一種海洋氣象監(jiān)測(cè)漂流浮標(biāo)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種海洋氣象監(jiān)測(cè)漂流浮標(biāo)，涉及海洋設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，該漂流浮標(biāo)包括：電源裝置，其包括太陽(yáng)能電池、蓄電池和電源管理電路，所述太陽(yáng)能電池和所述蓄電池均與所述電池管理電路相連；與所述電池管理電路電連接的中央處理電路，其包括中央處理器和串口擴(kuò)展電路，所述串口擴(kuò)展電路與所述中央處理器連接；與所述中央處理電路和所述電源裝置電連接的板載傳感器組件，所述板載傳感器組件包括GPS芯片、電子羅盤(pán)、氣壓傳感器、溫度傳感器和姿態(tài)傳感器。本實(shí)用新型具有能耗低、連續(xù)觀(guān)測(cè)時(shí)間長(zhǎng)和觀(guān)測(cè)參數(shù)多的優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種海洋氣象監(jiān)測(cè)漂流浮標(biāo)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及海洋設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種海洋氣象監(jiān)測(cè)漂流浮標(biāo)。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋浮標(biāo)用于海上氣象觀(guān)測(cè)，海洋浮標(biāo)是一個(gè)無(wú)人的自動(dòng)海洋觀(guān)測(cè)站，根據(jù)需要海洋浮標(biāo)被固定在指定的海域，具有自動(dòng)連續(xù)采集海洋水文氣象數(shù)據(jù)、定位和數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ埽蓪?duì)被測(cè)海域進(jìn)行大尺度的測(cè)量。但是現(xiàn)有技術(shù)的海洋浮標(biāo)傳感器僅有水溫傳感器，無(wú)法獲取漂移路徑上的多種水文氣象要素，觀(guān)測(cè)參數(shù)少;漂流浮標(biāo)相對(duì)功耗較大，可連續(xù)觀(guān)測(cè)時(shí)間短【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供一種海洋氣象監(jiān)測(cè)漂流浮標(biāo)，具有能耗低、連續(xù)觀(guān)測(cè)時(shí)間長(zhǎng)和觀(guān)測(cè)參數(shù)多的優(yōu)點(diǎn)。
[0004]為達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是:一種海洋氣象監(jiān)測(cè)漂流浮標(biāo)，包括:
[0005]電源裝置，其包括太陽(yáng)能電池、蓄電池和電源管理電路，所述太陽(yáng)能電池和所述蓄電池均與所述電池管理電路相連；
[0006]與所述電池管理電路電連接的中央處理電路，其包括中央處理器和串口擴(kuò)展電路，所述串口擴(kuò)展電路與所述中央處理器連接；
[0007]與所述中央處理電路和所述電源裝置電連接的板載傳感器組件，所述板載傳感器組件包括GPS芯片、電子羅盤(pán)、氣壓傳感器、溫度傳感器和姿態(tài)傳感器。
[0008]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述電池管理電路包括太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換電路、5V電壓轉(zhuǎn)換電路和3.3V電壓轉(zhuǎn)換器，所述太陽(yáng)能電池電連接所述太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換電路的輸入端，所述太陽(yáng)能電池板的輸出端連接所述5 V電壓轉(zhuǎn)換電路的輸入端，所述5V電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端與所述3.3V電壓轉(zhuǎn)換器的輸入端，所述3.3V電壓轉(zhuǎn)換器的輸出端連接所述中央處理電路。
[0009]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換電路包括太陽(yáng)能充電控制器芯片，所述太陽(yáng)能充電控制器芯片外接太陽(yáng)能電能輸入電路和太陽(yáng)能電能輸出電路，所述太陽(yáng)能電能輸入電路包括依次相連的太陽(yáng)能電池輸入端、濾波網(wǎng)絡(luò)裝置、最大功率點(diǎn)跟蹤裝置、防止反接二極管，所述太陽(yáng)能電池輸入端與所述太陽(yáng)能電池板相連，所述最大功率點(diǎn)跟蹤裝置和所述防止反接二極管分別與所述陽(yáng)能充電控制器芯片相連;所述太陽(yáng)能電能輸出電路包括依次相連的控制開(kāi)關(guān)、電流檢測(cè)裝置、電壓檢測(cè)裝置和濾波輸出端，所述控制開(kāi)關(guān)電流檢測(cè)裝置和所述電壓檢測(cè)裝置分別與所述陽(yáng)能充電控制器芯片相連。
[0010]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述中央處理電路還包括看門(mén)狗和存儲(chǔ)器，所述看門(mén)狗連接所述中央處理器，所述存儲(chǔ)器連接所述中央處理器。
[0011]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述中央處理器為MSP430F5438微處理器主控芯片。
[0012]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述串口擴(kuò)展電路包括處理器芯片和SPI接口，所述處理器芯片通過(guò)SPI總線(xiàn)連接多個(gè)所述SPI接口。
[0013]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述SPI接口采用型號(hào)為MAX14830的SPI接口，所述SPI接口的數(shù)量為4個(gè)。
[0014]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述SPI接口外接一個(gè)晶振Y3。
[0015]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述GPS芯片、所述電子羅盤(pán)和所述姿態(tài)傳感器通過(guò)所述串口擴(kuò)展電路與所述中央處理器連接，所述壓傳感器和所述溫度傳感器與所述中央處理器相連。
[0016]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述電子羅盤(pán)、氣壓傳感器、溫度傳感器和姿態(tài)傳感器均與電源開(kāi)關(guān)相連。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0018](I)本實(shí)用新型中的海洋氣象監(jiān)測(cè)漂流浮標(biāo)的電源裝置包括太陽(yáng)能電池板和蓄電池兩套電源供電，太陽(yáng)能電池板不僅可以給蓄電池充電，而且通過(guò)電池管理電路將太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的電能進(jìn)行轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)，可以保證漂流浮標(biāo)的長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)工作，不僅提高了電源的利用率，同時(shí)降低了供電系統(tǒng)本身工作所消耗的電能。
[0019](2)本實(shí)用新型的海洋氣象監(jiān)測(cè)漂流浮標(biāo)的中央處理器通過(guò)串口擴(kuò)展電路擴(kuò)展其本身的串口和外擴(kuò)的串口，豐富了板載傳感器組件中傳感器的安裝接口，在監(jiān)測(cè)過(guò)程中根據(jù)需要連接多種傳感器，豐富了數(shù)據(jù)采集的種類(lèi)，同時(shí)電源裝置可選的為各傳感器供電，且各傳感器均設(shè)有電源開(kāi)關(guān)，可根據(jù)需要選擇供電時(shí)間和供電位置，降低整個(gè)漂流浮標(biāo)的功耗，且使用靈活、適用范圍廣。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)框圖。
[0021]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中的5V電壓轉(zhuǎn)換電路的電路圖。
[0022]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中的3.3V電壓轉(zhuǎn)換電路的電路圖。
[0023]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例中的電源管理電路的框圖。
[0024]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例中的串口擴(kuò)展電路的部分電路圖。
[0025]圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例中的GPS芯片的電路圖。
[0026]圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例中的壓力傳感器的電路圖。
[0027]圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例中的姿態(tài)傳感器的電路圖。
[0028]圖9為本實(shí)用新型實(shí)施例中的溫度傳感器的電路圖。
[0029]圖10為本實(shí)用新型實(shí)施例中的開(kāi)關(guān)電路的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0031]參見(jiàn)圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種海洋氣象監(jiān)測(cè)漂流浮標(biāo)，包括:
[0032]電源裝置，其包括太陽(yáng)能電池、蓄電池和電源管理電路，太陽(yáng)能電池和蓄電池均與電池管理電路相連；
[0033]電池管理電路包括太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換電路、5V電壓轉(zhuǎn)換電路和3.3V電壓轉(zhuǎn)換器，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換電路包括太陽(yáng)能充電控制器芯片，太陽(yáng)能充電控制器芯片外接太陽(yáng)能電能輸入電路和太陽(yáng)能電能輸出電路，太陽(yáng)能電能輸入電路包括依次相連的太陽(yáng)能電池輸入端、濾波網(wǎng)絡(luò)裝置、最大功率點(diǎn)跟蹤裝置、防止反接二極管，太陽(yáng)能電池輸入端與太陽(yáng)能電池板相連，最大功率點(diǎn)跟蹤裝置和防止反接二極管分別與陽(yáng)能充電控制器芯片相連;太陽(yáng)能電能輸出電路包括依次相連的控制開(kāi)關(guān)、電流檢測(cè)裝置、電壓檢測(cè)裝置和濾波輸出端，控制開(kāi)關(guān)電流檢測(cè)裝置和電壓檢測(cè)裝置分別與陽(yáng)能充電控制器芯片相連;濾波輸出端可給蓄電池充電，太陽(yáng)能充電控制器芯片控制蓄電池的充電周期，充電周期分3個(gè)階段，預(yù)充電、恒流充電和恒壓充電，其中預(yù)充電時(shí)間為固定時(shí)間30分鐘，當(dāng)電壓檢測(cè)裝置到達(dá)預(yù)設(shè)值時(shí)進(jìn)入恒壓充電模式，當(dāng)以恒壓充電電流小于恒流充電電流的I /10時(shí)停止充電。
[0034]參見(jiàn)圖2、圖3和圖4所示，濾波輸出端連接5V電壓轉(zhuǎn)換電路的輸入端，5V電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端與3.3V電壓轉(zhuǎn)換器的輸入端，3.3V電壓轉(zhuǎn)換器的輸出端連接中央處理電路，經(jīng)5V電壓轉(zhuǎn)換電路和3.3V電壓轉(zhuǎn)換器對(duì)太陽(yáng)能電能轉(zhuǎn)成呈適合重陽(yáng)處理器電路適用的電壓。
[0035]圖5所示，中央處理電路，其包括中央處理器、串口擴(kuò)展電路、看門(mén)狗和存儲(chǔ)器，其中，中央處理器為MSP430F5438微處理器主控芯片，該微處理器主控芯片自帶12位ADC，4個(gè)USCI和32位的硬件乘法器。該微處理器主控芯片外接兩個(gè)晶振，可以為系統(tǒng)提供頻率不同的時(shí)鐘。該微處理器主控芯片外接四個(gè)LED指示燈，用來(lái)在調(diào)試電路和程序的時(shí)候只是狀
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[0036]串口擴(kuò)展電路包括處理器芯片和SPI接口，處理器芯片通過(guò)SPI總線(xiàn)連接多個(gè)SPI接口，SPI接口采用型號(hào)為ΜΑΧ14830的SPI接口，SPI接口的數(shù)量為4個(gè)。處理器芯片的第I腳用來(lái)選擇工作模式，拉高表示SPI模式，拉低表示IIC模式。外接一個(gè)晶振Y3為MAX14830提供時(shí)鐘。MAX14830通過(guò)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的4線(xiàn)SPI接口連接到中央處理器上通訊。同時(shí)接收中央處理器的一個(gè)復(fù)位信號(hào)，并向中央處理器提供一個(gè)中斷信號(hào)。MAX14830輸出四個(gè)串口UART4-UART7，同時(shí)輸出了四個(gè)通用輸入輸出口，可以接四個(gè)LED，在調(diào)試過(guò)程中可以確定MAXl4830的運(yùn)行狀態(tài)。
[0037]串口后的中央處理器電路的對(duì)外串口達(dá)到8個(gè)，其中4個(gè)串口可提供可選的12V/5V電壓，另外4個(gè)串口可提供可選的5V/3.3V電壓，可根據(jù)需要選擇給外部附加的傳感器提供合適的工作電壓。
[0038]看門(mén)狗連接中央處理器，存儲(chǔ)器連接中央處理器，看門(mén)狗和存儲(chǔ)器用于監(jiān)視漂流浮標(biāo)的運(yùn)行和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。
[0039]參見(jiàn)圖6至圖10所示，與中央處理電路和電源裝置電連接的板載傳感器組件，板載傳感器組件包括GPS芯片、電子羅盤(pán)、氣壓傳感器、溫度傳感器和姿態(tài)傳感器，GPS芯片、電子羅盤(pán)和姿態(tài)傳感器通過(guò)串口擴(kuò)展電路與中央處理器連接，壓傳感器和溫度傳感器與中央處理器相連。電子羅盤(pán)、氣壓傳感器、溫度傳感器和姿態(tài)傳感器均與電源開(kāi)關(guān)相連。板載傳感器組件用于獲取溫度、氣壓、風(fēng)向和風(fēng)速、以及浮標(biāo)位置信息。
[0040]本實(shí)用新型不僅局限于上述最佳實(shí)施方式，任何人在本實(shí)用新型的啟示下都可得出其他各種形式的產(chǎn)品，但不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是具有與本實(shí)用新型相同或相近似的技術(shù)方案，均在其保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種海洋氣象監(jiān)測(cè)漂流浮標(biāo)，其特征在于，包括: 電源裝置，其包括太陽(yáng)能電池、蓄電池和電源管理電路，所述太陽(yáng)能電池和所述蓄電池均與所述電池管理電路相連； 與所述電池管理電路電連接的中央處理電路，其包括中央處理器和串口擴(kuò)展電路，所述串口擴(kuò)展電路與所述中央處理器連接； 與所述中央處理電路和所述電源裝置電連接的板載傳感器組件，所述板載傳感器組件包括GPS芯片、電子羅盤(pán)、氣壓傳感器、溫度傳感器和姿態(tài)傳感器。2.如權(quán)利要求1所述的一種海洋氣象監(jiān)測(cè)漂流浮標(biāo)，其特征在于:所述電池管理電路包括太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換電路、5V電壓轉(zhuǎn)換電路和3.3V電壓轉(zhuǎn)換器，所述太陽(yáng)能電池電連接所述太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換電路的輸入端，所述太陽(yáng)能電池板的輸出端連接所述5V電壓轉(zhuǎn)換電路的輸入端，所述5V電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端與所述3.3V電壓轉(zhuǎn)換器的輸入端，所述3.3V電壓轉(zhuǎn)換器的輸出端連接所述中央處理電路。3.如權(quán)利要求2所述的一種海洋氣象監(jiān)測(cè)漂流浮標(biāo)，其特征在于:所述太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換電路包括太陽(yáng)能充電控制器芯片，所述太陽(yáng)能充電控制器芯片外接太陽(yáng)能電能輸入電路和太陽(yáng)能電能輸出電路，所述太陽(yáng)能電能輸入電路包括依次相連的太陽(yáng)能電池輸入端、濾波網(wǎng)絡(luò)裝置、最大功率點(diǎn)跟蹤裝置、防止反接二極管，所述太陽(yáng)能電池輸入端與所述太陽(yáng)能電池板相連，所述最大功率點(diǎn)跟蹤裝置和所述防止反接二極管分別與所述陽(yáng)能充電控制器芯片相連;所述太陽(yáng)能電能輸出電路包括依次相連的控制開(kāi)關(guān)、電流檢測(cè)裝置、電壓檢測(cè)裝置和濾波輸出端，所述控制開(kāi)關(guān)電流檢測(cè)裝置和所述電壓檢測(cè)裝置分別與所述陽(yáng)能充電控制器芯片相連。4.如權(quán)利要求1所述的一種海洋氣象監(jiān)測(cè)漂流浮標(biāo)，其特征在于:所述中央處理電路還包括看門(mén)狗和存儲(chǔ)器，所述看門(mén)狗連接所述中央處理器，所述存儲(chǔ)器連接所述中央處理器。5.如權(quán)利要求1所述的一種海洋氣象監(jiān)測(cè)漂流浮標(biāo)，其特征在于:所述中央處理器為MSP430F5438微處理器主控芯片。6.如權(quán)利要求5所述的一種海洋氣象監(jiān)測(cè)漂流浮標(biāo)，其特征在于:所述串口擴(kuò)展電路包括處理器芯片和SPI接口，所述處理器芯片通過(guò)SPI總線(xiàn)連接多個(gè)所述SPI接口。7.如權(quán)利要求6所述的一種海洋氣象監(jiān)測(cè)漂流浮標(biāo)，其特征在于:所述SPI接口采用型號(hào)為MAXl 4830的SPI接口，所述SPI接口的數(shù)量為4個(gè)。8.如權(quán)利要求6所述的一種海洋氣象監(jiān)測(cè)漂流浮標(biāo)，其特征在于:所述SPI接口外接一個(gè)晶振Y3。9.如權(quán)利要求1所述的一種海洋氣象監(jiān)測(cè)漂流浮標(biāo)，其特征在于:所述GPS芯片、所述電子羅盤(pán)和所述姿態(tài)傳感器通過(guò)所述串口擴(kuò)展電路與所述中央處理器連接，所述壓傳感器和所述溫度傳感器與所述中央處理器相連。10.如權(quán)利要求9所述的一種海洋氣象監(jiān)測(cè)漂流浮標(biāo)，其特征在于:所述電子羅盤(pán)、氣壓傳感器、溫度傳感器和姿態(tài)傳感器均與電源開(kāi)關(guān)相連。
【文檔編號(hào)】G01W1/02GK205643749SQ201620309940
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年4月14日
【發(fā)明人】曹曉鐘, 楊志勇, 劉鈞, 楊畢宣, 李旭光, 王亞靜, 孔衛(wèi)奇
【申請(qǐng)人】華云升達(dá)(北京)氣象科技有限責(zé)任公司