本實(shí)用新型涉及一種物流裝置，尤其涉及一種節(jié)能型智能快遞柜。

背景技術(shù)：

隨著物流業(yè)的蓬勃發(fā)展，快遞柜的設(shè)置越來越多。而快遞柜一般放置在生活小區(qū)，這些放置環(huán)境很多都是陽光并不長期充裕。因此蓄電池的工作時(shí)間會(huì)相對(duì)較長，如果不及時(shí)充電會(huì)直接影響整個(gè)快遞柜的運(yùn)作。如何穩(wěn)定地控制蓄電池在適當(dāng)時(shí)機(jī)接入主路供電和如何對(duì)蓄電池及時(shí)進(jìn)行充電尤為重要。而且現(xiàn)有技術(shù)中的控制器對(duì)于蓄電池的檢測(cè)和充電控制并不準(zhǔn)確，而且必須長期待機(jī)檢測(cè)，減少控制器的壽命。為了延長快遞柜的有效工作時(shí)間和減少對(duì)外部電源的依賴性，會(huì)設(shè)置太陽能模塊和蓄電池互相供電。但是現(xiàn)有的快遞柜都是直接將電源直接連通各個(gè)功能模塊，不能根據(jù)操作系統(tǒng)的工作情況及時(shí)調(diào)整功能模塊的開閉，導(dǎo)致電能不必要的損耗降低了快遞柜的續(xù)航能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型目的在于提供一種節(jié)能型智能快遞柜。

本實(shí)用新型所述的一種節(jié)能型智能快遞柜，其特征在于，主要包括以下部件：太陽能模塊、蓄電池、中控模塊、Android控制模塊、鎖控模塊、條碼掃描模塊、按鍵輸入模塊以及喚醒按鈕；所述的太陽能控制器分別與蓄電池、太陽能模塊、中控模塊電連接，且與主控模塊通信連接；喚醒按鈕對(duì)Android控制模塊和中控模塊輸出喚醒信號(hào)；中控模塊分別對(duì)Android控制模塊、鎖控模塊、條碼掃描模塊和按鍵模塊輸出工作電壓和通訊連接；

所述太陽能模塊的電壓輸出端依次經(jīng)過第一防反接電路、限流限壓保護(hù)電路、第一開關(guān)管、功率電感后分出兩條支路：一條支路依次經(jīng)過第二開關(guān)管、限流保護(hù)電路和第二防反接電路后連接蓄電池的充電輸入端，另一條支路通過電源切換電路后對(duì)外輸出工作電壓；蓄電池電壓輸出端通過電源切換電路對(duì)外輸出工作電壓；MCU通過電流檢測(cè)電路獲取第一防反接電路的電流信號(hào)；通過電量電壓檢測(cè)電路獲取蓄電池的電量和電壓；通過第一邏輯電路分別對(duì)第一開關(guān)管和第二開關(guān)管輸出開閉信號(hào)；通過第二邏輯電路對(duì)電源切換電路輸出控制信號(hào)；還包括第三開關(guān)管和第四開關(guān)管：所述的第三開關(guān)管串接于蓄電池與電量電壓檢測(cè)電路之間，控制端連接第一邏輯電路后受MCU控制；所述的第四開關(guān)管串接于第一防反接電路與電流檢測(cè)電路之間，控制端連接第一邏輯電路后受MCU控制。

所述的中控模塊主要包括：4.2V直流電路、5.0V直流電路、3.3V直流電路、采樣電路、主控電路、門電路、鎖控開關(guān)、掃描開關(guān)以及按鍵開關(guān)；所述的4.2V直流電路將電源輸入的12V電壓降壓到4.2V后經(jīng)過采樣電路輸出到Android控制模塊接口，為Android控制模塊輸出工作電壓；所述的5.0V直流電路將電源輸入的12電壓降壓到5.0V后經(jīng)過掃描開關(guān)連接條碼掃描模塊接口和經(jīng)過按鍵開關(guān)連接按鍵輸入模塊接口；所述的3.3V直流電路將電源輸入的12電壓降壓到3.3V后輸入主控電路提供工作電壓；所述的鎖控開關(guān)串接在12V的電源輸入端與安檢模塊接口之間；所述的門電路將外部的喚醒信號(hào)分別輸入到主控電路和Android控制模塊輸出端；所述的采樣電路將流經(jīng)Android控制模塊輸出端的電流采樣輸入到主控電路；所述的主控電路設(shè)有五路使能信號(hào)輸出端，分別獨(dú)立連接4.2V直流電路、5.0V直流電路、鎖控開關(guān)、掃描開關(guān)以及按鍵開關(guān)。

所述的鎖控模塊主要包括通訊單元、主控單元、電控鎖電源單元、柜門傳感器電源單元、紅外傳感器電源單元以及燈具電源單元；所述的通訊單元串接于主控單元與外部中控模塊的信道上；主控單元分別通過四路控制信號(hào)獨(dú)立連接電控鎖電源單元、柜門傳感器電源單元、紅外傳感器電源單元以及燈具電源單元的使能端；電控鎖電源單元串接在12V輸入電源與電控鎖接口之間，用于啟閉電控鎖接口的電連接；柜門傳感器電源單元串接在12V輸入電源與柜門傳感器接口之間并將電壓降為5V輸出，用于啟閉柜門傳感器接口的電連接；紅外傳感器電源單元串接在12V輸入電源與紅外感器接口之間并將電壓降為5V輸出，用于啟閉紅外傳感器接口的電連接；燈具電源單元串接在12V輸入電源與LED接口之間并將電壓降為5V輸出，用于啟閉LED接口的電連接。

所述的電控鎖接口、柜門傳感器接口、紅外傳感器接口以及LED接口獨(dú)立對(duì)應(yīng)單個(gè)柜門配置，N個(gè)柜門分別獨(dú)立配置N個(gè)上述功能接口；主控單元與電控鎖電源單元、柜門傳感器電源單元、紅外傳感器電源單元以及燈具電源單元的連接信道數(shù)量與柜門數(shù)量一致；每一路信道獨(dú)立控制單一柜門的電控鎖接口、柜門傳感器接口、紅外傳感器接口以及LED接口。

所述的通訊單元通過RS232接口與中控模塊連接，通過UART方式喚醒主控單元。

本實(shí)用新型所述的一種節(jié)能型智能快遞柜，其優(yōu)點(diǎn)在于：

1、通過檢測(cè)蓄電池的電量和電壓為工作閾值控制電源的選擇性輸出，有效減少蓄電池的充放電次數(shù)，和可以盡可能避免蓄電池因?yàn)殡娏坎蛔愣鴮?dǎo)致過放損壞。為了增加快遞柜的續(xù)航能力，MCU優(yōu)先處理蓄電池的充電工作，同時(shí)通過功率電感控制電壓的輸出。通過恒流-恒壓-浮充的結(jié)合對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，在MCU檢測(cè)到蓄電池充滿時(shí)可及時(shí)通過第一邏輯電路控制各個(gè)開關(guān)管的關(guān)閉，避免過充燒壞。分別在電流檢測(cè)電路和電量電壓檢測(cè)電路前置對(duì)應(yīng)的開關(guān)管，在蓄電池?zé)o需充/放電和快遞柜整體待機(jī)的狀態(tài)下，上述檢測(cè)電路可以完全與電壓輸入斷開連接，而無需24小時(shí)待機(jī)檢測(cè)，提高電氣壽命，也提高了電氣安全。

2、主控電路通過對(duì)Android控制模塊的工作電流進(jìn)行采樣后，判斷Android控制模塊的工作狀態(tài)，可以及時(shí)控制4.2V直流電路的開啟或關(guān)閉。外部的喚醒信號(hào)分兩路后可同時(shí)喚醒主控電路和Android控制模塊，然后主控電路及時(shí)開啟4.2V直流電路對(duì)Android控制模塊進(jìn)行供電。可以有效監(jiān)控和恢復(fù)Android控制模塊的工作狀態(tài)，也能最大限度省電。同理，通過使能控制，可分別對(duì)鎖塊模塊、條碼掃描模塊和按鍵輸入模塊的對(duì)應(yīng)開關(guān)以及對(duì)應(yīng)供電電路進(jìn)行開啟或關(guān)閉。對(duì)每一個(gè)模塊依次有效調(diào)整工作狀態(tài)，即不影響用戶對(duì)快遞柜的使用，也最大限度節(jié)省電力。

3、在中控模塊沒有喚醒信號(hào)時(shí)，主控單元與各個(gè)電源單元全部處于休眠狀態(tài)。對(duì)應(yīng)的各個(gè)功能接口都處于失電，12V電源輸入截止，本鎖控模塊能量損耗不到100nAh。這個(gè)損耗對(duì)于整個(gè)快遞柜的能量占比極少，幾乎可以忽略不計(jì)。在用戶需要使用快遞柜時(shí)，中控模塊通過UART方式喚醒主控單元，主控單元根據(jù)中控模塊的不同指令獨(dú)立使能對(duì)應(yīng)功能的電源單元，使柜門對(duì)應(yīng)功能啟用，而無需使用的功能所對(duì)應(yīng)的電源單元持續(xù)保持?jǐn)嚯??？梢詫⒛芰糠峙浼?xì)化到快遞柜的每一個(gè)柜門的每一個(gè)功能上，最大限度節(jié)省快遞柜寶貴的能量存儲(chǔ)。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型一種節(jié)能型智能快遞柜的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型一種節(jié)能型智能快遞柜的太陽能控制器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實(shí)用新型一種節(jié)能型智能快遞柜的中控模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本實(shí)用新型一種節(jié)能型智能快遞柜的鎖控模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型所述的一種節(jié)能型智能快遞柜，如圖1-4所示。

太陽能模塊的電壓輸出端依次經(jīng)過第一防反接電路、限流限壓保護(hù)電路、第一開關(guān)管、功率電感后分出兩條支路：一條支路依次經(jīng)過第二開關(guān)管、限流保護(hù)電路和第二防反接電路后連接蓄電池的充電輸入端，另一條支路通過電源切換電路后對(duì)外輸出工作電壓；蓄電池電壓輸出端通過電源切換電路對(duì)外輸出工作電壓。MCU通過電流檢測(cè)電路獲取第一防反接電路的電流信號(hào)；通過電量電壓檢測(cè)電路獲取蓄電池的電量和電壓；通過第一邏輯電路分別對(duì)第一開關(guān)管和第二開關(guān)管輸出開閉信號(hào)；通過第二邏輯電路對(duì)電源切換電路輸出控制信號(hào)。通訊電路一端連接MCU，另一端連接上位機(jī)，采用RS232通訊接口。還包括第三開關(guān)管和第四開關(guān)管：所述的第三開關(guān)管串接于蓄電池與電量電壓檢測(cè)電路之間，控制端連接第一邏輯電路后受MCU控制；所述的第四開關(guān)管串接于第一防反接電路與電流檢測(cè)電路之間，控制端連接第一邏輯電路后受MCU控制。

太陽能控制器的工作原理是：

1、有足夠陽光且快遞柜需要供電時(shí)

第一防反接電路接入太陽能模塊后，收到天氣影響太陽能模塊轉(zhuǎn)換出的電壓并不穩(wěn)定，必須經(jīng)過限流限壓保護(hù)電路才能輸入到功率電感中調(diào)整出穩(wěn)定的輸出電壓。此時(shí)MCU控制第一邏輯電路把第四開關(guān)管打開，MCU根據(jù)電流檢測(cè)電路從第一防反接電路中獲取的電流信號(hào)，通過對(duì)第一開關(guān)管的PWM控制使功率電感輸出穩(wěn)定電壓。然后第一邏輯電路打開第三開關(guān)管，MCU通過電量電壓檢測(cè)電路檢測(cè)蓄電池的電量和電壓。如果蓄電池的電量和電壓達(dá)到飽和，則通過第二邏輯電路控制電源切換電路以功率電感的電壓對(duì)外輸出12V的工作電壓。如果蓄電池的電量不足，則MCU結(jié)合電流信號(hào)強(qiáng)弱，通過第一邏輯電路打開第二開關(guān)管使功率電感一邊對(duì)蓄電池充電一邊通過電源切換電路對(duì)外供電。

2、沒有陽光或者陽光不足，且快遞柜需要供電時(shí)

當(dāng)MCU檢測(cè)到電流信號(hào)不足時(shí)，通過電量電壓檢測(cè)電路檢測(cè)蓄電池是否達(dá)到放電極限，若蓄電池還能放電則通過第二邏輯電路控制電源切換電路將蓄電池電壓輸出端連接到外部提供12V的工作電壓。直至外部無需供電或太陽能模塊的電流信號(hào)恢復(fù)至工作范圍。

3、當(dāng)快遞柜無需供電處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)

MCU通過第一邏輯電路關(guān)閉第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管以及第四開關(guān)管。使低壓工作的檢測(cè)電路與較為高壓的電源輸入徹底斷開，避免敏感的檢測(cè)電路長期處于待機(jī)狀態(tài)而減少壽命。

同時(shí)通過RS232的通訊電路，MCU可以與上位機(jī)進(jìn)行工作狀態(tài)的反饋以及接收上位機(jī)設(shè)定的工作閾值。根據(jù)不同地區(qū)不同工作環(huán)境調(diào)整蓄電池和太陽能模塊的電源選擇參數(shù)，使快遞柜可以更加適應(yīng)不同的工作環(huán)境提高續(xù)航能力。

蓄電池或太陽能模塊輸出12V的電壓，接入到中控模塊12V電源輸入端然后分出四條支路：一路直接通過鎖孔開關(guān)連接鎖孔模塊接口，對(duì)鎖孔模塊進(jìn)行供電；第二條支路經(jīng)過4.2V直流電路降壓后通過采樣電路連接Android控制模塊接口，對(duì)Android控制模塊供電；第三條支路經(jīng)過5.0V直流電路降壓后分別通過掃描開關(guān)連接條碼掃描模塊接口和通過按鍵開關(guān)連接按鍵輸入模塊接口，分別對(duì)條碼掃描模塊和按鍵輸入模塊供電；最后第四條支路通過3.3V直流電路輸入主控電路的工作電壓輸入端。門電路用于將外部輸入的喚醒信號(hào)分出兩路依次輸入到Android控制模塊接口和主控電路。主控電路設(shè)置五路使能信號(hào)輸出端，分別獨(dú)立連接4.2V直流電路、5.0V直流電路、鎖孔開關(guān)、掃描開關(guān)以及按鍵開關(guān)。采樣電路的采用信號(hào)輸出端連接主控電路的采用信號(hào)輸入端。

其中主控電路可以采用Atmel的超低功耗芯片ATXmega128A1U為主控芯片，ATXmega128A1U具有的Atmel picoPower技術(shù)，當(dāng)芯片處于特定的休眠狀態(tài)時(shí)，工作電流不超過100nA。ATXmega128A1U芯片通過控制4.2V直流電路的使能端，實(shí)現(xiàn)開啟/關(guān)閉4.2V電壓輸出給Android控制模塊，并通過采樣電路來獲取Android控制模塊的工作電流，根據(jù)工作電流的大小可以確定Android控制模塊當(dāng)前的狀態(tài)（工作或休眠）。ATXmega128A1U芯片通過控制鎖孔開關(guān)使能端，實(shí)現(xiàn)開啟/關(guān)閉 12V電壓輸出給鎖控模塊。ATXmega128A1U芯片通過組合控制5.0V直流電路、掃描開關(guān)、按鍵開關(guān)的使能端，可以分別實(shí)現(xiàn)開啟/關(guān)閉5.0V電壓輸出給條碼掃描模塊和/或按鍵輸入模塊。ATXmega128A1U芯片通過檢測(cè)喚醒信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)從休眠狀態(tài)自動(dòng)切換為工作狀態(tài)；同時(shí)也支持把喚醒信號(hào)傳輸給Android控制模塊，以供其喚醒使用。上述的各個(gè)功能模塊對(duì)應(yīng)的開關(guān)以及對(duì)應(yīng)的電壓直流電路是否開啟或關(guān)閉，取決于用戶對(duì)快遞柜的實(shí)時(shí)使用情況，準(zhǔn)確對(duì)每個(gè)功能模塊進(jìn)行開啟或關(guān)閉的控制，確保不影響用戶使用的情況下，最大限度節(jié)省電量。

鎖控模塊的通訊單元主要用于通過RS232接口使主控單元與中控模塊進(jìn)行指令通訊，并通過UART方式喚醒主控單元。主控單元通過多路控制信道獨(dú)立連接各個(gè)電源單元的使能端，例如配置在20個(gè)柜門的快遞柜上時(shí)，主控單元分別獨(dú)立設(shè)置20路控制信道連接電控鎖電源單元、柜門傳感器電源單元、紅外傳感器電源單元和燈具電源單元。

電控鎖電源單元根據(jù)使能端指令對(duì)20路12V電控鎖接口獨(dú)立控制上電/失電，每一路12V電控鎖接口對(duì)應(yīng)連接一個(gè)柜門的電控鎖電壓輸入端。在一個(gè)接口上電時(shí)，對(duì)應(yīng)的電控鎖將對(duì)應(yīng)的柜門鎖閉；在一個(gè)接口失電時(shí)，對(duì)應(yīng)的電控鎖將對(duì)應(yīng)的柜門釋放。

柜門傳感器電源單元根據(jù)使能端指令對(duì)20路柜門傳感器接口獨(dú)立控制上電/失電，在上電前先將12V輸入電壓降為5V的工作電壓；每一路5V柜門傳感器接口對(duì)應(yīng)連接一個(gè)柜門的柜門傳感器電壓輸入端。在中控模塊需要檢查柜門狀態(tài)時(shí)，會(huì)發(fā)送指令到主控單元，控制對(duì)應(yīng)柜門的柜門傳感器上電進(jìn)行柜門狀態(tài)檢測(cè)；同理，在無需檢測(cè)柜門狀態(tài)時(shí)，所有柜門傳感器接口均處于失電狀態(tài)。。

紅外傳感器電源單元根據(jù)使能端指令對(duì)20路紅外傳感器接口獨(dú)立控制上電/失電，在上電前先將12V輸入電壓降為5V的工作電壓；每一路5V紅外傳感器接口對(duì)應(yīng)連接一個(gè)柜門的紅外傳感器電壓輸入端。在中控模塊需要檢查柜門內(nèi)存儲(chǔ)狀態(tài)時(shí)，會(huì)發(fā)送指令到主控單元，控制對(duì)應(yīng)柜門的紅外傳感器上電進(jìn)行柜門內(nèi)存儲(chǔ)狀態(tài)檢測(cè)；同理，在無需檢測(cè)柜門內(nèi)存儲(chǔ)狀態(tài)時(shí)，所有紅外傳感器接口均處于失電狀態(tài)。

燈具電源單元根據(jù)使能端指令對(duì)20路燈具接口獨(dú)立控制上電/失電，在上電前先將12V輸入電壓降為5V的工作電壓；每一路5V燈具接口對(duì)應(yīng)連接一個(gè)柜門的LED電壓輸入端。在中控模塊需要對(duì)柜門內(nèi)照明時(shí)，會(huì)發(fā)送指令到主控單元，控制對(duì)應(yīng)柜門的燈具上電進(jìn)行照明動(dòng)作；同理，在無需進(jìn)行照明動(dòng)作時(shí)，所有LED接口均處于失電狀態(tài)。

所述的主控單元可以采用Atmel的超低功耗芯片ATXmega128A1U為主控芯片。為了進(jìn)一步節(jié)省電量，若在3秒內(nèi)主控單元每一收到中控模塊的任一指令將會(huì)進(jìn)入休眠狀態(tài)，當(dāng)收到中控模塊發(fā)送指令時(shí)，才通過UART方式喚醒。主控單元將根據(jù)指令的內(nèi)容對(duì)外設(shè)用電器進(jìn)行上電失電，根據(jù)最少硬件工作原則，主控單元只會(huì)對(duì)完成指令執(zhí)行所需的功能的最少硬件進(jìn)行上電，其余無關(guān)硬件將保持失電狀態(tài)。

同時(shí)，主控單元被設(shè)置為對(duì)燈具電源單元的使能信號(hào)輸出不超過5秒。當(dāng)打開柜門后，其柜門對(duì)應(yīng)內(nèi)部的照明LED將自動(dòng)亮起，當(dāng)柜門關(guān)閉時(shí)，LED將自動(dòng)熄滅。若柜門一直處于打開狀態(tài)，LED將在5秒后自動(dòng)熄滅，確保不會(huì)因?yàn)榭蛻粼谌〖笸P(guān)門而照明燈長亮浪費(fèi)電能。

對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應(yīng)該屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。