一種多功能水下電源、通信、控制系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種多功能水下電源、通信、控制系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)，包括水上設(shè)備和水下設(shè)備，其中，所述水上設(shè)備通過電源纜將直流高壓電源提供給所述水下設(shè)備；所述水下設(shè)備通過光纖纜將光纖纜傳感器設(shè)備采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述水上設(shè)備；所述水下設(shè)備通過同軸纜將同軸纜傳感器設(shè)備采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述水上設(shè)備。通過本實(shí)用新型，水上設(shè)備和水下設(shè)備之間既可以通過同軸纜通信，又可以通過光纖纜通信，同時通過提供固定時序同步信號和授時信號，為水下傳感器設(shè)備的協(xié)同運(yùn)行提供條件。
【專利說明】
一種多功能水下電源、通信、控制系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及水下探測設(shè)備，特別涉及一種多功能水下電源、通信、控制系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，水下探測設(shè)備與水面設(shè)備的通信方式只能是光纖通信或同軸纜通信，也就是說，水下探測設(shè)備僅具有光纖通信功能和同軸纜通信功能之一，因此不能夠根據(jù)情況或需要有選擇地采用光纖通信或同軸纜通信。
[0003]水下探測設(shè)備與水面設(shè)備的數(shù)據(jù)通信的實(shí)現(xiàn)方式簡單，無法實(shí)現(xiàn)水下傳感器等設(shè)備的協(xié)同運(yùn)行。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種多功能水下電源、通信、控制系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)，能夠同時實(shí)現(xiàn)光纖通信或同軸纜通信，同時能夠解決水下傳感器等設(shè)備的協(xié)同運(yùn)行。
[0005]根據(jù)本實(shí)用新型的一個方面，提供了一種多功能水下電源、通信、控制系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)，包括水上設(shè)備和水下設(shè)備，其中:
[0006]所述水上設(shè)備通過電源纜將直流高壓電源提供給所述水下設(shè)備；
[0007]所述水下設(shè)備通過光纖纜將光纖纜傳感器設(shè)備采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述水上設(shè)備；
[0008]所述水下設(shè)備通過同軸纜將同軸纜傳感器設(shè)備采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述水上設(shè)備。
[0009]優(yōu)選地，所述水下設(shè)備包括:
[0010]光纖纜傳感器設(shè)備接口，其連接所述光纖纜傳感器設(shè)備；
[0011 ]光纖纜插頭，其連接所述水上設(shè)備；
[0012]電光轉(zhuǎn)換電路板，其連接所述光纖纜傳感器設(shè)備接口和所述光纖纜插頭。
[0013]同軸纜傳感器設(shè)備接口，其連接所述同軸纜傳感器及設(shè)備；
[0014]同軸纜插頭，其連接所述水上設(shè)備；
[0015]同軸纜接口電路，其連接所述同軸纜傳感器設(shè)備接口和所述同軸纜插頭。
[0016]優(yōu)選地，所述水下設(shè)備還包括同步控制及授時電路，其中，所述光纖纜傳感器設(shè)備接口與所述電光轉(zhuǎn)換電路板經(jīng)由所述同步控制及授時電路相連，所述同軸纜傳感器設(shè)備接口與所述同軸纜接口電路經(jīng)由所述同步控制及授時電路相連。
[0017]優(yōu)選地，所述同步控制及授時電路是現(xiàn)場可編程邏輯陣列FPGA。
[0018]優(yōu)選地，所述同步控制及授時電路采用芯片XC5VLX50。
[0019]優(yōu)選地，所述水下設(shè)備還包括:
[0020]壓力傳感器和姿態(tài)傳感器；
[0021]轉(zhuǎn)換電路，其連接所述壓力傳感器和所述姿態(tài)傳感器，以及所述電光轉(zhuǎn)換電路板和所述同軸纜接口電路，從而通過光纖纜或同軸纜將所述壓力傳感器和所述姿態(tài)傳感器采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述水上設(shè)備。
[0022]優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)換電路包括:
[0023]485/TTL轉(zhuǎn)換器，其連接所述壓力傳感器；
[0024]第一 232芯片和第二 232芯片，分別連接所述485/TTL轉(zhuǎn)換器。
[0025]優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)換電路還包括:
[0026]232/TTL轉(zhuǎn)換器，其連接所述姿態(tài)傳感器；
[0027]第三232芯片和第四232芯片，分別連接所述232/TTL轉(zhuǎn)換器。
[0028]優(yōu)選地，所述水下設(shè)備還包括:
[0029]電源纜插頭，其通過電源纜接入所述水上設(shè)備提供的直流高壓電源；
[0030]DCDC降壓電路，其連接所述電源纜插頭，將所述電源纜插頭接入的直流高壓電源轉(zhuǎn)換為所述水下設(shè)備的外供電源。
[0031]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0032]通過本實(shí)用新型，水上設(shè)備和水下設(shè)備之間既可以通過同軸纜通信，又可以通過光纖纜通信，同時通過提供固定時序同步信號和授時信號，為水下傳感器設(shè)備的協(xié)同運(yùn)行提供條件。
【附圖說明】
[0033]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的多功能水下電源、通信、控制系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)框圖；
[0034]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的多功能水下電源、通信、控制系統(tǒng)的第一電路結(jié)構(gòu)圖；
[0035]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的多功能水下電源、通信、控制系統(tǒng)的第二電路結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解，以下所說明的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0037]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的多功能水下電源、通信、控制系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)框圖，如圖1所示，包括水上設(shè)備和水下設(shè)備，其中，所述水上設(shè)備通過電源纜將直流高壓電源提供給所述水下設(shè)備，所述水下設(shè)備通過光纖纜將光纖纜傳感器設(shè)備采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述水上設(shè)備，所述水下設(shè)備通過同軸纜將同軸纜傳感器設(shè)備采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述水上設(shè)備。
[0038]可見，水下設(shè)備同時具有光纖通信功能和同軸纜通信功能，可以根據(jù)情況或需要，采用光纖通信方式與水上設(shè)備通信，也可以采用同軸纜通信方式與水上設(shè)備通信。
[0039]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的多功能水下電源、通信、控制系統(tǒng)的第一電路結(jié)構(gòu)圖，如圖2所示，所述水下設(shè)備包括:
[0040]光纖纜傳感器設(shè)備接口，其連接所述光纖纜傳感器設(shè)備。
[0041 ]光纖纜插頭，其連接所述水上設(shè)備，其可以設(shè)置于水上，從而連接PC機(jī)等終端顯控設(shè)備，即水上設(shè)備。
[0042]電光轉(zhuǎn)換電路板，其連接所述光纖纜傳感器設(shè)備接口和所述光纖纜插頭，其將光纖纜傳感器設(shè)備采集并經(jīng)由光纖纜傳感器設(shè)備接口發(fā)送的電信號轉(zhuǎn)換為光信號，從而經(jīng)由光纖纜插頭發(fā)送至水上設(shè)備。
[0043]同軸纜傳感器設(shè)備接口，其連接所述同軸纜傳感器及設(shè)備。
[0044]同軸纜插頭，其連接所述水上設(shè)備，其可以設(shè)置于水上，從而連接PC機(jī)等終端顯控設(shè)備，即水上設(shè)備。
[0045]同軸纜接口電路，其連接所述同軸纜傳感器設(shè)備接口和所述同軸纜插頭，其將同軸纜傳感器設(shè)備采集并經(jīng)由同軸纜傳感器設(shè)備接口發(fā)送的電信號，經(jīng)由光纖纜插頭發(fā)送至水上設(shè)備。具體地，同軸纜接口電路包括依次連接的交換機(jī)、以太數(shù)字用戶線(EthernetDigital Subscriber Line，EDSL)調(diào)制器和電源信號分離電路，其中，交換機(jī)與同軸纜傳感器設(shè)備接口連接，電源信號分離電路與同軸纜插頭連接。進(jìn)一步地，電源信號分離電路利用調(diào)制信號的高頻屬性，通過電感和電容組合電路，將高頻數(shù)字調(diào)制信號(即來自同軸纜傳感器設(shè)備的電信號)從同軸纜上分離出來，實(shí)現(xiàn)同軸纜直流電壓和調(diào)制信號的分離。
[0046]電源纜插頭，其通過電源纜接入所述水上設(shè)備提供的直流高壓電源，例如37 5V直流高壓電源。
[0047]DCDC降壓電路，其連接所述電源纜插頭，將所述電源纜插頭接入的直流高壓電源轉(zhuǎn)換為所述水下設(shè)備的外供電源，如圖2所示，375V直流高壓電源經(jīng)過24V電源板的降壓處理后轉(zhuǎn)換為24V直流電，經(jīng)由光纖纜傳感器設(shè)備接口和同軸纜傳感器設(shè)備接口分別提供給光纖纜傳感器設(shè)備和同軸纜傳感器設(shè)備;375V直流高壓電源經(jīng)過5V電源板的降壓處理后轉(zhuǎn)換為5V直流電，為水下設(shè)備的各個芯片供電。作為備用，還可以增加48V電源板，將375V直流高壓電源轉(zhuǎn)換為48V直流電。
[0048]可見，多功能水下電源、通信、控制系統(tǒng)分水上和水下兩部分，水下部分可以連接多種傳感器設(shè)備，水上部分(包括光纖纜插頭和電源纜插頭)可以連接PC機(jī)等終端顯控設(shè)備(即水上設(shè)備)，實(shí)現(xiàn)水下多個傳感器設(shè)備的串行和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通過多功能水下電源、通信、控制系統(tǒng)與水上設(shè)備的傳輸。
[0049]進(jìn)一步地，所述水下設(shè)備還可以包括:
[0050]用來采集水下設(shè)備的壓力數(shù)據(jù)的壓力傳感器和用來采集水下設(shè)備的姿態(tài)數(shù)據(jù)的姿態(tài)傳感器；
[0051]轉(zhuǎn)換電路，其連接所述壓力傳感器和所述姿態(tài)傳感器，以及所述電光轉(zhuǎn)換電路板和所述同軸纜接口電路，其通過光纖纜或同軸纜將所述壓力傳感器和所述姿態(tài)傳感器采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述水上設(shè)備。其中，轉(zhuǎn)換電路包括:485/TTL轉(zhuǎn)換器，其連接所述壓力傳感器;第一 232芯片和第二 232芯片，分別連接所述485/TTL轉(zhuǎn)換器，即將壓力傳感器采集的信號轉(zhuǎn)換為符合RS232協(xié)議要求的電信號。作為一個實(shí)施例，姿態(tài)傳感器采集的電信號可以直接傳送給交換機(jī)，也可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換后傳送給交換機(jī)，對于后者，轉(zhuǎn)換電路進(jìn)一步包括:232/TTL轉(zhuǎn)換器，其連接所述姿態(tài)傳感器;第三232芯片和第四232芯片，分別連接所述232/TTL轉(zhuǎn)換器。
[0052]由于部分水下設(shè)備需要設(shè)備之間或者水下設(shè)備與水面設(shè)備(即水上設(shè)備)保持同步工作，并提供設(shè)備統(tǒng)一的授時時間，本實(shí)用新型有效的解決了該技術(shù)難題。圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的多功能水下電源、通信、控制系統(tǒng)的第二電路結(jié)構(gòu)圖，如圖3所示，與圖2所示實(shí)施例比較，水下設(shè)備進(jìn)一步包括同步控制及授時電路，其中，所述光纖纜傳感器設(shè)備接口與所述電光轉(zhuǎn)換電路板經(jīng)由所述同步控制及授時電路相連，所述同軸纜傳感器設(shè)備接口與所述同軸纜接口電路經(jīng)由所述同步控制及授時電路相連，所述轉(zhuǎn)換電路與所述同軸纜接口電路經(jīng)由同步控制及授時電路相連。其中，同步控制及授時電路是現(xiàn)場可編程邏輯陣列FPGA，可以采用XILINX的芯片XC5VLX50，具體引腳連接關(guān)系可以參考芯片說明，在此不再贅述。
[0053 ]可見，本實(shí)施例實(shí)際包括電光轉(zhuǎn)換電路、同軸纜信號轉(zhuǎn)換電路、同步控制授時電路和電源電路。其中，電源部分由水上提供的直流高壓電源提供，經(jīng)過內(nèi)部DCDC模塊轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生24Vdc、48Vdc和5Vdc電源，作為水下傳感器設(shè)備的外供電源。電光轉(zhuǎn)換電路作為水下傳感器數(shù)據(jù)接口通過光纖纜上傳數(shù)據(jù)的接口通道。EDSL調(diào)制器和電源信號分離電路作為水下傳感器數(shù)據(jù)通過同軸纜上傳數(shù)據(jù)的接口電路。同步控制及授時電路在外部GPS授時后，可以通過自身高穩(wěn)晶振的計時，為外部設(shè)備提供固定時序同步信號和授時信號，為水下傳感器的協(xié)同運(yùn)行提供條件，具體地說，同步控制及授時電路為外部傳感器設(shè)備提供固定時序同步信號，使外部傳感器設(shè)備按照其提供的固定時序同步信號發(fā)送數(shù)據(jù)，同時，對于接收的數(shù)據(jù)，同步控制及授時電路根據(jù)授時信號為該接收數(shù)據(jù)標(biāo)注時間，并發(fā)送至水上設(shè)備。
[0054]水下外接傳感器設(shè)備接口一般包括電源、數(shù)據(jù)通道和同步控制信號，該傳感器設(shè)備與多功能水下電源、通信、控制系統(tǒng)連接后，系統(tǒng)能夠提供穩(wěn)定的直流電源并提供串行接口通道，同時傳感器有同步工作需求時，系統(tǒng)可以提供時延可調(diào)的脈沖控制信號。該傳感器的數(shù)據(jù)通過同步控制及授時電路進(jìn)行數(shù)據(jù)的解析打包和時間標(biāo)注工作，然后分別發(fā)送給電光轉(zhuǎn)換電路通過光纖進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳，或通過HUB、EDSL和信號電源分離電路，將數(shù)據(jù)通過同軸纜上傳。該系統(tǒng)水面單元負(fù)責(zé)將上述光纖信號或同軸纜信號進(jìn)行解析并輸出。
[0055]本實(shí)用新型可以應(yīng)用在深水AUV項(xiàng)目中，作為AUV與水面船只的通信設(shè)備，系統(tǒng)很好的為水下通信機(jī)機(jī)其它傳感器設(shè)備提供了電源、數(shù)據(jù)通道、同步信號和授時信號等。
[0056]盡管上文對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，但是本實(shí)用新型不限于此，本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本實(shí)用新型的原理進(jìn)行各種修改。因此，凡按照本實(shí)用新型原理所作的修改，都應(yīng)當(dāng)理解為落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多功能水下電源、通信、控制系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)，包括水上設(shè)備和水下設(shè)備，其特征在于， 所述水上設(shè)備通過電源纜將直流高壓電源提供給所述水下設(shè)備； 所述水下設(shè)備通過光纖纜將光纖纜傳感器設(shè)備采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述水上設(shè)備； 所述水下設(shè)備通過同軸纜將同軸纜傳感器設(shè)備采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述水上設(shè)備。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述水下設(shè)備包括: 光纖纜傳感器設(shè)備接口，其連接所述光纖纜傳感器設(shè)備； 光纖纜插頭，其連接所述水上設(shè)備； 電光轉(zhuǎn)換電路板，其連接所述光纖纜傳感器設(shè)備接口和所述光纖纜插頭； 同軸纜傳感器設(shè)備接口，其連接所述同軸纜傳感器及設(shè)備； 同軸纜插頭，其連接所述水上設(shè)備； 同軸纜接口電路，其連接所述同軸纜傳感器設(shè)備接口和所述同軸纜插頭。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述水下設(shè)備還包括同步控制及授時電路，其中，所述光纖纜傳感器設(shè)備接口與所述電光轉(zhuǎn)換電路板經(jīng)由所述同步控制及授時電路相連，所述同軸纜傳感器設(shè)備接口與所述同軸纜接口電路經(jīng)由所述同步控制及授時電路相連。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述同步控制及授時電路是現(xiàn)場可編程邏輯陣列FPGA。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述同步控制及授時電路采用芯片XC5VLX50。6.根據(jù)權(quán)利要求2-5任意一項(xiàng)所述的電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述水下設(shè)備還包括: 壓力傳感器和姿態(tài)傳感器； 轉(zhuǎn)換電路，其連接所述壓力傳感器和所述姿態(tài)傳感器，以及所述電光轉(zhuǎn)換電路板和所述同軸纜接口電路，從而通過光纖纜或同軸纜將所述壓力傳感器和所述姿態(tài)傳感器采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至所述水上設(shè)備。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換電路包括: 485/TTL轉(zhuǎn)換器，其連接所述壓力傳感器； 第一 232芯片和第二 232芯片，分別連接所述485/TTL轉(zhuǎn)換器。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換電路還包括: 232/TTL轉(zhuǎn)換器，其連接所述姿態(tài)傳感器； 第三232芯片和第四232芯片，分別連接所述232/TTL轉(zhuǎn)換器。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述水下設(shè)備還包括: 電源纜插頭，其通過電源纜接入所述水上設(shè)備提供的直流高壓電源； DCDC降壓電路，其連接所述電源纜插頭，將所述電源纜插頭接入的直流高壓電源轉(zhuǎn)換為所述水下設(shè)備的外供電源。10.根據(jù)權(quán)利要求2-5任意一項(xiàng)所述的電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述水下設(shè)備還包括: 電源纜插頭，其通過電源纜接入所述水上設(shè)備提供的直流高壓電源； DCDC降壓電路，其連接所述電源纜插頭，將所述電源纜插頭接入的直流高壓電源轉(zhuǎn)換為所述水下設(shè)備的外供電源。
【文檔編號】G08C19/00GK205594873SQ201620201814
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年3月16日
【發(fā)明人】張方生
【申請人】北京聯(lián)合聲信海洋技術(shù)有限公司