CN104698952B

CN104698952B - 一种剖面漂流浮标数据采集控制器

Info

Publication number: CN104698952B
Application number: CN201510140047.2A
Authority: CN
Inventors: 张少永; 李文彬; 商红梅; 张文良
Original assignee: National Ocean Technology Center
Current assignee: National Ocean Technology Center
Priority date: 2015-03-27
Filing date: 2015-03-27
Publication date: 2016-03-23
Anticipated expiration: 2035-03-27
Also published as: CN104698952A

Abstract

本发明公开了一种剖面漂流浮标数据采集控制器，其特征在于：包括：电源单元，电源控制单元，控制电路，用于控制液压驱动系统的工作状态；浮标参数转换单元，用于采集浮标参数；数据控制采集单元，用于获取温度、海水深度、盐度、以及浮标位置信息；数据存贮单元；中央处理器，用于与浮标参数转换单元、数据控制采集单元、数据存贮单元进行数据通信；实时时钟单元；晶振单元；所述中央处理器分别与实时时钟单元、晶振单元电连接。本发明通过控制浮标的液压驱动系统实现浮标自动下潜、停留和上浮，并在上浮过程进行温度、盐度、压力数据的采集，到达水面后通过北斗卫星系统进行定位与数据传输，获取较高精度的海洋温盐深剖面数据。

Description

一种剖面漂流浮标数据采集控制器

技术领域

本发明涉及海洋监测设备技术领域，涉及一种能够进行覆盖大部分海洋领域探测的仪器，特别是一种可在海洋中剖面运动的剖面漂流浮标数据采集控制器。

背景技术

国外剖面漂流浮标是20世纪90年代发展起来的高技术产品，始于美国斯克里普斯海洋研究所研制的SOLO浮标。美国WEBB公司先后研究和开发了ALACE、PALACE和APEX型浮标。法国IFREMER研究所研制了MARVOR型浮标，并与加拿大合作开发了PROVOR型浮标。日本JAMSTEC和TSK公司也自2000年开始研制NINJA型浮标，目前处于试验阶段。进行ARGO浮标商业化生产的只有美国、法国和加拿大的制造商，截至2009年4月，全球累计在海洋上布放了6000多个浮标中仍在海上正常工作的浮标达3325个。

自2001年以来，中国的剖面漂流浮标累计获得了全球海洋中128万条温、盐度剖面，极大地丰富了我国的大洋环境数据库，较之利用常规的船载CTD仪(温盐深探测仪)观测(单个温盐度剖面的观测成本约为8万元人民币)，为国家节约调查经费约1000亿元人民币，经济效益十分显著。据不完全统计，浮标获取的温盐深剖面资料已经在我国的海洋、大气、气象、水产、军事等5个科学领域的近40个单位(部门)得到广泛应用，一些涉海院校和科研院所的研究生和本科生，也大都采用免费共享的数据或数据产品作为其撰写论文的数据源。浮标获取的温盐深剖面资料及其衍生的数据产品对我国海洋和大气科学的发展起到了愈来愈大的促进作用。

随着我国海洋事业的发展，需要大力发展我国自主海洋监测技术成果。剖面漂流浮标能够实现预定海域电导率、温度和压力自动循环剖面测量，是当前国际上海洋监测大量使用的抛弃式高技术仪器设备。浮标数据采集控制器的研制，实现剖面漂流浮标国产化的关键；而剖面漂流浮标的国产化将显著提高我国海洋监测能力，是国家海洋监测能力的标志性产品，同时打破发达国家对我国相关技术的封锁。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种可控制浮标上电自检测；在海洋中下潜、停留和上浮；在上浮过程中进行温度、盐度、压力数据的采集；到达水面后通过北斗卫星系统进行定位与数据传输的剖面漂流浮标数据采集控制器。

为解决上述技术问题，本发明的浮标数据采集控制器，技术方案为：

一种剖面漂流浮标数据采集控制器，包括：

电源单元，用于给浮标数据采集控制器提供工作电源；

电源控制单元，用于给液压驱动系统提供工作电源的电源单元；

控制电路，用于控制液压驱动系统的工作状态；

浮标参数转换单元，用于采集浮标参数，所述浮标参数转换单元包括电池电压分压电路和真空度测量电路；

数据控制采集单元，用于获取温度、海水深度、盐度、以及浮标位置信息；所述数据控制采集单元包括用于与温盐深传感器连接的第一数据控制采集电路、用于与北斗通信模块连接的第二数据控制采集电路；

数据存贮单元，用于存取采集数据，所述数据存贮单元为数据存贮电路；

中央处理器，用于与浮标参数转换单元、数据控制采集单元、数据存贮单元进行数据通信；所述中央处理器分别与电源单元、电源控制单元、控制电路、浮标参数转换单元、数据控制采集单元、数据存贮单元电连接；

实时时钟单元，用于提供浮标时钟数据；所述实时时钟单元为实时时钟电路；

晶振单元，用于为中央处理器提供时钟信号；所述晶振单元为起振电路；

所述中央处理器分别与实时时钟单元、晶振单元电连接。

作为优选，本发明还采用了如下的技术方案：

所述电源单元包括MOS管(Q1、Q2)、额定电阻(R5、R16、R46)、二极管(D1)、额定电容(C2～C6)、电源转换器(IC2)、开关(S1)、接口(J1、J2)；所述额定电阻(R46)串联于开关(S1)、接口(J2)之间，所述额定电阻(R16)串联于二极管(D1)、接口(J1)之间，二极管(D1)另一端接开关(S1)，开关(S1)另一端接地；MOS管(Q1)栅极与额定电阻(R5)一端连接，MOS管(Q1)源极与接口(J2)的电源正输入连接，MOS管(Q1)漏极与二极管(D1)一端连接，所述额定电阻(R16)串联于MOS管(Q2)漏极、二极管(D1)之间；MOS管(Q2)漏极输出为电源电压(Vdd)，MOS管(Q2)源极与接口(J2)的电源正输入连接，MOS管(Q2)栅极与开关(S1)一端连接；所述额定电阻(R46)串联于MOS管(Q2)源极、开关(S1)之间，额定电阻(R5)另一端与电源转换器(IC2)输入端(1)连接，电源转换器(IC2)输出端(3)为电源电压(VCC)，额定电容(C5)在电源转换器(IC2)输入端(1)和地(GND)之间，额定电容(C2、C3、C4)在电源转换器(IC2)输出端(3)和地(GND)之间。

所述控制电路包含电机正转/反转驱动电路MOS管(Q4、Q5、Q8、Q9)、额定电容(C14)；其中：

MOS管(Q4)的源极连接电源电压(Vdd)，MOS管(Q4)的栅极连接控制端，MOS管(Q4)的漏级连接电机一端(YE-/+)；

MOS管(Q5)的源极连接电源地(GND)，MOS管(Q5)的栅极连接控制端，MOS管(Q5)的漏级连接电机一端(YE-/+)；

MOS管(Q8)的源极连接电源电压(Vdd)，MOS管(Q8)的栅极连接控制端，MOS管(Q8)的漏级连接电机一端(YE+/-)；

MOS管(Q9)的源极连接电源地(GND)，MOS管(Q9)的栅极连接控制端，MOS管(Q9)的漏级连接电机一端(YE+/-)，额定电容(C14)连接电机两端。

所述第二数据控制采集电路包括电平转换电路(IC10)、额定电阻(R70)、MOS管(Q11)、多路开关电路(IC6)、电平变换电路(IC3)、额定电阻(R4、R40、R25、R33)、额定电容(CR1、CR4、CR5、C1)；中央处理器的输出端(RA4)通过电平转换电路(IC10)控制输出端(F0)，所述额定电阻(R70)作为上拉电阻串联于电源(Vdd)、电平转换电路(IC10)的输出端(FO)之间；所述MOS管(Q11)的栅极与电平转换电路(IC10)的输出端(FO)连接，MOS管(Q13)源极与电源电压(Vdd)连接，MOS管(Q11)漏级输出为北斗通讯模块的电源电压；中央处理器的输出端(RC6)和输入端(RC7)分别与多路开关电路(X、Y)连接，中央处理器的输出端(RD5、RD6、RD7)分别与多路开关电路(INH、A、B)连接，并通过多路开关电路(INH、A、B)选择多路开关中的一路开关；其中：多路开关电路(RX0、TX0)分别与额定电阻(R4、R40)一端连接，额定电阻(R4、R40)另一端与电平变换电路(IC3)的输入端(11)和输出端(12)连接。

所述第一数据控制采集电路包括电平转换电路(IC10)、额定电阻(R69)、MOS管(Q10)、多路开关电路(IC6)、电平变换电路(IC3)、额定电阻(R13、R50、R28、R36)、额定电容(CR1、CR4、CR5、C1)；中央处理器的输出端(RA5)通过电平转换电路(IC10)控制输出端(E0)，所述额定电阻(R69)作为上拉电阻串联于电源(Vdd)、电平转换电路(IC10)的输出端(EO)之间；所述MOS管(Q10)的栅极与电平转换电路(IC10)的输出端(EO)连接，MOS管(Q10)源极与电源电压(Vdd)连接，MOS管(Q10)漏级输出为温盐深传感器的电源电压；中央处理器的输出端(RC6)和输入端(RC7)分别与多路开关电路(X、Y)连接，中央处理器的输出端(RD5、RD6、RD7)分别与多路开关电路(INH、A、B)连接，并通过多路开关电路(INH、A、B)选择多路开关中的一路开关；其中多路开关电路(RX1、TX1)分别与额定电阻(R13、R47)一端连接，额定电阻(R28、R36)另一端与电平变换电路(IC3)的输入端(10)和输出端(9)连接。

所述浮标参数转换单元包括额定电阻(R37、R38)，额定电阻(R61、R62)，额定电容(C18)，真空度传感器(IC8)，电平转换电路(IC10),电源变换电路(IC9)，MOS管(Q13)、额定电阻(R68、R64)，额定电容(C16、CR11、C17)；额定电阻(R37)在中央处理器的输入端(RA0)和MOS管(Q11)漏级输出之间，额定电阻(R38)在中央处理器的输出端(RA0)和地(GND)之间；中央处理器的输出端(RC2)通过电平转换电路(IC10)控制输出端(C0)；所述MOS管(Q13)的栅极与电平转换电路(IC10)的输出端(CO)连接，MOS管(Q13)源极与电源电压(Vdd)连接，额定电阻(R64)在MOS管(Q13)漏级输出和电源变换电路(IC10)的输入之间，额定电容(C16)在电源变换电路(IC10)的输入(1)和地(GND)之间，电源变换电路(IC10)的输出与真空度传感器(IC8)的电源输入端(3)连接，额定电容(C17、CR11)在电源变换电路(IC10)的输出(2)和地(GND)之间，额定电阻(R62)在真空度传感器(IC8)的电源输出端(2)和中央处理器的输出端(RA1)之间，额定电阻(R61)在中央处理器的输出端(RA1)和地(GND)之间，额定电容(C18)在真空度传感器(IC8)的电源输出端(2)和地(GND)之间。

所述实时时钟单元包括时钟电路(IC7)，晶振(CRY3)，额定电容(C13、C15)，二极管(D2、D3)和后备电池(B1)；晶振(CRY3)在时钟电路(IC7)输入端(1和2)之间，额定电容(C13)在时钟电路(IC7)输入端(1)和地(GND)之间，时钟电路(IC7)输入端(6)与中央处理器的输出端(SCL)连接，时钟电路(IC7)输入/出端(5)与中央处理器的输入/出端(SDA)连接，额定电容(C15)在时钟电路(IC7)的电源电压端(8)和地(GND)之间，二极管(D2)在电源电压(VCC)和时钟电路(IC7)的电源电压端(8)之间，二极管(D3)在后备电池(B1)正极和时钟电路(IC7)的电源电压端(8)之间。

所述数据存贮单元包括数据存储电路(IC4)；数据存储电路(IC4)的输入端(8)与电源电压(VCC)连接，时钟电路(IC4)输入端(6)与中央处理器的输出端(SCL)连接，时钟电路(IC4)输入/出端(5)与中央处理器的输入/出端(SDA)连接。

所述晶振单元包括晶振(CRY1、CRY2)，额定电容(C8、C9、C11、C12)；晶振(CRY1)在额定电容(C8)和额定电容(C11)之间，晶振(CRY2)在额定电容(C9)和额定电容(C12)之间；额定电容(C8、C9、C11、C12)的另一端均接地(GND)。

本发明具有的优点和积极效果是：

通过采用上述技术方案：本发明可控制浮标上电自检测；在海洋中下潜、停留和上浮；在上浮过程中进行温度、盐度、压力数据的采集；到达水面后通过北斗卫星系统进行定位与数据传输；

本发明的浮标数据采集控制器提供工作电源的电源单元实现浮标的双电源控制，实现控制电路的低功耗；

本发明可通过液压驱动系统提供工作电源的电源单元实现浮标液压驱动系统的正向驱动和反向驱动，并通过限位开关控制液压驱动系统行程范围；

本发明北斗通讯模块的数据控制采集单元实现北斗通讯方式在浮标上的应用；

本发明温盐深传感器模块的数据控制采集单元实现浮标对海洋环境要素的获取；

本发明采集浮标参数的浮标参数转换单元实现浮标状态的自检；

本发明提供浮标时钟数据的实时时钟单元实现浮标时间信息的获取；

本发明提供浮标数据存储的数据存贮单元；

本发明提供浮标中央处理器提供时钟信号的晶振单元。

附图说明

图1本发明的电路框图；

图2为本发明局部电路图，主要用于显示电源单元的电路；

图3为本发明局部电路图，主要用于显示电源控制单元的电路；

图4为本发明局部电路图，主要用于显示数据控制采集单元的电路；

图5为本发明局部电路图，主要用于显示浮标参数转换单元的电路；

图6为本发明局部电路图，主要用于显示实时时钟单元的电路；

图7为本发明局部电路图，主要用于显示数据存贮单元的电路；

图8为本发明局部电路图，主要用于显示晶振单元的电路。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1，一种剖面漂流浮标数据采集控制器，包括：

电源单元，用于给浮标数据采集控制器提供工作电源；

控制电路，用于控制液压驱动系统的工作状态；

所述中央处理器分别与实时时钟单元、晶振单元电连接。

请参阅图2，图2是实现上述具体实施例中浮标数据采集控制器提供工作电源的电源单元的一种优选电路，其中：所述电源单元包括MOS管Q1、MOS管Q2、额定电阻R5、额定电阻R16、额定电阻R46、二极管D1、额定电容C2～C6、电源转换器IC2、开关S1、接口J1、接口J2；所述额定电阻R46串联于开关S1、接口J2之间，所述额定电阻R16串联于二极管D1、接口J1之间，二极管D1另一端接开关S1，开关S1另一端接地；MOS管Q1栅极与额定电阻R5一端连接，MOS管Q1源极与接口J2的电源正输入连接，MOS管Q1漏极与二极管D1一端连接，所述额定电阻R16串联于MOS管Q2漏极、二极管D1之间；MOS管Q2漏极输出为电源电压Vdd，MOS管Q2源极与接口J2的电源正输入连接，MOS管Q2栅极与开关S1一端连接；所述额定电阻R46串联于MOS管Q2源极、开关S1之间，额定电阻R5另一端与电源转换器IC2输入端1连接，电源转换器IC2输出端3为电源电压VCC，额定电容C5在电源转换器IC2输入端(1)和地(GND)之间，额定电容C2、额定电容C3、额定电容C4在电源转换器IC2输出端3和地GND之间

在图2中，电源单元的工作原理为：接口J1正极3.6V+、接口J2正极14.4V+分别通过MOS管Q1、MOS管Q2输出电源电压，并通过控制MOS管的源极与地GND的导通来控制MOS管Q1、MOS管Q2能否输出电源电压。

请参阅图3，图3是实现上诉具体实施例中用于液压驱动系统提供工作电源的电源控制单元的一种优选电路，其中：所述单元包括MOS管Q4、MOS管Q5、MOS管Q8、MOS管Q9、额定电容C14、额定电容C23、额定电容C25、额定电阻R66、额定电阻R67、额定电阻R78、额定电阻R79、电平转换电路IC10、接口J3、接口J11；MOS管Q4的源极连接电源电压Vdd，MOS管Q4的栅极连接控制端，MOS管Q4的漏级连接电机一端YE-/+；MOS管Q5的源极连接电源地GND，MOS管Q5的栅极连接控制端，MOS管Q5的漏级连接电机一端YE-/+；MOS管Q8的源极连接电源电压Vdd，MOS管Q8的栅极连接控制端，MOS管Q8的漏级连接电机一端YE+/-；MOS管Q9的源极连接电源地GND，MOS管Q9的栅极连接控制端，MOS管Q9的漏级连接电机一端YE+/-，额定电容C14连接电机两端；其中控制液压驱动系统的工作原理为：当中央处理器输出端RE1通过电平转换电路IC10输出端RE1O分别控制MOS管Q4、MOS管Q5导通和关闭，实现电机一端YE-/+高电平和低电平变换，中央处理器输出端RE2通过电平转换电路IC10输出端RE2O分别控制MOS管Q8、MOS管Q9导通和关闭，实现电机一端YE+/-高电平和低电平变换，同时通过接口J11判断电机的上下限位，当电机回缩到上限位时，控制端RB5与地GND导通，电机停止回缩，当电机外推到下限位时，控制端RB4与地GND导通，电机停止外推。

请参阅图4，图4是实现上诉具体实施例中北斗通讯模块和温盐深传感器模块的数据控制采集单元的一种优选电路，其中：

第一数据控制采集电路包括电平转换电路IC10、额定电阻R69、MOS管Q10、多路开关电路IC6、电平变换电路IC3、额定电阻R13、额定电阻R50、额定电阻R28、额定电阻R36、额定电容CR1、额定电容CR4、额定电容CR5、额定电容C1；中央处理器的输出端RA5通过电平转换电路IC10控制输出端E0，所述额定电阻R69作为上拉电阻串联于电源Vdd、电平转换电路IC10的输出端EO之间；所述MOS管Q10的栅极与电平转换电路IC10的输出端EO连接，MOS管Q10源极与电源电压Vdd连接，MOS管Q10漏级输出为温盐深传感器的电源电压；中央处理器的输出端RC6和输入端RC7分别与多路开关电路X、Y连接，中央处理器的输出端RD5、输出端RD6、输出端RD7分别与多路开关电路INH、A、B连接，并通过多路开关电路INH、A、B选择多路开关中的一路开关；其中多路开关电路RX1、TX1分别与额定电阻R13、额定电阻R47一端连接，额定电阻R28、额定电阻R36另一端与电平变换电路IC3的输入端10和输出端9连接。

第二数据控制采集电路包括电平转换电路IC10、额定电阻R70、MOS管Q11、多路开关电路IC6、电平变换电路IC3、额定电阻R4、额定电阻R40、额定电阻R25、额定电阻R33、额定电容CR1、额定电容CR4、额定电容CR5、额定电容C1；中央处理器的输出端RA4通过电平转换电路IC10控制输出端F0，所述额定电阻R70作为上拉电阻串联于电源Vdd、电平转换电路IC10的输出端FO之间；所述MOS管Q11的栅极与电平转换电路IC10的输出端FO连接，MOS管Q13源极与电源电压Vdd连接，MOS管Q11漏级输出为北斗通讯模块的电源电压；中央处理器的输出端RC6和输入端RC7分别与多路开关电路X、Y连接，中央处理器的输出端RD5、输出端RD6、输出端RD7分别与多路开关电路INH、A、B连接，并通过多路开关电路INH、A、B选择多路开关中的一路开关；其中：多路开关电路RX0、TX0分别与额定电阻R4、额定电阻R40一端连接，额定电阻R4、额定电阻R40另一端与电平变换电路IC3的输入端11和输出端12连接。

中央处理器输出端RA4、输出端RA5通过电平转换电路IC10分别控制输出端RA4O、输出端RA5O来实现北斗通讯模块和温盐深传感器电源电压的导通和断开，中央处理器端子RC6、端子RC7通过多路开关电路IC6和电平变换电路IC3分别采集北斗通讯模块和温盐深传感器模块数据。

其中，对北斗通讯模块和温盐深传感器模块的电源电压控制的原理为：当中央处理器输出端RA4、输出端RA5为高电平时，电平转换电路IC10的输出端RA4O、输出端RA5O为高电平，北斗通讯模块和温盐深传感器模块断电，中央处理器输出端RA4、输出端RA5为低电平时，电平转换电路IC10的输出端RA4O、输出端RA5O为低电平，北斗通讯模块和温盐深传感器模块供电。

其中，对北斗通讯模块和温盐深传感器模块数据采集的原理，为：中央处理器端子RC6、端子RC7通过多路开关电路IC6选择采集通道，通过电平变换电路IC3实现与北斗通讯模块和温盐深传感器模块的数据通信。

请参阅图5，图5是实现上诉具体实施例中采集浮标参数的浮标参数转换单元的一种优选电路，其中：浮标参数转换单元包括额定电阻R37、额定电阻R38，额定电阻R61、额定电阻R62，额定电容C18，真空度传感器IC8，电平转换电路IC10，电源变换电路IC9，MOS管Q13、额定电阻R68、额定电阻R64，额定电容C16、额定电容CR11、额定电容C17；额定电阻R37在中央处理器的输入端RA0和MOS管Q11漏级输出之间，额定电阻R38在中央处理器的输出端RA0和地GND之间；中央处理器的输出端RC2通过电平转换电路IC10控制输出端C0；所述MOS管Q13的栅极与电平转换电路IC10的输出端CO连接，MOS管Q13源极与电源电压Vdd连接，额定电阻R64在MOS管Q13漏级输出和电源变换电路IC10的输入之间，额定电容(C16)在电源变换电路IC10的输入1和地GND之间，电源变换电路IC10的输出与真空度传感器IC8的电源输入端3连接，额定电容C17、CR11在电源变换电路IC10的输出2和地GND之间，额定电阻R62在真空度传感器IC8的电源输出端2和中央处理器的输出端RA1之间，额定电阻R61在中央处理器的输出端RA1和地GND之间，额定电容C18在真空度传感器IC8的电源输出端2和地GND之间。工作原理为：当浮标需采集电源电压时中央处理器输出端RA4通过电平转换电路IC10控制输出端RA4O打开北斗通信模块控制电源，该电源电压通过两个额定电阻R37和额定电阻R38串联分压，中央处理器输入端RA0测量额定电阻R38之间的电压；当浮标需采集浮标内真空度时中央处理器输出端RC2通过电平转换电路IC10控制输出端RC2O为电源变换电路IC9供电，电源变换电路IC9向真空度传感器IC8供电，真空度传感器输出端2经两个串联额定电阻R62、R64分压，中央处理器输入端RA1测量额定电阻R61之间的电压。

请参阅图6，图6是实现上诉具体实施例中浮标时钟数据的实时时钟单元的一种优选电路，其中：实时时钟单元包括时钟电路IC7，晶振CRY3，额定电容C13、额定电容C15，二极管D2、二极管D3和后备电池B1；晶振CRY3在时钟电路IC7输入端1和输入端2之间，额定电容C13在时钟电路IC7输入端1和地GND之间，时钟电路IC7输入端6与中央处理器的输出端SCL连接，时钟电路IC7输入/出端5与中央处理器的输入/出端SDA连接，额定电容(C15)在时钟电路IC7的电源电压端8和地GND之间，二极管D2在电源电压VCC和时钟电路IC7的电源电压端8之间，二极管D3在后备电池B1正极和时钟电路IC7的电源电压端8之间。其工作原理为：晶振CRY3为时钟电路提供时钟频率，额定电容C13为晶振匹配电容，当浮标供电时时钟电路由浮标电池供电VCC，当浮标断电时时钟电路由后备电池B1供电，时钟电路与中央处理器端子SCL和端子SDA连接传输数据。

请参阅图7，图7是实现上诉具体实施例中浮标数据存储的数据存贮单元的一种优选电路，其中：数据存贮单元包括数据存储电路IC4；数据存储电路IC4的输入端8与电源电压VCC连接，时钟电路IC4输入端6与中央处理器的输出端SCL连接，时钟电路IC4输入/出端5与中央处理器的输入/出端SDA连接。

请参阅图8，图8是实现上诉具体实施例中浮标中央处理器提供时钟信号的晶振单元的一种优选电路，其中：晶振单元包括晶振CRY1、晶振CRY2，额定电容C8、额定电容C9、额定电容C11、额定电容C12；晶振CRY1在额定电容C8和额定电容C11之间，晶振CRY2在额定电容C9和额定电容C12之间；额定电容C8、额定电容C9、额定电容C11、额定电容C12的另一端均接地GND。其工作原理：晶振CRY1为中央处理器提供主时钟源，晶振CRY2为中央处理器提供副时钟源。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims

1.剖面漂流浮标数据采集控制器，其特征在于：包括：

电源单元，用于给浮标数据采集控制器提供工作电源；所述电源单元包括第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第五额定电阻R5、第十六额定电阻R16、第四十六额定电阻R46、第一二极管D1、第二额定电容C2、第三额定电容C3、第四额定电容C4、第五额定电容C5、第六额定电容C6、电源转换器IC2、第一开关S1、第一接口J1、第二接口J2；所述第四十六额定电阻R46串联于第一开关S1、第二接口J2之间，所述第十六额定电阻R16串联于第一二极管D1、第一接口J1之间，第一二极管D1另一端接第一开关S1，第一开关S1另一端接地；第一MOS管Q1栅极与第五额定电阻R5一端连接，第一MOS管Q1源极与第二接口J2的电源正输入连接，第一MOS管Q1漏极与第一二极管D1一端连接，所述第十六额定电阻R16串联于第二MOS管Q2漏极、第一二极管D1之间；第二MOS管Q2漏极输出为电源电压Vdd，第二MOS管Q2源极与第二接口J2的电源正输入连接，第二MOS管Q2栅极与第一开关S1一端连接；所述第四十六额定电阻R46串联于第二MOS管Q2源极、第一开关S1之间，第五额定电阻R5另一端与第一电源转换器IC2第一输入端连接，第二电源转换器IC2第三输出端为电源电压VCC，第五额定电容C5在第二电源转换器IC2第一输入端和地GND之间，第二额定电容C2、第三额定电容C3、第四额定电容C4在第二电源转换器IC2第三输出端和地GND之间；

控制电路，用于控制液压驱动系统的工作状态；所述控制电路包含电机正转/反转驱动电路第四MOS管Q4、第五MOS管Q5、第八MOS管Q8、第九MOS管Q9、第十四额定电容C14；其中：第四MOS管Q4的源极连接电源电压Vdd，第四MOS管Q4的栅极连接控制端，第四MOS管Q4的漏级连接电机一端YE-/+；第五MOS管Q5的源极连接电源地GND，第五MOS管Q5的栅极连接控制端，第五MOS管Q5的漏级连接电机一端YE-/+；第八MOS管Q8的源极连接电源电压Vdd，第八MOS管Q8的栅极连接控制端，第八MOS管Q8的漏级连接电机一端YE+/-；第九MOS管Q9的源极连接电源地GND，第九MOS管Q9的栅极连接控制端，第九MOS管Q9的漏级连接电机一端YE+/-，第十四额定电容C14连接电机两端；

数据控制采集单元，用于获取温度、海水深度、盐度、以及浮标位置信息；所述数据控制采集单元包括用于与温盐深传感器连接的第一数据控制采集电路、用于与北斗通信模块连接的第二数据控制采集电路；所述第二数据控制采集电路包括电平转换电路IC10、第七十额定电阻R70、第十一MOS管Q11、第六多路开关电路IC6、第三电平变换电路IC3、第四额定电阻R4、第四十额定电阻R40、第二十五额定电阻R25、第三十三额定电阻R33、额定电容CR1、额定电容CR4、额定电容CR5、第一额定电容C1；中央处理器的输出端RA4通过电平转换电路IC10控制输出端F0，所述第七十额定电阻R70作为上拉电阻串联于电源Vdd、电平转换电路IC10的输出端FO之间；所述第十一MOS管Q11的栅极与电平转换电路IC10的输出端FO连接，第十三MOS管Q13源极与电源电压Vdd连接，第十一MOS管Q11漏级输出为北斗通讯模块的电源电压；中央处理器的输出端RC6和输入端RC7分别与多路开关电路X、多路开关电路Y连接，中央处理器的输出端RD5、输出端RD6、输出端RD7分别与多路开关电路INH、多路开关电路A、多路开关电路B连接，并通过多路开关电路INH、多路开关电路A、多路开关电路B选择多路开关中的一路开关；其中：多路开关电路RX0、多路开关电路TX0分别与第四额定电阻R4、第四十额定电阻R40一端连接，第四额定电阻R4、第四十额定电阻R40另一端与电平变换电路IC3的第十一输入端和第十二输出端连接；

所述中央处理器分别与实时时钟单元、晶振单元电连接。

2.根据权利要求1所述的剖面漂流浮标数据采集控制器，其特征在于：所述第一数据控制采集电路包括电平转换电路IC10、第六十九额定电阻R69、第十MOS管Q10、多路开关电路IC6、电平变换电路IC3、第十三额定电阻R13、第五十额定电阻R50、第二十八额定电阻R28、第三十六额定电阻R36、额定电容CR1、额定电容CR4、额定电容CR5、第一电容C1；中央处理器的输出端RA5通过电平转换电路IC10控制输出端E0，所述第六十九额定电阻R69作为上拉电阻串联于电源Vdd、电平转换电路IC10的输出端EO之间；所述第十MOS管Q10的栅极与电平转换电路IC10的输出端EO连接，第十MOS管Q10源极与电源电压Vdd连接，第十MOS管Q10漏级输出为温盐深传感器的电源电压；中央处理器的输出端RC6和输入端RC7分别与多路开关电路X、多路开关电路Y连接，中央处理器的输出端RD5、输出端RD6、输出端RD7分别与多路开关电路INH、多路开关电路A、多路开关电路B连接，并通过多路开关电路INH、多路开关电路A、多路开关电路B选择多路开关中的一路开关；其中多路开关电路RX1、多路开关电路TX1分别与第十三额定电阻R13、第四十七额定电阻R47一端连接，第二十八额定电阻R28、第三十六额定电阻R36另一端与电平变换电路IC3的第十输入端和第九输出端连接。

3.根据权利要求2所述的剖面漂流浮标数据采集控制器，其特征在于：所述浮标参数转换单元包括第三十七额定电阻R37、第三十八额定电阻R38，第六十一额定电阻R61、第六十二额定电阻R62，第十八额定电容C18，真空度传感器IC8，电平转换电路IC10,电源变换电路IC9，第十三MOS管Q13、第六十八额定电阻R68、第六十四额定电阻R64，第十六额定电容C16、第十一额定电容CR11、第十七额定电容C17；第三十七额定电阻R37在中央处理器的输入端RA0和第十一MOS管Q11漏级输出之间，第三十八额定电阻R38在中央处理器的输出端RA0和地GND之间；中央处理器的输出端RC2通过电平转换电路IC10控制输出端C0；所述第十三MOS管Q13的栅极与电平转换电路IC10的输出端CO连接，第十三MOS管源极与电源电压Vdd连接，第六十四额定电阻R64在第十三MOS管漏级输出和电源变换电路IC10的输入之间，第十六额定电容C16在电源变换电路IC10的第一输入和地GND之间，电源变换电路IC10的输出与真空度传感器IC8的第三电源输入端连接，第十七额定电容C17、额定电容CR11在电源变换电路IC10的第二输出和地GND之间，第六十二额定电阻R62在真空度传感器IC8的电源第二输出端和中央处理器的输出端RA1之间，第六十一额定电阻R61在中央处理器的输出端RA1和地GND之间，第十八额定电容C18在真空度传感器IC8的电源第二输出端和地GND之间。

4.根据权利要求3所述的剖面漂流浮标数据采集控制器，其特征在于：所述实时时钟单元包括时钟电路IC7，晶振CRY3，第十三额定电容C13、第十五额定电容C15，第二二极管D2、第三二极管D3和后备电池B1；晶振CRY3在时钟电路IC7第一输入端和第二输入端之间，第十三额定电容C13在时钟电路IC7第一输入端和地GND之间，时钟电路IC7第六输入端与中央处理器的输出端SCL连接，时钟电路IC7第五输入/出端与中央处理器的输入/出端SDA连接，第十五额定电容C15在时钟电路IC7的电源第八电压端和地GND之间，第二二极管D2在电源电压VCC和时钟电路IC7的电源第八电压端之间，第三二极管D3在后备电池B1正极和时钟电路IC7的电源第八电压端之间。

5.根据权利要求4所述的剖面漂流浮标数据采集控制器，其特征在于：所述数据存贮单元包括数据存储电路IC4；数据存储电路IC4的第八输入端与电源电压VCC连接，时钟电路IC4第六输入端与中央处理器的输出端SCL连接，时钟电路IC4第五输入/出端与中央处理器的输入/出端SDA连接。

6.根据权利要求5所述的剖面漂流浮标数据采集控制器，其特征在于：所述晶振单元包括晶振CRY1、晶振CRY2，第八额定电容C8、第九额定电容C9、第十一额定电容C11、第十二额定电容C12；晶振CRY1在第八额定电容C8和第十一额定电容C11之间，晶振CRY2在第九额定电容C9和第十二额定电容C12之间；第八额定电容C8、第九额定电容C9、第十一额定电容C11、第十二额定电容C12的另一端均接地GND。