一种多功能水下电源、通信、控制系统的电路结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种多功能水下电源、通信、控制系统的电路结构，包括水上设备和水下设备，其中，所述水上设备通过电源缆将直流高压电源提供给所述水下设备；所述水下设备通过光纤缆将光纤缆传感器设备采集的数据发送至所述水上设备；所述水下设备通过同轴缆将同轴缆传感器设备采集的数据发送至所述水上设备。通过本实用新型，水上设备和水下设备之间既可以通过同轴缆通信，又可以通过光纤缆通信，同时通过提供固定时序同步信号和授时信号，为水下传感器设备的协同运行提供条件。
【专利说明】
一种多功能水下电源、通信、控制系统的电路结构
技术领域
[0001]本实用新型涉及水下探测设备，特别涉及一种多功能水下电源、通信、控制系统的电路结构。
【背景技术】
[0002]目前，水下探测设备与水面设备的通信方式只能是光纤通信或同轴缆通信，也就是说，水下探测设备仅具有光纤通信功能和同轴缆通信功能之一，因此不能够根据情况或需要有选择地采用光纤通信或同轴缆通信。
[0003]水下探测设备与水面设备的数据通信的实现方式简单，无法实现水下传感器等设备的协同运行。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种多功能水下电源、通信、控制系统的电路结构，能够同时实现光纤通信或同轴缆通信，同时能够解决水下传感器等设备的协同运行。
[0005]根据本实用新型的一个方面，提供了一种多功能水下电源、通信、控制系统的电路结构，包括水上设备和水下设备，其中:
[0006]所述水上设备通过电源缆将直流高压电源提供给所述水下设备；
[0007]所述水下设备通过光纤缆将光纤缆传感器设备采集的数据发送至所述水上设备；
[0008]所述水下设备通过同轴缆将同轴缆传感器设备采集的数据发送至所述水上设备。
[0009]优选地，所述水下设备包括:
[0010]光纤缆传感器设备接口，其连接所述光纤缆传感器设备；
[0011 ]光纤缆插头，其连接所述水上设备；
[0012]电光转换电路板，其连接所述光纤缆传感器设备接口和所述光纤缆插头。
[0013]同轴缆传感器设备接口，其连接所述同轴缆传感器及设备；
[0014]同轴缆插头，其连接所述水上设备；
[0015]同轴缆接口电路，其连接所述同轴缆传感器设备接口和所述同轴缆插头。
[0016]优选地，所述水下设备还包括同步控制及授时电路，其中，所述光纤缆传感器设备接口与所述电光转换电路板经由所述同步控制及授时电路相连，所述同轴缆传感器设备接口与所述同轴缆接口电路经由所述同步控制及授时电路相连。
[0017]优选地，所述同步控制及授时电路是现场可编程逻辑阵列FPGA。
[0018]优选地，所述同步控制及授时电路采用芯片XC5VLX50。
[0019]优选地，所述水下设备还包括:
[0020]压力传感器和姿态传感器；
[0021]转换电路，其连接所述压力传感器和所述姿态传感器，以及所述电光转换电路板和所述同轴缆接口电路，从而通过光纤缆或同轴缆将所述压力传感器和所述姿态传感器采集的数据发送至所述水上设备。
[0022]优选地，所述转换电路包括:
[0023]485/TTL转换器，其连接所述压力传感器；
[0024]第一 232芯片和第二 232芯片，分别连接所述485/TTL转换器。
[0025]优选地，所述转换电路还包括:
[0026]232/TTL转换器，其连接所述姿态传感器；
[0027]第三232芯片和第四232芯片，分别连接所述232/TTL转换器。
[0028]优选地，所述水下设备还包括:
[0029]电源缆插头，其通过电源缆接入所述水上设备提供的直流高压电源；
[0030]DCDC降压电路，其连接所述电源缆插头，将所述电源缆插头接入的直流高压电源转换为所述水下设备的外供电源。
[0031]与现有技术相比较，本实用新型的有益效果在于:
[0032]通过本实用新型，水上设备和水下设备之间既可以通过同轴缆通信，又可以通过光纤缆通信，同时通过提供固定时序同步信号和授时信号，为水下传感器设备的协同运行提供条件。
【附图说明】
[0033]图1是本实用新型实施例提供的多功能水下电源、通信、控制系统的电路结构框图；
[0034]图2是本实用新型实施例提供的多功能水下电源、通信、控制系统的第一电路结构图；
[0035]图3是本实用新型实施例提供的多功能水下电源、通信、控制系统的第二电路结构图。
【具体实施方式】
[0036]以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0037]图1是本实用新型实施例提供的多功能水下电源、通信、控制系统的电路结构框图，如图1所示，包括水上设备和水下设备，其中，所述水上设备通过电源缆将直流高压电源提供给所述水下设备，所述水下设备通过光纤缆将光纤缆传感器设备采集的数据发送至所述水上设备，所述水下设备通过同轴缆将同轴缆传感器设备采集的数据发送至所述水上设备。
[0038]可见，水下设备同时具有光纤通信功能和同轴缆通信功能，可以根据情况或需要，采用光纤通信方式与水上设备通信，也可以采用同轴缆通信方式与水上设备通信。
[0039]图2是本实用新型实施例提供的多功能水下电源、通信、控制系统的第一电路结构图，如图2所示，所述水下设备包括:
[0040]光纤缆传感器设备接口，其连接所述光纤缆传感器设备。
[0041 ]光纤缆插头，其连接所述水上设备，其可以设置于水上，从而连接PC机等终端显控设备，即水上设备。
[0042]电光转换电路板，其连接所述光纤缆传感器设备接口和所述光纤缆插头，其将光纤缆传感器设备采集并经由光纤缆传感器设备接口发送的电信号转换为光信号，从而经由光纤缆插头发送至水上设备。
[0043]同轴缆传感器设备接口，其连接所述同轴缆传感器及设备。
[0044]同轴缆插头，其连接所述水上设备，其可以设置于水上，从而连接PC机等终端显控设备，即水上设备。
[0045]同轴缆接口电路，其连接所述同轴缆传感器设备接口和所述同轴缆插头，其将同轴缆传感器设备采集并经由同轴缆传感器设备接口发送的电信号，经由光纤缆插头发送至水上设备。具体地，同轴缆接口电路包括依次连接的交换机、以太数字用户线(EthernetDigital Subscriber Line，EDSL)调制器和电源信号分离电路，其中，交换机与同轴缆传感器设备接口连接，电源信号分离电路与同轴缆插头连接。进一步地，电源信号分离电路利用调制信号的高频属性，通过电感和电容组合电路，将高频数字调制信号(即来自同轴缆传感器设备的电信号)从同轴缆上分离出来，实现同轴缆直流电压和调制信号的分离。
[0046]电源缆插头，其通过电源缆接入所述水上设备提供的直流高压电源，例如37 5V直流高压电源。
[0047]DCDC降压电路，其连接所述电源缆插头，将所述电源缆插头接入的直流高压电源转换为所述水下设备的外供电源，如图2所示，375V直流高压电源经过24V电源板的降压处理后转换为24V直流电，经由光纤缆传感器设备接口和同轴缆传感器设备接口分别提供给光纤缆传感器设备和同轴缆传感器设备;375V直流高压电源经过5V电源板的降压处理后转换为5V直流电，为水下设备的各个芯片供电。作为备用，还可以增加48V电源板，将375V直流高压电源转换为48V直流电。
[0048]可见，多功能水下电源、通信、控制系统分水上和水下两部分，水下部分可以连接多种传感器设备，水上部分(包括光纤缆插头和电源缆插头)可以连接PC机等终端显控设备(即水上设备)，实现水下多个传感器设备的串行和网络数据通过多功能水下电源、通信、控制系统与水上设备的传输。
[0049]进一步地，所述水下设备还可以包括:
[0050]用来采集水下设备的压力数据的压力传感器和用来采集水下设备的姿态数据的姿态传感器；
[0051]转换电路，其连接所述压力传感器和所述姿态传感器，以及所述电光转换电路板和所述同轴缆接口电路，其通过光纤缆或同轴缆将所述压力传感器和所述姿态传感器采集的数据发送至所述水上设备。其中，转换电路包括:485/TTL转换器，其连接所述压力传感器;第一 232芯片和第二 232芯片，分别连接所述485/TTL转换器，即将压力传感器采集的信号转换为符合RS232协议要求的电信号。作为一个实施例，姿态传感器采集的电信号可以直接传送给交换机，也可以进行转换后传送给交换机，对于后者，转换电路进一步包括:232/TTL转换器，其连接所述姿态传感器;第三232芯片和第四232芯片，分别连接所述232/TTL转换器。
[0052]由于部分水下设备需要设备之间或者水下设备与水面设备(即水上设备)保持同步工作，并提供设备统一的授时时间，本实用新型有效的解决了该技术难题。图3是本实用新型实施例提供的多功能水下电源、通信、控制系统的第二电路结构图，如图3所示，与图2所示实施例比较，水下设备进一步包括同步控制及授时电路，其中，所述光纤缆传感器设备接口与所述电光转换电路板经由所述同步控制及授时电路相连，所述同轴缆传感器设备接口与所述同轴缆接口电路经由所述同步控制及授时电路相连，所述转换电路与所述同轴缆接口电路经由同步控制及授时电路相连。其中，同步控制及授时电路是现场可编程逻辑阵列FPGA，可以采用XILINX的芯片XC5VLX50，具体引脚连接关系可以参考芯片说明，在此不再赘述。
[0053 ]可见，本实施例实际包括电光转换电路、同轴缆信号转换电路、同步控制授时电路和电源电路。其中，电源部分由水上提供的直流高压电源提供，经过内部DCDC模块转换，产生24Vdc、48Vdc和5Vdc电源，作为水下传感器设备的外供电源。电光转换电路作为水下传感器数据接口通过光纤缆上传数据的接口通道。EDSL调制器和电源信号分离电路作为水下传感器数据通过同轴缆上传数据的接口电路。同步控制及授时电路在外部GPS授时后，可以通过自身高稳晶振的计时，为外部设备提供固定时序同步信号和授时信号，为水下传感器的协同运行提供条件，具体地说，同步控制及授时电路为外部传感器设备提供固定时序同步信号，使外部传感器设备按照其提供的固定时序同步信号发送数据，同时，对于接收的数据，同步控制及授时电路根据授时信号为该接收数据标注时间，并发送至水上设备。
[0054]水下外接传感器设备接口一般包括电源、数据通道和同步控制信号，该传感器设备与多功能水下电源、通信、控制系统连接后，系统能够提供稳定的直流电源并提供串行接口通道，同时传感器有同步工作需求时，系统可以提供时延可调的脉冲控制信号。该传感器的数据通过同步控制及授时电路进行数据的解析打包和时间标注工作，然后分别发送给电光转换电路通过光纤进行数据上传，或通过HUB、EDSL和信号电源分离电路，将数据通过同轴缆上传。该系统水面单元负责将上述光纤信号或同轴缆信号进行解析并输出。
[0055]本实用新型可以应用在深水AUV项目中，作为AUV与水面船只的通信设备，系统很好的为水下通信机机其它传感器设备提供了电源、数据通道、同步信号和授时信号等。
[0056]尽管上文对本实用新型进行了详细说明，但是本实用新型不限于此，本技术领域技术人员可以根据本实用新型的原理进行各种修改。因此，凡按照本实用新型原理所作的修改，都应当理解为落入本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种多功能水下电源、通信、控制系统的电路结构，包括水上设备和水下设备，其特征在于， 所述水上设备通过电源缆将直流高压电源提供给所述水下设备； 所述水下设备通过光纤缆将光纤缆传感器设备采集的数据发送至所述水上设备； 所述水下设备通过同轴缆将同轴缆传感器设备采集的数据发送至所述水上设备。2.根据权利要求1所述的电路结构，其特征在于，所述水下设备包括: 光纤缆传感器设备接口，其连接所述光纤缆传感器设备； 光纤缆插头，其连接所述水上设备； 电光转换电路板，其连接所述光纤缆传感器设备接口和所述光纤缆插头； 同轴缆传感器设备接口，其连接所述同轴缆传感器及设备； 同轴缆插头，其连接所述水上设备； 同轴缆接口电路，其连接所述同轴缆传感器设备接口和所述同轴缆插头。3.根据权利要求2所述的电路结构，其特征在于，所述水下设备还包括同步控制及授时电路，其中，所述光纤缆传感器设备接口与所述电光转换电路板经由所述同步控制及授时电路相连，所述同轴缆传感器设备接口与所述同轴缆接口电路经由所述同步控制及授时电路相连。4.根据权利要求3所述的电路结构，其特征在于，所述同步控制及授时电路是现场可编程逻辑阵列FPGA。5.根据权利要求4所述的电路结构，其特征在于，所述同步控制及授时电路采用芯片XC5VLX50。6.根据权利要求2-5任意一项所述的电路结构，其特征在于，所述水下设备还包括: 压力传感器和姿态传感器； 转换电路，其连接所述压力传感器和所述姿态传感器，以及所述电光转换电路板和所述同轴缆接口电路，从而通过光纤缆或同轴缆将所述压力传感器和所述姿态传感器采集的数据发送至所述水上设备。7.根据权利要求6所述的电路结构，其特征在于，所述转换电路包括: 485/TTL转换器，其连接所述压力传感器； 第一 232芯片和第二 232芯片，分别连接所述485/TTL转换器。8.根据权利要求7所述的电路结构，其特征在于，所述转换电路还包括: 232/TTL转换器，其连接所述姿态传感器； 第三232芯片和第四232芯片，分别连接所述232/TTL转换器。9.根据权利要求6所述的电路结构，其特征在于，所述水下设备还包括: 电源缆插头，其通过电源缆接入所述水上设备提供的直流高压电源； DCDC降压电路，其连接所述电源缆插头，将所述电源缆插头接入的直流高压电源转换为所述水下设备的外供电源。10.根据权利要求2-5任意一项所述的电路结构，其特征在于，所述水下设备还包括: 电源缆插头，其通过电源缆接入所述水上设备提供的直流高压电源； DCDC降压电路，其连接所述电源缆插头，将所述电源缆插头接入的直流高压电源转换为所述水下设备的外供电源。
【文档编号】G08C19/00GK205594873SQ201620201814
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年3月16日
【发明人】张方生
【申请人】北京联合声信海洋技术有限公司