CN217824398U

CN217824398U - 一种基于NB-IoT定位的太阳能移动电源

Info

Publication number: CN217824398U
Application number: CN202221472256.9U
Authority: CN
Inventors: 游国栋; 寇亚琪; 贾珺然; 沈治方
Original assignee: Tianjin University of Science and Technology
Current assignee: Tianjin University of Science and Technology
Priority date: 2022-06-14
Filing date: 2022-06-14
Publication date: 2022-11-15
Anticipated expiration: 2032-06-14

Abstract

本实用新型公开了一种基于NB‑IoT定位的太阳能移动电源，包括太阳能板、充电IC电路、锂电池、供电模块、STM32主控模块、NB‑IoT模块、LED、按键；所述太阳能板通过所述充电IC电路连接所述锂电池；所述供电模块将所述充电IC电路输出的5V电压转为3.3V电压为所述STM32主控模块和所述NB‑IoT模块供电；所述NB‑IoT模块通过GNSS天线获取卫星信号实现定位功能，通过NB‑IoT天线与网络运营商的基础设备建立通信，将定位信息上传到云平台。本实用新型使用高集成度电源管理芯片IP5306构建移动电源电路，减少外围器件、优化电路结构；通过NB‑IoT模块实现定位信息在线查看功能，并加入灯光闪烁SOS求救信号功能，使功能更加完善。

Description

一种基于NB-IoT定位的太阳能移动电源

技术领域

本实用新型涉及移动电源技术领域，具体涉及一种基于NB-IoT定位的太阳能移动电源。

背景技术

随着钓鱼、登山、野外露营、越野探险等户外运动的悄然兴起，人们对户外功能性产品的需求也日益增加。特别是作为电子产品的便携充电器或后备电池的移动电源，已成为户外出行不可或缺的物品。现有技术下的太阳能移动电源功能单一，不能满足将其作为智能安全装备应用于复杂户外场景的需求。

实用新型内容

本实用新型旨在解决上述背景技术中提出的问题，提供了一种基于NB-IoT定位的太阳能移动电源。

本实用新型所要解决的技术问题其一是，通过使用集成锂电池充电管理、电池电量指示、升压转换器的多功能电源管理芯片IP5306构建移动电源电路，仅需少量的外围器件，可有效减小尺寸降低成本，优化电路结构。

本实用新型所要解决的技术问题其二是，通过使用具有GNSS定位功能的高性能NB-IoT模组BC20模块，实现定位信息的确定，以及远端云平台在线查看功能，以便遇有突发状况时，能够迅速进行紧急预案处理。

本实用新型所要解决的技术问题其三是，加入灯光闪烁SOS求救信号功能，解决无信号极端场景下的紧急灯光呼救问题，使功能更加完善。

为实现以上技术目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于NB-IoT定位的太阳能移动电源，包括太阳能板、充电IC电路、锂电池、供电模块、STM32主控模块、NB-IoT模块、LED、按键；所述太阳能板通过所述充电IC电路连接所述锂电池；所述供电模块将所述充电IC电路的5V电压输出转为3.3V电压为所述STM32主控模块和所述NB-IoT模块供电；所述NB-IoT模块通过GNSS天线获取卫星信号实现定位功能，通过NB-IoT天线与网络运营商的基础设备建立通信，将定位信息上传到云平台。

进一步的，所述太阳能板采用采用单晶硅太阳能板，尺寸为110*80mm，工作电压为5V，工作电流为200mA，体积小，质量轻，对便携性有极大的提升。

进一步的，所述充电IC电路采用高集成度多功能电源芯片IP5306，该芯片内部集成锂电池充电管理、电池电量指示、升压转换器等，仅需极少的外围器件即可构建完整的移动电源电路，可有效优化电路结构，减小实际电路的尺寸，降低成本。IP5306采用开关充电技术，可自适应调节充电电流，提供最大2.1A输入电流，充电效率高至91％，最大2.4A输出电流，转换效率高至92％。另外，IP5306支持负载的智能识别，空载时，自动进入休眠状态，静态电流降至100uA。

进一步的，所述锂电池采用5节2600mAh的18650锂电池并联组成，18650锂电池无记忆性，随用随充，泄压防爆，安全稳定。

进一步的，所述供电模块采用高效线性稳压芯片AMS1117将充电IC电路输出的5V电压转化为3.3V电压对STM32主控模块和NB-IoT模块进行供电；

进一步的，所述STM32主控模块芯片选型采用STM32F103C8T6，性能高、功耗低。

进一步的，所述NB-IoT模块采用NB-IoT模组BC20模块。BC20模块是一款支持GNSS定位功能的高性能NB-IoT模块，采用GPS/北斗双模定位，精确度更高。

本实用新型与现有设备技术相比，具有下述优点：

1)使用集成锂电池充电管理、电池电量指示、升压转换器的多功能电源管理芯片IP5306 构建移动电源电路，仅需极少的外围器件即可构建完整的移动电源电路方案，可有效优化电路结构，减小实际电路的尺寸，降低成本。

2)使用具有GNSS定位功能的高性能NB-IoT模组BC20模块，实现定位信息的确定，以及远端云平台在线查看功能，以便遇有突发状况时，能够迅速进行紧急预案处理。

3)加入灯光闪烁SOS求救信号功能，解决无信号极端场景下的紧急灯光呼救问题，使功能更加完善。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例和技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的连接框图；

图2是本实用新型的充电IC电路原理图；

图3是本实用新型的NB-IoT模块电路原理图；

图4是本实用新型的供电模块电路原理图；

具体实施方式

为了更清楚的说明本实用新型实施例的技术方案和优点，下面结合附图对本实用新型的优选实施例进行清楚、完整地描述，显而易见地，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示，本实施例提供了一种基于NB-IoT定位的太阳能移动电源，其特征在于，包括太阳能板、充电IC电路、锂电池、供电模块、STM32主控模块、NB-IoT模块、LED、按键；所述太阳能板通过所述充电IC电路连接所述锂电池；所述供电模块将所述充电IC电路的5V电压输出转为3.3V电压为所述STM32主控模块和所述NB-IoT模块供电；所述NB-IoT模块通过 GNSS天线获取卫星信号实现定位功能，通过NB-IoT天线与网络运营商的基础设备建立通信，将定位信息上传到云平台。

如图2所示，本实施例充电IC电路采用高集成度多功能电源芯片IP5306，IP5306具有输入过压、过充、过放、过流保护，输出过流、过压、短路保护，整机过温保护等多重保护、高可靠性。

进一步的，本实施例采用4颗LED灯显示锂电池充放电状态。放电时，当电量大于等于75％时，LED1、LED2、LED3、LED4全亮；当电量大于等于50％，小于75％时，LED1、LED2、LED3亮，LED4灭；当电量大于等于25％，小于50％时，LED1、LED2亮，LED3、LED4灭；当电量大于等于3％，小于25％时，LED1亮，LED2、LED3、LED4灭；当电量小于3％时，LED1 以1.5Hz的频率闪烁，LED2、LED3、LED4灭；充电时，当电量充满为100％时，LED1、LED2、 LED3、LED4全亮；当电量大于75％时，LED1、LED2、LED3亮，LED4以0.5Hz的频率闪烁；当电量大于等于50％，小于75％时，LED1、LED2亮，LED3、LED4以0.5Hz的频率闪烁，LED4 灭；当电量大于等于25％，小于50％时，LED1亮，LED2以0.5Hz的频率闪烁，LED3、LED4 灭；当电量小于25％时，LED1以0.5Hz的频率闪烁，LED2、LED3、LED4灭；

进一步的，本实施例IP5306芯片第5脚所接按键KEY1，可识别长按和短按两种动作。当按键持续时间长于50ms，但小于2s时，即为短按动作，短按会打开电量显示灯和升压输出，小于50ms的按键动作不会有任何响应。当按键持续时间长于2s，即为长按动作，长按会开启或者关闭照明LED5。若在1s内连续两次短按键，会关闭升压输出、电量显示和照明LED5。

如图3所示，本实施例NB-IoT模块采用NB-IoT模组BC20模块，BC20模块采用3.3V电压供电，在靠近模块VBAT输入端，使用一个钽电容C9和三个滤波电容C10、C11、C12并联，以确保更好的电源供电性能。

进一步的，上电后，通过STM32主控模块输出低电平拉低BC20模块的第5号引脚PWRKEY 至少500ms，再输出高电平拉高PWRKEY使BC20模块开机。开机电路使用数字晶体管Q1实现，数字晶体管Q1是电阻内置型晶体管，因此无需在输入侧外接电阻，有效优化电路结构。另外，通过断开供电的方式实现BC20模块关机。

进一步的，BC20模块与STM32主控模块的通信串口采用三线制接线法，即BC20模块的 TXD连接STM32主控模块的RXD，BC20模块的RXD连接STM32主控模块的TXD，BC20模块的GND连接STM32主控模块的GND。但BC20模块的串口电压域为1.8V，而STM32主控模块的电压域为3.3V，因此需要在BC20模块和STM32主控模块的串口连接中增加电平转换电路，电平转换电路由两个NPN型三极管Q2、Q3，电容C15、C16，电阻R6、R7、R8、R9构成，其中，VDD_EXT为BC20模块的1.8V电压输出。

进一步的，BC20模块包含两个天线接口：第41号引脚RF_ANT是NB-IoT天线接口，本实施例中NB-IoT天线采用一代IPEX接头的PFC软内置天线，第15号引脚GNSS_ANT是GNSS天线接口，本实施例中GNSS天线采用一代IPEX接头的BD+GPS有源陶瓷天线。

进一步的，将已激活的4G物联网卡插入BC20模块，BC20模块通过NB-IoT天线与网络运营商的基础设备之间依照NB-IoT无线电通信协议建立通信；STM32主控模块通过串口向BC20 模块发送AT指令，开启定位功能，通过高接收灵敏度的BD+GPS有源陶瓷天线获取卫星信号，以实现快速定位；最后，BC20模块将获取的定位信息返回至STM32主控模块处理后，上传至云平台，实现移动电源使用者的位置信息在线查看功能。

如图4所示，本实施例供电模块采用高效线性稳压芯片AMS1117将充电IC电路的5V电压输出转化为3.3V电压为STM32主控模块和NB-IoT模块供电。本实用新型实施例中仅需3.3V一种供电电压，电路结构简单，具体实施方便。

本实施例中加入的灯光闪烁SOS求救信号功能，通过与STM32主控模块连接的按键和 LED实现。通过长按按键5秒的方式开启SOS求救灯光，SOS求救LED采用穿透力最强的红色灯光，按照“三短-三长-三短”的国际摩尔斯电码救难信号频率亮灭，解决无信号极端场景下的紧急灯光呼救问题，使功能更加完善。

本实用新型使用集成锂电池充电管理、电池电量指示、升压转换器的多功能电源管理芯片IP5306构建移动电源电路，仅需极少的外围器件即可构建完整的移动电源电路方案，可有效优化电路结构，减小实际电路的尺寸，降低成本。使用具有GNSS定位功能的高性能NB-IoT 模组BC20模块，实现定位信息的确定，以及远端云平台在线查看功能，以便遇有突发状况时，能够迅速进行紧急预案处理。加入灯光闪烁SOS求救信号功能，解决无信号极端场景下的紧急灯光呼救问题，使功能更加完善。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型。应当指出的是，凡在本实用新型的申请范围内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种基于NB-IoT定位的太阳能移动电源，其特征在于，包括太阳能板、充电IC电路、锂电池、供电模块、STM32主控模块、NB-IoT模块、LED、按键；所述太阳能板通过所述充电IC电路连接所述锂电池；所述供电模块将所述充电IC电路输出的5V电压转为3.3V电压为所述STM32主控模块和NB-IoT模块供电；所述NB-IoT模块通过GNSS天线获取卫星信号实现定位功能，通过NB-IoT天线与网络运营商的基础设备建立通信，将定位信息上传到云平台。

2.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT定位的太阳能移动电源，其特征在于：所述太阳能板采用单晶硅太阳能板。

3.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT定位的太阳能移动电源，其特征在于：所述充电IC电路采用高集成度多功能电源芯片IP5306。

4.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT定位的太阳能移动电源，其特征在于：所述锂电池采用5节2600mA的18650锂电池并联。

5.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT定位的太阳能移动电源，其特征在于：所述供电模块采用高效线性稳压芯片AMS1117将充电IC电路输出的5V电压转为3.3V电压为STM32主控模块和NB-IoT模块供电。

6.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT定位的太阳能移动电源，其特征在于，所述STM32主控模块芯片选型采用STM32F103C8T6。

7.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT定位的太阳能移动电源，其特征在于：所述NB-IoT模块采用NB-IoT模组BC20模块。