压后接入LP3783芯片进行稳压控制，电能转换后接入LP3515芯片集成同步整流MOS，从LP3515芯片整流输出后，一方面接到LM1117-3.3稳压芯片,给单片机控制电路、NB-IOT通讯电路、指示灯电路、语音电路提供稳定的3.3V电源；另一方面接到电源电路，通过固定网络充电站上边的二维码完成扫码支付后，由NB-IOT通讯电路进行网络交互然后与单片机控制电路交互数据，打开充电器内部输出电路开关。
作为本发明进一步的方案：包括供电电路、电源电路、单片机控制电路、按键电路、SIM卡电路、指示灯电路和NB-IOT通讯电路，所述单片机控制电路分别连接电源电路、按键电路、指示灯电路和NB-IOT通讯电路，NB-IOT通讯电路还连接SIM卡电路，所述供电电路分别为电源电路、按键电路、指示灯电路和NB-IOT通讯电路供电。
作为本发明进一步的方案：所述单片机控制电路采用APT32F003芯片。
作为本发明进一步的方案：所述电源电路采用LP3783稳压IC进行稳压。
作为本发明再进一步的方案：所述供电电路采用LM1117-3.3V芯片控制。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用直接接220V交流电的网络式充电器，扫码即可打开内部开关，插上插头即可充电，方便，且采用5V/2.4A输入，更是有快捷充电的能效；采用NB-IOT通讯连接，扫码支付完后可以取走，根据时间收费，在短时间内获得安全高效的充电效果。NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。
附图说明
图1为基于NB-IOT通讯协议的固定网络充电站的结构示意图。
图2为基于NB-IOT通讯协议的固定网络充电站NB-IOT通讯电路的电路图。
图3为基于NB-IOT通讯协议的固定网络充电站中SIM卡电路的电路图。
图4为基于NB-IOT通讯协议的固定网络充电站中按键电路的电路图。
图5为基于NB-IOT通讯协议的固定网络充电站中单片机控制电路的电路图。
图6为基于NB-IOT通讯协议的固定网络充电站中电源电路的电路图。
图7为基于NB-IOT通讯协议的固定网络充电站中供电电路的电路图。
图8为基于NB-IOT通讯协议的固定网络充电站中语音电路的电路图。
图9为基于NB-IOT通讯协议的固定网络充电站中指示灯电路的电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～9，本发明实施例中，一种基于NB-IOT通讯协议的固定网络充电站，220V交流电经过整流稳压后接入LP3783芯片进行稳压控制，电能转换后接入LP3515芯片集成同步整流MOS，从LP3515芯片整流输出后，一方面接到LM1117-3.3稳压芯片,给单片机控制电路、NB-IOT通讯电路、指示灯电路、语音电路提供稳定的3.3V电源；另一方面接到电源电路，通过固定网络充电站上边的二维码完成扫码支付后，由NB-IOT通讯电路进行网络交互然后与单片机控制电路交互数据，打开充电器内部输出电路开关。
所述基于NB-IOT通讯协议的固定网络充电站包括供电电路、电源电路、单片机控制电路、按键电路、SIM卡电路、指示灯电路和NB-IOT通讯电路，所述单片机控制电路分别连接电源电路、按键电路、指示灯电路和NB-IOT通讯电路，NB-IOT通讯电路还连接SIM卡电路，所述供电电路分别为电源电路、按键电路、指示灯电路和NB-IOT通讯电路供电。
所述单片机控制电路采用APT32F003芯片。
所述电源电路采用LP3783稳压IC进行稳压。
所述供电电路采用LM1117-3.3V芯片控制。
本产品采用220V交流电直接接入，整流稳压后接入LP3783芯片进行稳压控制进而控制电路的保护，电能转换后接入LP3515芯片集成同步整流MOS，采用特有的VCC供电技术，可以保证在原边控制系统恒压和恒流两种工作状态下，芯片都不会欠电工作。从LP3515芯片整流输出后一方面接到LM1117-3.3稳压芯片,给单片机控制电路，NB-IOT通讯电路，指示灯电路，语音电路提供稳定的3.3V电源；另一方面接到输出电路，通过固定网络充电站上边的二维码完成扫码支付后，由NB-IOT通讯电路进行网络交互然后与单片机控制电路交互数据，打开充电器内部输出电路开关，把插头插上，用户就可进行快速充电。
单片机APT32F003第一功能是控制各指示灯，第二检测各电路的电流电压然后控制各路的输出，第三是和NB-IOT模块对网络进行对接通讯以实现输出电路的开关。模块NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至至少10年，同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖,且NB-IOT信号穿透力强，即使信号薄弱的地方，亦可接收到网络通讯。
使用原理如下：
A、扫描固定网络充电站上边的二维码；
B、支付充电费用；
C、网络后台服务器收到支付成功的命令；
D、网络后台服务器通过NB-IOT模块进行网络数据交互发送命令给单片机；
E、单片机收到网络后台服务器的命令打开固定网络充电站输出电路开关；
F、开始计算倒计时充电时间；
G、用户取走固定网络充电站插上插头进行充电；
H、用户通过网络后台服务器终止充电并归还固定网络充电站；
I、后台服务器收到完成回复指令最终记录整个充电过程信息；
J、网络充电所有步骤完成，充电设备进入待机状态，以备下一次重复充电。
本产品采用220V交流电直接接入，整流稳压后接入LP3783芯片进行稳压控制进而控制电路的保护，电能转换后接入LP3515芯片集成同步整流MOS，采用特有的VCC供电技术，可以保证在原边控制系统恒压和恒流两种工作状态下，芯片都不会欠电工作。从LP3515芯片整流输出后一方面接到LM1117-3.3稳压芯片,给单片机控制电路，NB-IOT通讯电路，指示灯电路，语音电路提供稳定的3.3V电源；另一方面接到输出电路，通过固定网络充电站上边的二维码完成扫码支付后，由NB-IOT通讯电路进行网络交互然后与单片机控制电路交互数据，打开充电器内部输出电路开关，把插头插上，用户就可进行快速充电。
单片机APT32F003第一功能是控制各指示灯，第二检测各电路的电流电压然后控制各路的输出，第三是和NB-IOT模块对网络进行对接通讯以实现输出电路的开关。模块NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至至少10年，同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖,且NB-IOT信号穿透力强，即使信号薄弱的地方，亦可接收到网络通讯。
由火线串联磁珠FB1和零线串联电阻RF接入到由四个二极管组成的整流电路，经过整流后再接入到电容CE1、C1、CE2组成的滤波电路，滤波后由双模电感输出，由电容C2、电阻R6、R5和二极管D1组成防止反向击穿芯片LP3783通过线圈T1下去接到芯片LP3783的5、6脚接地，电阻R1、R2作为启动电阻给电容C4、C5给芯片LP3783的3脚供电作为起始电压，当达到工作电压时随即由线圈T2通过电阻R7和二极管D2给VCC供电，芯片的2脚和4脚串联电阻RD1接地，用于检测工作电流起保护作用，1脚和8脚并联电阻R3、R4接地用于检测电压起过压保护，经变压器振荡后接电容C6到芯片LP3515的2脚，3、4脚为源极，5、6脚为漏极，源极和漏极间由一个电容C8和电阻R8相连，
当系统上电后，通过内置MOS的体二极管对输出电容充电，输出电压上升。LP3515通过DET脚连接输出电压。当输出电压上升时，经过芯片内部供电电路，给VCC电容充电，当VCC的电压充到开启阈值电压时，芯片内部控制电路开始工作，MOS正常的导通和关断。MOS正常的导通时，电流不再从体二极管流过，而从MOS的沟道流过。芯片正常工作时，所需的工作电流仍然通过DET脚，给VCC供电，芯片LP3515的一脚接电阻到地，监控检测电压，由漏极导出整流稳压后的电源，由LP3515芯片整流稳压出来的电源用LM1117/3.3V稳压IC进行稳压，命名为U6,U6的1脚接电池的正极，同时接电容C3、CE1到地滤波，U6的2脚接地，U6的3脚是输出脚，输出3.3V电压，给单片机、NB-IOT通讯电路、指示灯电路，电机控制电路提供电压，同时接电容C6、CE2到地滤波。
整流稳压后串联一个电阻R11和MOS管ME4411，MOS管ME4411的1、2、3脚为源极，4脚为栅极接在电阻R11下边并串联一个三极管Q1到地，三极管的基极与电阻R12串联接在单片机APT32F003的16脚，MOS管的5、6、7、8脚为漏极，单片机给信号导通后接到瞬态抑制二极管SL05的5脚，2脚接地，1、6脚与USB1口的2、3脚相连，3、4脚与USB2口的2、3脚相连，提供稳定5V/2.4A的电源。
采用APT32F003芯片进行对各个电路的控制。单片机控制电路控制的1引脚提供低电平控制指示灯电路的SIGNED指示灯的亮灭，单片机控制电路的2引脚用来发送数据给NB-IOT通讯电路U2的23引脚，3引脚是接收NB-IOT通讯电路U2的24引脚发送回来的数据；4引脚连接按键电路按键S1用来进行复位，6脚连接按键电路按键S2进行电路调试或者唤醒，9引脚接入电源，7引脚接地；10引脚和11引脚接线到CON4上的2脚和1脚进行程序烧录；12引脚与NB-IOT通讯电路U2的34引脚相连通，16脚控制输出电路中01口的信号源
我们采用了两个NB-IOT的NB-IOT通讯模块，模块NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至至少10年，同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。在这里我们只使用到了4G数据通讯的功能，所以有些引脚并未使用。采用NB-IOT通讯模块，在这里我们只使用到了4G数据通讯的功能，所以有些引脚并未使用。NB-IOT模块上1、2、13、14、15、16、17、18、19、21、35、38、41、42引脚接地，VCC接到39、40引脚提供电压；20引脚外接天线；22引脚连同单片机控制电路上的4引脚与按键电路相连进行复位；23引脚用来接收单片机控制电路2引脚所发送的信号，24引脚用来发送数据给单片机控制电路的3引脚；27引脚接电阻R22和三极管Q1，一端接向指示灯电路的NETLIGHT指示灯进行控制，另一端接地；28引脚用来与SIM卡电路进行数据交互；29引脚用来检测与SIM电路数据是否连接；30引脚用来控制SIM卡电路复位；31引脚用来给SIM卡电路提供电压，34引脚与单片机控制电路的12引脚相连。
SIM卡座的1脚接通NB-IOT通讯电路提供的电源并与5引脚并联接电容C14到地；2脚为了让NB-IOT通讯电路控制其复位并接电容C13到地；3脚为了让NB-IOT通讯电路进行数据检测并接电容C12到地；6引脚与NB-IOT通讯电路进行数据交互与其28脚相连且与SIM卡座1脚和R19串联接电容C15到地。
单片机的1脚串联电阻R21和二极管D7接向VCC，NB-IOT通讯电路的三极管Q3的集电极串联电阻R22和二极管D8接向VCC。
语音芯片中2、3脚接喇叭，VCC电流入4脚并接电容接地，5、8脚接地，6、7脚接干簧且两引线接一个电容使其并联。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (5)
1.一种基于NB-IOT通讯协议的固定网络充电站，其特征在于，220V交流电经过整流稳压后接入LP3783芯片进行稳压控制，电能转换后接入LP3515芯片集成同步整流MOS，从LP3515芯片整流输出后，一方面接到LM1117-3.3稳压芯片,给单片机控制电路、NB-IOT通讯电路、指示灯电路、语音电路提供稳定的3.3V电源；另一方面接到电源电路，通过固定网络充电站上边的二维码完成扫码支付后，由NB-IOT通讯电路进行网络交互然后与单片机控制电路交互数据，打开充电器内部输出电路开关。
2.根据权利要求1所述的基于NB-IOT通讯协议的固定网络充电站，包括供电电路、电源电路、单片机控制电路、按键电路、SIM卡电路、指示灯电路和NB-IOT通讯电路，其特征在于，所述单片机控制电路分别连接电源电路、按键电路、指示灯电路和NB-IOT通讯电路，NB-IOT通讯电路还连接SIM卡电路，所述供电电路分别为电源电路、按键电路、指示灯电路和NB-IOT通讯电路供电。
3.根据权利要求1所述的基于NB-IOT通讯协议的固定网络充电站，其特征在于，所述单片机控制电路采用APT32F003芯片。
4.根据权利要求1所述的基于NB-IOT通讯协议的固定网络充电站，其特征在于，所述电源电路采用LP3783稳压IC进行稳压。
5.根据权利要求1所述的基于NB-IOT通讯协议的固定网络充电站，其特征在于，所述供电电路采用LM1117-3.3V芯片控制。
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