CN211089224U - 太阳能供电与市电供电切换的快递柜电源控制系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型属于快递柜供电技术领域，具体涉及了一种太阳能供电与市电供电切换的快递柜电源控制系统，旨在解决现有快递柜环境复杂导致供电困难或不稳定的问题。本实用新型包括：光伏发电板将太阳能转换为电能；太阳能蓄电池将电能发送至供电切换电路、控制板电源电路及存储电能；市电供电电路获取市电电能；供电监测电路基于光伏发电板、太阳能蓄电池、市电供电电压获取监测信号；控制板电源电路将电能传递至控制处理器；控制处理器基于监测信号生成供电线路切换信号；供电切换电路切换至相应供电电源。本实用新型在市电不稳定或突然断电的情况下可以快速切换至太阳能供电，系统稳定、安全可靠，同时优先采用太阳能供电，节约能源、降低成本。

Description

太阳能供电与市电供电切换的快递柜电源控制系统
技术领域
本实用新型属于快递柜供电技术领域，具体涉及了一种太阳能供电与市电供电切换的快递柜电源控制系统。
背景技术
随着网络购物的发展，人们的衣食住行都和互联网息息相关，网购使人们的生活变得更加方便，人们已经习惯了网上购买、送货到家的这种购物方式。配送问题一直困扰多方，令人头疼，快递员和收件人的时间不匹配，尤其是上班族和上学族，快递不能及时派送，而选择物业代收若物件丢失无法追究责任由谁来负。
智能快递柜进入人们的日常生活，解决了快递送货、取货时间不匹配的问题，但是快递柜设备的运行环境越来越复杂多样，柜体的供电也出现了一些难以解决的问题，例如，220V市电供电难、供电不稳定的问题。
为了提高快递柜电源的稳定性，使其可以适应更广的工作环境，可以在快递柜原来普通220V市电供电系统的基础上增加太阳能发电、供电系统，在发电充足或市电断电的情况下由免费的太阳能供电，在发电不足不能满足柜体用电时，切换成市电，待太阳能电池充满后再次切入太阳能供电系统。
实用新型内容
为了解决现有技术中的上述问题，即现有快递柜未利用清洁能源且由于环境复杂导致供电困难或不稳定的问题，本实用新型提供了一种太阳能供电与市电供电切换的快递柜电源控制系统，该快递柜电源系统包括光伏发电板、太阳能蓄电池、市电供电电路、供电监测电路、控制板电源电路、控制处理器、供电切换电路；
所述光伏发电板用于将实时获取的太阳能转换为电能，并发送至所述太阳能蓄电池；
所述太阳能蓄电池用于接收所述光伏发电板传递的电能，并分别发送至所述供电切换电路、控制板电源电路以及存储电能；
所述市电供电电路用于获取市电电能，并发送至所述供电切换电路；
所述供电监测电路分别与所述光伏发电板、太阳能蓄电池、市电供电接口连接，获取光伏发电板发电电压、太阳能蓄电池电压、市电供电电压，并转换为相应的监测信号发送至所述控制处理器；
所述控制板电源电路用于将所述太阳能蓄电池发送的电能传递至所述控制处理器；
所述控制处理器接收所述供电监测电路发送的各监测信号，生成供电线路切换信号后发送至所述供电切换电路；
所述供电切换电路接收所述控制处理器发送的供电线路切换信号，进行线路切换，并将太阳能蓄电池或市电供电电路提供的电能发送至柜体电源接口。
在一些优选的实施例中，所述供电切换电路还设置有供电状态指示模块；
所述供电状态指示模块，配置为通过设定颜色的指示灯指示当前供电状态；所述供电状态包括：市电、太阳能、无电。
在一些优选的实施例中，所述市电供电电路设置有开关电源；
所述开关电源用于将获取的市电220VAC电源转换为24VDC电源。
在一些优选的实施例中，所述供电切换电路包括市电供电继电器组、太阳能供电继电器组；
所述市电供电继电器组包括两个继电器，分别用于市电供电电源的24VDC、GND的传输；
所述太阳能供电继电器组包括两个继电器，分别用于太阳能蓄电池供电电源的24VDC、GND的传输。
在一些优选的实施例中，所述继电器设置有驱动芯片；
所述驱动芯片接收所述微控制处理器发送的供电线路切换信号，并依据所述供电线路切换信号控制所述继电器的工作或停止工作。
在一些优选的实施例中，所述供电监测电路包括太阳能发电监测模块、市电供电监测模块、太阳能蓄电池电压监测模块；
所述太阳能发电监测模块将光伏发电板发电电压信号进行降幅、隔离传输及采样，生成太阳能监测信号，并发送至所述控制处理器；
所述市电供电监测模块基于获取的市电供电电压信号，通过光电耦合的方式生成市电监测信号，并发送至所述控制处理器；
所述太阳能蓄电池电压监测模块基于获取的太阳能蓄电池电压信号生成太阳能蓄电池监测信号，并发送至所述控制处理器。
在一些优选的实施例中，所述太阳能发电监测模块包括太阳能信号降幅调理电路、信号隔离传输及采样电路；
所述太阳能信号降幅调理电路用于将光伏发电板发电电压信号进行降幅、初步调理；
所述信号隔离传输及采样电路用于将降幅调理后的信号进行隔离传输后进行ADC采样获取太阳能监测信号。
在一些优选的实施例中，所述太阳能信号降幅调理电路设置有保护电阻、分压采样电阻、限幅滤波电容；
所述保护电阻用于降低所述光伏发电板发电的电压，进行限流及降压保护；
所述分压采样电阻用于获取设定幅值的电压信号；
所述限幅滤波电容用于对所述分压采样后的电压信号限幅以及滤波。
在一些优选的实施例中，所述信号隔离传输及采样电路设置有高电压隔离模拟信号传输芯片；
所述高电压隔离模拟信号传输芯片用于将降幅调理后的模拟信号进行隔离传输。
在一些优选的实施例中，所述市电供电监测模块输出高电平时，市电未供电；所述市电供电监测模块输出低电平时，市电供电。
本实用新型的有益效果：
(1)本实用新型太阳能供电与市电供电切换的快递柜电源控制系统，在市电供电不方便或市电供电出现电压不稳定或停电的情况下，可在极短的时间内切换至太阳能供电，并进行隔离设计，快递柜设置地址不受市电供电环境的限制，同时避免了断电带来的无法投递与取件的问题，系统稳定、安全可靠。
(2)本实用新型太阳能供电与市电供电切换的快递柜电源控制系统，在阳光充足的情况下，优先采用光伏发电板将太阳能转换为电能，作为快递柜的供电能源，节约能源、降低成本。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本实用新型太阳能供电与市电供电切换的快递柜电源控制系统的框架示意图；
图2是本实用新型太阳能供电与市电供电切换的快递柜电源控制系统一种实施例的太阳能信号降幅调理电路示例图；
图3是本实用新型太阳能供电与市电供电切换的快递柜电源控制系统一种实施例的信号隔离传输及采样电路示例图；
图4是本实用新型太阳能供电与市电供电切换的快递柜电源控制系统一种实施例的市电供电监测模块示例图；
图5是本实用新型太阳能供电与市电供电切换的快递柜电源控制系统一种实施例的供电切换电路示例图；
图6是本实用新型太阳能供电与市电供电切换的快递柜电源控制系统一种实施例的电源切换流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关实用新型相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
本实用新型的一种太阳能供电与市电供电切换的快递柜电源控制系统，该快递柜电源控制系统包括光伏发电板、太阳能蓄电池、市电供电电路、供电监测电路、控制板电源电路、控制处理器、供电切换电路；
所述光伏发电板用于将实时获取的太阳能转换为电能，并发送至所述太阳能蓄电池；
所述太阳能蓄电池用于接收所述光伏发电板传递的电能，并分别发送至所述供电切换电路、控制板电源电路以及存储电能；
所述市电供电电路用于获取市电电能，并发送至所述供电切换电路；
所述供电监测电路分别与所述光伏发电板、太阳能蓄电池、市电供电接口连接，获取光伏发电板发电电压、太阳能蓄电池电压、市电供电电压，并转换为相应的监测信号发送至所述控制处理器；
所述控制板电源电路用于将所述太阳能蓄电池发送的电能传递至所述控制处理器；
所述控制处理器接收所述供电监测电路发送的各监测信号，生成供电线路切换信号后发送至所述供电切换电路；
所述供电切换电路接收所述控制处理器发送的供电线路切换信号，进行线路切换，并将太阳能蓄电池或市电供电电路提供的电能发送至柜体电源接口。
为了更清晰地对本实用新型太阳能供电与市电供电切换的快递柜电源控制系统进行说明，下面结合图1对本实用新型实施例中各模块展开详述。
本实用新型一种实施例的太阳能供电与市电供电切换的快递柜电源控制系统，包括光伏发电板、太阳能蓄电池、市电供电电路、供电监测电路、控制板电源电路、控制处理器、供电切换电路，各模块详细描述如下：
光伏发电板用于将实时获取的太阳能转换为电能，并发送至所述太阳能蓄电池。
快递柜一般安装于户外，在阳光充足的时候，光伏发电板发电充足，完全可以供给快递柜正常运行，并可以在较短时间内将太阳能蓄电池充满，在阳光不足或夜晚市电断电一段时间的情况下，可以由太阳能蓄电池为快递柜供给能源，避免快递柜断电带来的无法取件等问题。本实用新型设计使用的太阳能蓄电池在满充情况下可以保障快递柜在无阳光且无市电供电的情况下运行三天。
太阳能蓄电池用于接收所述光伏发电板传递的电能，并分别发送至所述供电切换电路、控制板电源电路以及存储电能。
由于光伏发电板的实时电压会受到当前阳光的影响，无法直接通过光伏发电板供给电路电源，本实用新型采用充电控制器将太阳能发电进行稳压后加在太阳能蓄电池上面进行充电，通过太阳能蓄电池来给电路提供电源，保证了系统的稳定性，更为安全可靠。
市电供电电路用于获取市电电能，并发送至供电切换电路。
市电供电电路通过接口输入市电220VAC，通过开关电源将220VAC转换为24VDC后输出。
供电监测电路分别与光伏发电板、太阳能蓄电池、市电供电接口连接，获取光伏发电板发电电压、太阳能蓄电池电压、市电供电电压，并转换为相应的监测信号发送至控制处理器。
供电监测电路包括：太阳能发电监测模块，将光伏发电板发电电压信号进行降幅、隔离传输及采样，生成太阳能监测信号，并发送至控制处理器；市电供电监测模块，通过光电耦合的方式生成市电监测信号，并发送至控制处理器；太阳能蓄电池电压监测模块基于获取的太阳能蓄电池电压信号生成太阳能蓄电池监测信号，并发送至控制处理器。
太阳能发电监测模块包括太阳能信号降幅调理电路、信号隔离传输及采样电路：
如图2所示，为本实用新型太阳能供电与市电供电切换的快递柜电源控制系统一种实施例的太阳能信号降幅调理电路示例图，DC+Vin为太阳能发电电压，在本实用新型实施例中，幅值约为40V，并且随着阳光的强弱而变化。在其他实施例中，若需要其他幅值的电压，可以通过调整光伏发电板的规格来实现，本实用新型对此不作限定。电阻R2、R3、R4为保护电阻，起到限流及降压保护的作用。电阻R1为分压采样电阻，通过分压原理获取需要的小幅值电压信号。二极管D4及电容C44为限幅、滤波作用，可以进一步将信号进行调理。ADVin为初步调理的太阳能电压采样信号。
如图3所示，为本实用新型太阳能供电与市电供电切换的快递柜电源控制系统一种实施例的信号隔离传输及采样电路示例图：U17是此电路的电源芯片，由蓄电池电源降压稳压12V给高压信号侧电路供电；U20为高电压信号隔离传输芯片，将2号脚输入的ADVIN电压信号隔离传输给处理器侧(数字电路侧)，器件可以耐受高达80伏的输入电压信号；U19是运算放大器芯片，完成处理器ADC采样之前的单端信号变双端输入、阻抗匹配要求。
如图4所示，为本实用新型太阳能供电与市电供电切换的快递柜电源控制系统一种实施例的市电供电监测模块示例图，市电监测电路通过光电耦合隔离的设计方式将切换前市电是否具备这个条件简单可靠地监测到。也即，市电有的时候I3信号管脚电平为低，无市电时为高。
控制板电源电路用于将太阳能蓄电池发送的电能传递至所述控制处理器。
控制板电源电路由太阳能发电系统供电，不受市电供电影响，并进行隔离设计，保障了控制电路的安全可靠。
控制处理器接收供电监测电路发送的各监测信号，生成供电线路切换信号后发送至供电切换电路。
供电切换电路接收控制处理器发送的供电线路切换信号，进行线路切换，并将太阳能蓄电池或市电供电电路提供的电能发送至柜体电源接口。
供电切换电路设置有供电状态指示模块，通过设定颜色的指示灯指示当前供电状态，供电状态分为：市电供电状态、太阳能供电状态、无电状态。
供电切换电路包括：市电供电继电器组，包括两个继电器，分别用于市电供电电源的24VDC、GND的传输；太阳能供电继电器组，包括两个继电器，分别用于太阳能蓄电池供电电源的24VDC、GND的传输。其继电器均设有驱动芯片，驱动芯片接收微控制处理器发送的供电线路切换信号，并依据供电线路切换信号控制继电器的工作或停止工作。在控制板没有电时，由于使用了继电器模块的常开接点，不会有电流流入柜体，同时在主处理器上电初始化过程中，供电继电器也是不动作的，在供电监测符合要求时才会启动对应的继电器组，保障了供电的安全性及可靠性。
如图5所示，为本实用新型太阳能供电与市电供电切换的快递柜电源控制系统一种实施例的供电切换电路示例图，输入电源切换电路由2路输入电源(太阳能或市电)、JDQ1、JDQ2、JDQ3、JDQ4控制信号、继电器驱动芯片U6、继电器控制保护电路C10、C11、C12、C14及D10、D11、D12、D13元器件、继电器K5、K2、K1、K3以及控制电源输出+24V、24VGND组成。
市电输入电源接在继电器K5、K2的公共输入端3号脚上；太阳能输入电源接在继电器K1、K3的公共输入端3号脚上；电源输出端+24V在继电器K5、K2的常开端进行汇接；24VGND在继电器K2、K3的常开端进行汇接；继电器驱动芯片U6在市电控制信号JDQ1、JDQ2到来时驱动继电器K5、K2动作；继电器驱动芯片U6在太阳能供电控制信号JDQ3、JDQ4到来时驱动继电器K1、K3动作；继电器控制保护电路C10、C11、C12、C14及D10、D11、D12、D13元器件可以起到防止继电器受干扰而误动作的作用。
基于上述的太阳能供电与市电供电切换的快递柜电源控制系统，本实用新型太阳能供电与市电供电切换的快递柜电源控制系统一种实施例的电源切换流程如图6所示：
步骤S10，获取当前快递柜供电状态；通过供电监测电路实时采样光伏发电板的发电电压、市电供电电压、太阳能蓄电池电压并生成太阳能监测信号、市电监测信号、太阳能蓄电池监测信号；
步骤S20，控制处理器基于当前快递柜供电状态、太阳能监测信号、市电监测信号、太阳能蓄电池监测信号，判断并执行：当供电状态为市电供电时，跳转步骤S30；当供电状态为太阳能供电时，跳转步骤S40；
步骤S30，基于所述太阳能以及太阳能蓄电池监测信号判断太阳能是否满足供电要求，若满足则生成供电线路切换信号，供电切换电路基于所述供电线路切换信号切入太阳能供电系统并输出；否则维持市电供电状态；
步骤S40，基于所述太阳能以及太阳能蓄电池监测信号判断并执行：
太阳能满足供电要求时，维持太阳能供电状态；
太阳能不满足供电要求时，基于所述市电监测信号判断市电是否满足供电要求，若满足则生成供电线路切换信号，供电切换电路基于所述供电线路切换信号切入市电供电系统并输出。
本实用新型太阳能供电与市电供电切换的快递柜电源控制系统，通过上述方法实时监测各电源状态，优先采用太阳能供电，在太阳能不满足供电要求的情况下，切换为市电供电，在市电不稳定或突然断电的情况下，可快速切换至太阳能供电，避免快递柜由于断电导致无法取件，系统安全可靠。
本实用新型还设置有太阳能蓄电池，在其白天电压高于12.5V以及夜晚电压高于11V时，由太阳能蓄电池供电(切换时至少持续采样5分钟)。
需要说明的是，上述实施例提供的太阳能供电与市电供电切换的快递柜电源控制系统，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即将本实用新型实施例中的模块再分解或者组合，例如，上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本实用新型实施例中涉及的模块的名称，仅仅是为了区分各个模块，不视为对本实用新型的不当限定。
术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。
术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种太阳能供电与市电供电切换的快递柜电源控制系统，其特征在于，该快递柜电源控制系统包括光伏发电板、太阳能蓄电池、市电供电电路、供电监测电路、控制板电源电路、控制处理器、供电切换电路；
所述光伏发电板用于将实时获取的太阳能转换为电能，并发送至所述太阳能蓄电池；
所述太阳能蓄电池用于接收所述光伏发电板传递的电能，并分别发送至所述供电切换电路、控制板电源电路以及存储电能；
所述市电供电电路用于获取市电电能，并发送至所述供电切换电路；
所述供电监测电路分别与所述光伏发电板、太阳能蓄电池、市电供电接口连接，获取光伏发电板发电电压、太阳能蓄电池电压、市电供电电压，并转换为相应的监测信号发送至所述控制处理器；
所述控制板电源电路用于将所述太阳能蓄电池发送的电能传递至所述控制处理器；
所述控制处理器接收所述供电监测电路发送的各监测信号，生成供电线路切换信号后发送至所述供电切换电路；
所述供电切换电路接收所述控制处理器发送的供电线路切换信号，进行线路切换，并将太阳能蓄电池或市电供电电路提供的电能发送至柜体电源接口。
2.根据权利要求1所述的太阳能供电与市电供电切换的快递柜电源控制系统，其特征在于，所述供电切换电路还设置有供电状态指示模块；
所述供电状态指示模块，配置为通过设定颜色的指示灯指示当前供电状态；所述供电状态包括：市电、太阳能、无电。
3.根据权利要求1所述的太阳能供电与市电供电切换的快递柜电源控制系统，其特征在于，所述市电供电电路设置有开关电源；
所述开关电源用于将获取的市电220VAC电源转换为24VDC电源。
4.根据权利要求1所述的太阳能供电与市电供电切换的快递柜电源控制系统，其特征在于，所述供电切换电路包括市电供电继电器组、太阳能供电继电器组；
所述市电供电继电器组包括两个继电器，分别用于市电供电电源的24VDC、GND的传输；
所述太阳能供电继电器组包括两个继电器，分别用于太阳能蓄电池供电电源的24VDC、GND的传输。
5.根据权利要求4所述的太阳能供电与市电供电切换的快递柜电源控制系统，其特征在于，所述继电器设置有驱动芯片；
所述驱动芯片接收所述控制处理器发送的供电线路切换信号，并依据所述供电线路切换信号控制所述继电器的工作或停止工作。
6.根据权利要求1所述的太阳能供电与市电供电切换的快递柜电源控制系统，其特征在于，所述供电监测电路包括太阳能发电监测模块、市电供电监测模块、太阳能蓄电池电压监测模块；
所述太阳能发电监测模块将光伏发电板发电电压信号进行降幅、隔离传输及采样，生成太阳能监测信号，并发送至所述控制处理器；
所述市电供电监测模块基于获取的市电供电电压信号，通过光电耦合的方式生成市电监测信号，并发送至所述控制处理器；
所述太阳能蓄电池电压监测模块基于获取的太阳能蓄电池电压信号生成太阳能蓄电池监测信号，并发送至所述控制处理器。
7.根据权利要求6所述的太阳能供电与市电供电切换的快递柜电源控制系统，其特征在于，所述太阳能发电监测模块包括太阳能信号降幅调理电路、信号隔离传输及采样电路；
所述太阳能信号降幅调理电路用于将光伏发电板发电电压信号进行降幅、初步调理；
所述信号隔离传输及采样电路用于将降幅调理后的信号进行隔离传输后进行ADC采样获取太阳能监测信号。
8.根据权利要求7所述的太阳能供电与市电供电切换的快递柜电源控制系统，其特征在于，所述太阳能信号降幅调理电路设置有保护电阻、分压采样电阻、限幅滤波电容；
所述保护电阻用于降低所述光伏发电板发电的电压，进行限流及降压保护；
所述分压采样电阻用于获取设定幅值的电压信号；
所述限幅滤波电容用于对所述分压采样后的电压信号限幅以及滤波。
9.根据权利要求7所述的太阳能供电与市电供电切换的快递柜电源控制系统，其特征在于，所述信号隔离传输及采样电路设置有高电压隔离模拟信号传输芯片；
所述高电压隔离模拟信号传输芯片用于将降幅调理后的模拟信号进行隔离传输。
10.根据权利要求6所述的太阳能供电与市电供电切换的快递柜电源控制系统，其特征在于，所述市电供电监测模块输出高电平时，市电未供电；所述市电供电监测模块输出低电平时，市电供电。
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CN201922449391.6U Active CN211089224U (zh) 2019-12-30 2019-12-30 太阳能供电与市电供电切换的快递柜电源控制系统

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113746160A (zh) * 2021-07-21 2021-12-03 深圳拓邦股份有限公司 一种光伏能充换电柜系统和方法

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