[实用新型]一种自发电的轨道交通照明及LoRa信号转发装置

权利要求书

1.一种自发电的轨道交通照明及LoRa信号转发装置，其特征在于：包括自发电模块（S1000）、通信控制模块（S2000），自发电模块（S1000）包括依次连接的垂直轴风力发电模块（S1001）、三相整流稳压充电模块（S1002）、蓄电池及降稳压模块(S1003），通信控制模块（S2000）包括STM8L处理器模块（S2001）、GPRS通信模块（S2002）、光耦照明控制模块（S2003）、LoRa通信模块（S2004），蓄电池及降稳压模块(S1003）通过电源线与通信控制模块（S2000）连接，STM8L处理器模块（S2001）分别与GPRS通信模块（S2002）、LoRa通信模块（S2004）双向通讯连接，STM8L处理器模块（S2001）的输出端同时与光耦照明控制模块（S2003）的输入端连接，GPRS通信模块（S2002）与云端服务器连接， LoRa通信模块（S2004）分别与轨道车辆的控制台、LoRa基站连接，LoRa基站与云端服务器连接。

2.根据权利要求1所述的一种自发电的轨道交通照明及LoRa信号转发装置，其特征在于：所述的垂直轴风力发电模块（S1001）用于利用轨道车辆驶过时，产生风力的冲击力，带动垂直风力发电的扇叶转动，将风能转化为电能，三相整流稳压充电模块（S1002）用于将垂直轴风力发电模块（S1001）转化后的电能进行整流、降压、稳压后将电能存储在蓄电池及降稳压模块(S1003）的蓄电池中，另一方面，蓄电池及降稳压模块(S1003）通过降压稳压模块进一步将电压降至3.3V供给通信控制模块（S2000）。

3.根据权利要求1所述的一种自发电的轨道交通照明及LoRa信号转发装置，其特征在于：所述的自发电模块（S1000）的控制电路包括：LM2596降压稳压芯片U1、SE9018锂电池充电管理芯片U2、3V降压稳压芯片U3、肖特基二极管D1、肖特基二极管D2、肖特基二极管D3、肖特基二极管D4、肖特基二极管D5、肖特基二极管D6、肖特基二极管D7、肖特基二极管D8、绿色发光二极管LED1、红色发光二极管LED2、保险丝F1、电感L1、电感L2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C1、电解电容C2、电解电容C3、电容C4、电解电容C5、电解电容C6、电容C7、电解电容C8、电容C9、电容C10、锂电池接口J1、电源线接口J2、三相交流电输入端UV1、三相交流电输入端UV2、三相交流电输入端UV3；

电路连接方式如下：

LM2596降压稳压芯片U1的1号引脚同时连接保险丝F1的一端和电解电容C2的正极端，保险丝F1的另一端同时连接肖特基二极管D1的负极端、肖特基二极管D2的负极端、肖特基二极管D3的负极端，电解电容C2的负极端接地；三相交流电输入端UV1同时连接肖特基二极管D1的正极端、肖特基二极管D4的负极端，三相交流电输入端UV2同时连接肖特基二极管D2的正极端、肖特基二极管D5的负极端，三相交流电输入端UV3同时连接肖特基二极管D3的正极端、肖特基二极管D6的负极端；肖特基二极管D4、肖特基二极管D5、肖特基二极管D6的正极端同时接地，LM2596降压稳压芯片U1的3号引脚、5号引脚同时接地；

LM2596降压稳压芯片U1的2号引脚同时接电感L1的一端、肖特基二极管D7的负极端，肖特基二极管D7的另一端接地；电感L1的另一端同时接电解电容C3的正极端、肖特基二极管D8的正极端，肖特基二极管D8的负极端接5V电源正极，电解电容C3的负极端接地，肖特基二极管D8的负极端接SE9018锂电池充电管理芯片U2的4号引脚；

LM2596降压稳压芯片U1的4号引脚同时接电阻R1的一端、电阻R2的一端、电容C1的一端，电阻R1的另一端接地，电阻R2的另一端、电容C1的另一端同时接肖特基二极管D8的正极端；

SE9018锂电池充电管理芯片U2的1号引脚、3号引脚同时接地，SE9018锂电池充电管理芯片U2的2号引脚接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接地，SE9018锂电池充电管理芯片U2的4号引脚、8号引脚同时接5V电源正极，SE9018锂电池充电管理芯片U2的5号引脚同时接电解电容C5的正极端、电容C4的一端、锂电池接口J1的1号引脚，电解电容C5的负极端、电容C4的另一端、锂电池接口J1的2号引脚同时接地，SE9018锂电池充电管理芯片U2的6号引脚接红色发光二极管LED2的负极端，红色发光二极管LED2的正极端接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接5V电源正极，SE9018锂电池充电管理芯片U2的7号引脚接绿色发光二极管LED1的负极端，绿色发光二极管LED1的正极端接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接5V电源正极，5V电源正极接电解电容C6的正极端，电解电容C6的负极端接地；

3V降压稳压芯片U3的1号引脚接电容C7的一端，电容C7的另一端、3V降压稳压芯片U3的3号引脚同时接电感L2的一端，电感L2的另一端接3V3电源正极，3V降压稳压芯片U3的2号引脚接锂电池接口J1的1号引脚，3V降压稳压芯片U3的8号引脚接锂电池接口J1的2号引脚，3V降压稳压芯片U3的7号引脚接3V3电源正极，3V降压稳压芯片U3的5号引脚同时接电阻R6的一端、电阻R8的一端，电阻R6的另一端接3V3电源正极，电阻R8的一端接地，3V降压稳压芯片U3的6号引脚接电容C10的一端，电容C10的另一端接电阻R7的一端，电阻R7的另一端接地，3V降压稳压芯片U3的4号引脚接地，3V3电源正极同时接电解电容C8的正极端、电容C9的一端、电源线接口J2的1号引脚；电解电容C8的负极端、电容C9的另一端、电源线接口J2的2号引脚同时接地。

4.根据权利要求1或3所述的一种自发电的轨道交通照明及LoRa信号转发装置，其特征在于：所述的通信控制模块（S2000）的控制电路包括：SMF05C芯片U1、SIM800A芯片U2、STM8L1处理器芯片U3、PC817光耦芯片U4、PC817光耦芯片U5、ZM433SX-M通信芯片U6、GPRS信号SMA天线接口E1、LoRa信号SMA天线接口E2、电源线接口J1、SIM卡托J2、SWIM下载调试接口J3、电阻Rt1、电阻Rt2、电阻Rt3、电阻Rt4、电阻Rt5、电阻Rt6、电阻Rt7、电阻Rt8、电阻Rt9、电阻Rt10、NPN型三极管Q1、NPN型三极管Q2、PNP型三极管Q3、PNP型三极管Q4、绿色发光二极管LED3、轻触开关S1、电容Ct1、电容Ct2、电容Ct3、电容Ct4、照明发光二极管组SLED1、照明发光二极管组SLED2、肖特基二极管Dt1、肖特基二极管Dt2；

电路连接方式如下：

SIM800A芯片U2的2号引脚、17号引脚、18号引脚、29号引脚、39号引脚、45号引脚、46号引脚、54号引脚、58号引脚、59号引脚、61号引脚、62号引脚、64号引脚、65号引脚同时接地；SIM800A芯片U2的55号引脚、56号引脚、57号引脚同时接3V3电源正极；

SIM800A芯片U2的30号引脚同时接SMF05C芯片U1的6号引脚、电阻Rt3的一端；电阻Rt3的另一端同时接SMF05C芯片U1的4号引脚、电阻Rt2的一端、SIM800A芯片U2的31号引脚，电阻Rt2的另一端接SIM卡托J2的6号引脚，SIM800A芯片U2的32号引脚同时接SMF05C芯片U1的1号引脚、SIM卡托J2的3号引脚，SIM800A芯片U2的33号引脚同时接SMF05C芯片U1的3号引脚、SIM卡托J2的2号引脚，SMF05C芯片U1的2号引脚接地，SIM卡托J2的4号引脚接电阻Rt1的一端，电阻Rt1的另一端接地；

SIM800A芯片U2的60号引脚接GPRS信号SMA天线接口E1的1号引脚，GPRS信号SMA天线接口E1的2号引脚接地，SIM800A芯片U2的15号引脚接NPN型三极管Q1的集电极c，NPN型三极管Q1的基极b同时接电阻Rt4的一端、电阻Rt5的一端，电阻Rt4的另一端接地，电阻Rt5的另一端接3V3电源正极，SIM800A芯片U2的16号引脚接电阻Rt7的一端，电阻Rt7的另一端接NPN型三极管Q2的基极b；NPN型三极管Q2的集电极c接电阻Rt8的一端，电阻Rt8的另一端接绿色发光二极管LED3的负极端，绿色发光二极管LED3的正极端接3V3电源正极；NPN型三极管Q2的发射极e接地；

SIM800A芯片U2的9号引脚接STM8L1处理器芯片U3的18号引脚；SIM800A芯片U2的10号引脚接STM8L1处理器芯片U3的17号引脚；

电源线接口J1的2号引脚接地，电源线接口J1的1号引脚接3V3电源正极；

STM8L1处理器芯片U3的1号引脚同时接电阻Rt6的一端、轻触开关S1的一端、电容Ct1的一端、SWIM下载调试接口J3的4号引脚；电阻Rt6的另一端接3V3电源正极，轻触开关S1的另一端、电容Ct1的另一端同时接地；SWIM下载调试接口J3的1号引脚接3V3电源正极，SWIM下载调试接口J3的2号引脚接STM8L1处理器芯片U3的20号引脚，SWIM下载调试接口J3的3号引脚接地；

STM8L1处理器芯片U3的5号引脚接3V3电源正极；

STM8L1处理器芯片U3的6号引脚接PC817光耦芯片U4的1号引脚，PC817光耦芯片U4的2号引脚、3号引脚同时接地，PC817光耦芯片U4的4号引脚接PNP型三极管Q3的基极b；PNP型三极管Q3的集电极c接地，PNP型三极管Q3的发射极e接电阻Rt9的一端，电阻Rt9的另一端同时接照明发光二极管组SLED1的负极端、肖特基二极管Dt1的正极端，照明发光二极管组SLED1的正极端、肖特基二极管Dt1的负极端同时接3V3电源正极；

STM8L1处理器芯片U3的7号引脚接PC817光耦芯片U5的1号引脚，PC817光耦芯片U5的2号引脚、3号引脚同时接地，PC817光耦芯片U5的4号引脚接PNP型三极管Q4的基极b；PNP型三极管Q4的集电极c接地，PNP型三极管Q4的发射极e接电阻Rt10的一端，电阻Rt10的另一端同时接照明发光二极管组SLED2的负极端、肖特基二极管Dt2的正极端，照明发光二极管组SLED2的正极端、肖特基二极管Dt2的负极端同时接3V3电源正极；

ZM433SX-M通信芯片U6的1号引脚、2号引脚、3号引脚、4号引脚、11号引脚、12号引脚、19号引脚、20号引脚、22号引脚同时接地；ZM433SX-M通信芯片U6的13号引脚接电感L1的一端、电感L1的另一端接3V3电源正极；电容Ct2的一端接3V3电源正极，电容Ct2的另一端接地；

ZM433SX-M通信芯片U6的21号引脚接电容Ct3的一端，电容Ct3的另一端同时接LoRa信号SMA天线接口E2的1号引脚、电容Ct4的一端，LoRa信号SMA天线接口E2的2号引脚、电容Ct4的另一端同时接地；

ZM433SX-M通信芯片U6的15号引脚接STM8L1处理器芯片U3的14号引脚；ZM433SX-M通信芯片U6的16号引脚接STM8L1处理器芯片U3的13号引脚；ZM433SX-M通信芯片U6的14号引脚接STM8L1处理器芯片U3的12号引脚；ZM433SX-M通信芯片U6的17号引脚接STM8L1处理器芯片U3的11号引脚；ZM433SX-M通信芯片U6的18号引脚接STM8L1处理器芯片U3的10号引脚。