CN210295227U - 共享单车及基于NB-IoT通信的电子锁装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种共享单车及基于NB‑IoT通信的电子锁装置，所述电子锁装置包括NB‑IoT通信模块、控制器、电子锁、按键开关和供电电源；所述NB‑IoT通信模块与所述控制器电连接，所述电子锁通过所述按键开关与所述控制器电连接，所述供电电源与所述控制器电连接；所述电子锁用于在关闭时触发所述按键开关向所述控制器发送触发信号，所述控制器用于在接收到所述触发信号时获取所述电子锁的关闭信息，并通过所述NB‑IoT通信模块将所述电子锁的关闭信息传输至外部服务器，所述关闭信息用于供外部服务器生成密码。本实用新型提供的共享单车的基于NB‑IoT通信的电子锁装置能及时更新车锁密码，提高车锁安全性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电子锁装置，尤其涉及一种共享单车及基于NB-IoT通信的电子锁装置。
背景技术
随着共享单车的使用量越来越大，原有的个人自用单车越来越少，而像共享电动车，共享儿童推车，共享单车等逐渐成为当今社会的一种重要的绿色出行方式之一。特别是共享单车，因骑行方便，单车资源丰富，分时段租用成本低等特点，被广泛使用。但是当前共享单车车锁密码更新慢，耗电量高，整个单车维护成本增加很多。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中车锁密码更新不及时的缺陷，提供一种共享单车及基于NB-IoT通信的电子锁装置。
本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种共享单车的基于NB-IoT(Narrow Band-Internet of Things，窄带物联网)通信的电子锁装置，包括NB-IoT通信模块、控制器、电子锁、按键开关和供电电源；
所述NB-IoT通信模块与所述控制器电连接，所述电子锁通过所述按键开关与所述控制器电连接，所述供电电源与所述控制器电连接；
所述电子锁用于在关闭时触发所述按键开关向所述控制器发送触发信号，所述控制器用于在接收到所述触发信号时获取所述电子锁的关闭信息，并通过所述NB-IoT通信模块将所述电子锁的关闭信息传输至外部服务器，所述关闭信息用于供外部服务器生成密码。
较佳地，所述控制器还用于在接收到所述触发信号时获取时间信息，并基于所述时间信息生成本地密码。
较佳地，所述NB-IoT通信模块用于接收外部服务器下发的密码，并传输至所述控制器；或，
所述电子锁装置还包括与所述控制器电连接的蓝牙模块，所述蓝牙模块用于接收外部服务器下发的密码，并传输至所述控制器。
较佳地，所述电子锁装置还包括电控开关，所述控制器通过所述电控开关与所述电子锁电连接；
所述控制器用于基于接收到的外部服务器下发的密码与所述本地密码控制所述电控开关打开所述电子锁。
较佳地，所述电子锁装置还包括轴加速度传感器和GPS(全球定位系统)模块，所述轴加速度传感器和所述GPS模块分别与所述控制器电连接；
所述轴加速度传感器用于获取所述电子锁装置的位移信息，并传输至所述控制器；
所述GPS模块用于获取所述电子锁装置的位置信息，并传输至所述控制器；
所述控制器基于所述位移信息将所述位置信息通过所述NB-IoT通信模块传输至外部服务器。
较佳地，所述电子锁装置还包括稳压模块，所述稳压模块的输入端连接所述供电电源的输出端，所述稳压模块的输出端连接所述控制器的电源输入端口；
所述稳压模块用于将所述供电电源的供电电压转换成所述控制器的工作电压。
较佳地，所述控制器内部包括模数转换电路，所述模数转换电路通过模数转换接口连接所述供电电源的输出端；
所述模数转换电路用于检测所述供电电源的电量。
较佳地，所述电控开关包括第一开关管和第一电阻，所述第一开关管的栅极连接所述控制器的第一GPIO(通用型输入输出)口，所述第一开关管的源极接地，所述第一开关管的漏极通过所述第一电阻连接所述电子锁；
所述控制器用于通过所述第一GPIO口输出高电平导通所述第一开关管，以将所述电子锁打开。
较佳地，所述电子锁装置还包括扬声器、第二开关管和第二电阻，所述第二开关管的栅极连接所述控制器的第二GPIO口，所述第二开关管的源极接地，所述第二开关管的漏极通过所述第二电阻与所述扬声器连接；
所述控制器通过所述第二GPIO口输出高电平导通所述第二开关管，以控制所述扬声器发声；和/或，
所述电子锁装置还包括第三开关管，所述第三开关管的栅极连接所述控制器的第三GPIO端口，所述第三开关管的漏极连接所述控制器的电源输入端口，所述第三开关管的源极连接所述NB-IoT通信模块的电源输入端口；
所述控制器通过所述第三GPIO端口输出高电平控制所述第三开关管导通，以对所述NB-IoT通信模块供电。
一种共享单车，包括有上述任一项所述的共享单车的基于NB-IoT通信的电子锁装置。
本实用新型的积极进步效果在于：
在用户骑行结束，手动关闭车锁后，NB-IoT通信模块会将车锁关闭信息发送给外部服务器，外部服务器接收到车锁关闭信息时会及时更新车锁密码，同时车锁内部控制器也会及时更新车锁密码，在下次打开车锁时便会使用新密码，实现了车锁密码的及时更新，提高了车锁的安全性。
附图说明
图1为本实用新型最佳实施例的共享单车的基于NB-IoT通信的电子锁装置的电路示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。
本实施例提供一种共享单车的基于NB-IoT通信的电子锁装置，如图1所示，共享单车的基于NB-IoT通信的电子锁装置包括NB-IoT通信模块11、MCU控制器12、按键开关13、电子锁14和供电电源15。
NB-IoT通信模块11的串口UART(通用异步收发传输器)2与MCU控制器12的串口UART3连接；按键开关13一端连接MCU控制器12的GPIO8接口，另一端连接电子锁14；供电电源15的输出端连接MCU控制器12的电源输入端口VBAT2。
NB-IoT通信模块11的USIM(全球用户识别)端口连接外部USIM卡，用于上网，与外部服务器通信连接，NB-IoT通信模块11射频天线端口RF_ANT用于与外部服务器传输数据。当电子锁14关闭时会有机械弹簧顶住按键开关13，使按键开关13闭合，此时MCU控制器12的GPIO8端口会接收到电平信号，用于判断电子锁14关闭，在本实施例中，MCU控制器12的GPIO8端口接收到高电平信号判定电子锁14关闭。MCU控制器12接收到电子锁14的关闭信息后，会获取时间信息，基于该时间信息生成新密码，MCU控制器12同时会将该关闭信息通过串口UART3发送给NB-IoT通信模块11的串口UART2，NB-IoT通信模块11通过射频天线端口RF_ANT将电子锁14的关闭信息发送给外部服务器，外部服务器接收到电子锁14的关闭信息后会获取时间信息，并基于时间信息生成新密码。
在下次打开车锁时通过NB-IoT通信模块11射频天线端口RF_ANT接收外部服务器下发的密码，并通过串口UART2传输给MCU控制器12的串口UART3，MCU控制器12将接收到的外部服务器下发的密码，与本地密码比较，一致时，打开电子锁14。
当行程结束后，用户手动关闭车锁，此时外部服务器通过NB-IoT通信模块11接收到车锁关闭信息便会更新此车锁密码，同时本地控制器也会更新车锁密码，密码系统使用的是依据时间为基础的算法，实现了车锁的及时更新，提高了车锁的安全性。
通过NB-IoT通信模块11射频天线端口RF_ANT接收外部服务器下发的密码，省去了蓝牙模块，电子锁装置功耗进一步降低。同时NB-IoT通信模块11使用的是低功耗设计器件，内部有APT(调制解调器命令)调节机制，车锁上网的过程中，不需要一直处于强发模式，第一次联网成功后，设备接收服务器或者基站端下发的消息或者密码时处于eDRX(非连续接收)模式下，NB-IoT通信模块11不发送和接收数据后处于PSM(低功耗模式)模式，此时整个模块耗流在5uA(微安)，设备不需要断电就可以降低功耗，降低人工更换车锁电池成本。
本实用新型共享单车的基于NB-IoT通信的电子锁装置还包括蓝牙模块16，蓝牙模块16的串口UART7与MCU控制器12的串口UART6连接，蓝牙模块16通过射频天线端口BT_ANT接收外部服务器下发的密码。
客户端扫码车锁本体上的二维码获取开锁密码，打开手机蓝牙，手机自动连接蓝牙模块16，蓝牙模块16的射频天线端口BT_ANT接收到手机端发送的开锁密码并通过串口UART7传输给MUC控制器2的串口UART6，MCU控制器12将接收到的外部服务器下发的密码，与本地密码比较，一致时，打开电子锁14。
采用蓝牙模块16近距离传输外部服务器密码，能提高数据传输速度，降低通信流量费。
本实用新型共享单车的基于NB-IoT通信的电子锁装置还包括电控开关17，电控开关17一端连接电子锁14，另一端连接MCU控制器12的GPIO4端口，电控开关17具体包括开关管Q1和电阻R4，开关管Q1的栅极连接MCU控制器12的GPIO4端口，开关管Q1的源极连接地，开关管Q1的漏极通过电阻R4连接电子锁14。MCU控制器12基于接收到的外部服务器下发的密码与本地密码控制一致时通过端口GPIO4输出高电平打开开关管Q1，电子锁14内部的电磁铁通电导体会使弹簧压缩，以打开电子锁14。
本实用新型共享单车的基于NB-IoT通信的电子锁装置还包括轴加速度传感器18和GPS模块19，轴加速度传感器18与MCU控制器12的GPIO7端口连接，本实施例中轴加速度传感器18具体为6轴加速度传感器，轴加速度传感器18会获取电子锁装置的位移信息；GPS模块19通过串口UART5与MCU控制器12的串口UART4连接，GPS模块19通过射频天线GPS_ANT获取电子锁装置的位置信息，并通过串口UART5传输给MCU控制器12，MCU控制器12基于接收到的电子锁装置的位移信息将电子锁装置的位置信息通过NB-IoT通信模块11传输给外部服务器。外部服务器根据接收到的GPS模块19的位置信息定位单车位置和规划骑行路线。通过轴加速度传感器18计算位移等信息，判断车子状态。
本实用新型共享单车的基于NB-IoT通信的电子锁装置的供电电源15具体包括电池VBAT和LDO(线性稳压器)模块51，LDO模块51的输入端连接电池VBAT的输出端，LDO模块51的输出端连接MCU控制器12的电源输入VBAT2端口；LDO模块51用于将电池VBAT的供电电压转换成MCU控制器12的工作电压，本实施例中MCU控制器12的工作电压3.3v。
本实施例中MCU控制器12内部包括模数转换电路，模数转换电路通过MCU控制器12的模数转换接口ADC(模数转换器)1连接电池VBAT的输出端，模数转换电路用于检测电池VBAT的电量，当电池VBAT的电量过低时，MCU控制器12不开启电子锁14。
本实用新型共享单车的基于NB-IoT通信的电子锁装置还包括扬声器L1、开关管Q2和电阻R3，开关管Q2的栅极连接MCU控制器12的GPIO3端口，开关管Q2的源极接地，开关管Q2的漏极通过电阻R3与扬声器L1连接，扬声器L1与MCU控制器12的电源端口VBAT2连接。MCU控制器12通过GPIO3端口输出高电平导通开关管Q2，以控制扬声器L1发声。
本实用新型共享单车的基于NB-IoT通信的电子锁装置还包括开关管Q3，开关管Q3的栅极连接MCU控制器12的GPIO6端口，开关管Q3的漏极连接MCU控制器12的电源输入VBAT2端口，开关管Q3的源极连接NB-IoT通信模块11的电源输入VBAT1端口；MCU控制器12通过GPIO6端口输出高电平控制开关管Q3导通，以对NB-IoT通信模块11供电。NB-IoT通信模块11内部有ADC检查功能，通过VBAT1管脚去检测，把检测的结果通过UART2接口传输给MCU控制器12，进行系统控制，当电量低时，车锁不开启。
本实用新型共享单车的基于NB-IoT通信的电子锁装置还包括开关管Q4，开关管Q4的栅极连接MCU控制器12的GPIO5端口，开关管Q4的漏极连接MCU控制器12的电源输入VBAT2端口，开关管Q4的源极连接蓝牙模块16的电源输入VBAT3端口和GPS模块19的电源输入VBAT3端口；MCU控制器12通过GPIO5端口输出高电平控制开关管Q4导通，以对蓝牙模块16和GPS模块19模块供电。
NB-IoT通信模块11的复位端口RESET连接MCU控制器12的GPIO1端口，由MCU控制器12的GPIO1端口控制NB-IoT通信模块11的复位操作，NB-IoT通信模块11的USIM(全球用户识别)端口连接外部USIM卡，NB-IoT通信模块11FLASH1端口连接外部DFOTA(空中软件升级)固件升级，以支持DFOTA固件升级功能，NB-IoT通信模块11的NETLIGHT(网络状态灯)端口通过电阻R2连接LED灯L2，以支持网络指示灯设计。
NB-IoT通信模块11不需要FLASH芯片，就可以进行DFOTA升级，一方面节约开发成本；另一方面大大降低了整机功耗。NB-IoT通信模块11在极小的尺寸(19.9mmx23.6mm)下内嵌了eSIM芯片，一来客户不用在增加额外的器件选型和评估工作，为客户降低了成本；另一方面避免了USIM(全球用户识别)卡外部的走线过长造成USIM卡因干扰产生的不识别卡问题。
NB-IoT通信模块11最大耗流只需要230mA(毫安)，大大降低了对电池容量的要求，模块电压输入范围广，支持目前市面上3V/3.3V/3.6V等电池典型电压值，支持3GPP Rel-14(一种通信协议)协议，支持多载波传输数据，下行速度128kbps(一种网速带宽的单位)，上行速度64kbps，比传统的无线通信模块数据传输量大。在同一基站的情况下，NB-IoT可以比现有无线技术提供50～100倍的接入数，单个基站小区可支持200000个多载波的NB-IoT终端接入，不用担心用户网络拥堵问题。
NB-IoT通信模块11在PSM模式下，仍然可以接收和发送AT(调制解调器命令语言)命令，不需要额外的按键唤醒设备。NB-IoT通信模块11超低静态电流的负载开关和电源调整器，将睡眠功耗降低到3uA(微安)左右，最大限度的满足单节电池使用10年的目标，超长待机。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种共享单车的基于NB-IoT通信的电子锁装置，其特征在于，包括NB-IoT通信模块、控制器、电子锁、按键开关和供电电源；
所述NB-IoT通信模块与所述控制器电连接，所述电子锁通过所述按键开关与所述控制器电连接，所述供电电源与所述控制器电连接；
所述电子锁用于在关闭时触发所述按键开关向所述控制器发送触发信号，所述控制器用于在接收到所述触发信号时获取所述电子锁的关闭信息，并通过所述NB-IoT通信模块将所述电子锁的关闭信息传输至外部服务器，所述关闭信息用于供外部服务器生成密码。
2.如权利要求1所述的共享单车的基于NB-IoT通信的电子锁装置，其特征在于，所述控制器还用于在接收到所述触发信号时获取时间信息，并基于所述时间信息生成本地密码。
3.如权利要求1所述的共享单车的基于NB-IoT通信的电子锁装置，其特征在于，所述NB-IoT通信模块用于接收外部服务器下发的密码，并传输至所述控制器；或，
所述电子锁装置还包括与所述控制器电连接的蓝牙模块，所述蓝牙模块用于接收外部服务器下发的密码，并传输至所述控制器。
4.如权利要求2所述的共享单车的基于NB-IoT通信的电子锁装置，其特征在于，所述电子锁装置还包括电控开关，所述控制器通过所述电控开关与所述电子锁电连接；
所述控制器用于基于接收到的外部服务器下发的密码与所述本地密码控制所述电控开关打开所述电子锁。
5.如权利要求1所述的共享单车的基于NB-IoT通信的电子锁装置，其特征在于，
所述电子锁装置还包括轴加速度传感器和GPS模块，所述轴加速度传感器和所述GPS模块分别与所述控制器电连接；
所述轴加速度传感器用于获取所述电子锁装置的位移信息，并传输至所述控制器；
所述GPS模块用于获取所述电子锁装置的位置信息，并传输至所述控制器；
所述控制器基于所述位移信息将所述位置信息通过所述NB-IoT通信模块传输至外部服务器。
6.如权利要求1所述的共享单车的基于NB-IoT通信的电子锁装置，其特征在于，所述电子锁装置还包括稳压模块，所述稳压模块的输入端连接所述供电电源的输出端，所述稳压模块的输出端连接所述控制器的电源输入端口；
所述稳压模块用于将所述供电电源的供电电压转换成所述控制器的工作电压。
7.如权利要求1所述的共享单车的基于NB-IoT通信的电子锁装置，其特征在于，所述控制器内部包括模数转换电路，所述模数转换电路通过模数转换接口连接所述供电电源的输出端；
所述模数转换电路用于检测所述供电电源的电量。
8.如权利要求4所述的共享单车的基于NB-IoT通信的电子锁装置，其特征在于，所述电控开关包括第一开关管和第一电阻，所述第一开关管的栅极连接所述控制器的第一GPIO口，所述第一开关管的源极接地，所述第一开关管的漏极通过所述第一电阻连接所述电子锁；
所述控制器用于通过所述第一GPIO口输出高电平导通所述第一开关管，以将所述电子锁打开。
9.如权利要求1所述的共享单车的基于NB-IoT通信的电子锁装置，其特征在于，所述电子锁装置还包括扬声器、第二开关管和第二电阻，所述第二开关管的栅极连接所述控制器的第二GPIO口，所述第二开关管的源极接地，所述第二开关管的漏极通过所述第二电阻与所述扬声器连接；
所述控制器通过所述第二GPIO口输出高电平导通所述第二开关管，以控制所述扬声器发声；和/或，
所述电子锁装置还包括第三开关管，所述第三开关管的栅极连接所述控制器的第三GPIO端口，所述第三开关管的漏极连接所述控制器的电源输入端口，所述第三开关管的源极连接所述NB-IoT通信模块的电源输入端口；
所述控制器通过所述第三GPIO端口输出高电平控制所述第三开关管导通，以对所述NB-IoT通信模块供电。
10.一种共享单车，其特征在于，包括有如权利要求1-9任一项所述的共享单车的基于NB-IoT通信的电子锁装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921536173.XU CN210295227U (zh) | 2019-09-16 | 2019-09-16 | 共享单车及基于NB-IoT通信的电子锁装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201921536173.XU CN210295227U (zh) | 2019-09-16 | 2019-09-16 | 共享单车及基于NB-IoT通信的电子锁装置 |
Publications (1)
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|---|---|
| CN210295227U true CN210295227U (zh) | 2020-04-10 |
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ID=70064803
Family Applications (1)
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| CN201921536173.XU Active CN210295227U (zh) | 2019-09-16 | 2019-09-16 | 共享单车及基于NB-IoT通信的电子锁装置 |
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| CN (1) | CN210295227U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111983953A (zh) * | 2020-08-12 | 2020-11-24 | 广东电网有限责任公司广州供电局 | 基于NB-iot休眠过程中采集井盖状态降低功耗的装置及方法 |
-
2019
- 2019-09-16 CN CN201921536173.XU patent/CN210295227U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111983953A (zh) * | 2020-08-12 | 2020-11-24 | 广东电网有限责任公司广州供电局 | 基于NB-iot休眠过程中采集井盖状态降低功耗的装置及方法 |
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