CN207586440U - 一种节点式地震仪数据回收与充电一体化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种节点式地震仪数据回收与充电一体化装置，包括有POE交换机和设置于节点式地震仪内部的数据传输和充电单元；POE交换机上的多个PSE供电模块分别与多个节点式地震仪内部的数据传输和充电单元对应连接，数据传输和充电单元包括有变压器、以太网收发器、二极管整流桥、以太网供电控制器和DC‑DC变换器，每个PSE供电模块供给的电能依次通过变压器初级线圈中心抽头、二极管整流桥、以太网供电控制器和DC‑DC变换器后供给给节点式地震仪的电池，以太网收发器与变压器次级线圈连接实现数据回收。本实用新型实现了对多个节点式地震仪进行同时充电和回收数据的目的，其体积小且施工时便于携带、设备稳定性高。

Description

一种节点式地震仪数据回收与充电一体化装置

技术领域

本实用新型涉及节点式地震仪领域，具体是一种节点式地震仪数据回收与充电一体化装置。

背景技术

地震仪是地球物理勘探领域中常用的仪器，它的原理是探测人造地震在地层分界面产生反射波或者折射波，进而推断地质构造。传统的有缆地震仪随着采集道数的增加，电缆的搬运成本、施工需要的人数、电缆的老化和损坏都大大增加了勘探成本，降低了效率。鉴于这些原因近年来业界兴起了一种无缆节点式地震仪，它是每个采集节点单独采集地震数据，本地存储而不上传，待一天作业或者更长时间作业完成之后一起回收数据分析。无缆节点式地震仪在施工效率以及作业成本上显著优于传统有缆地震仪，但是其在数据回收以及充电上却不及有缆地震仪方便。目前市场上的节点式地震仪充电和数据回收有两种方式，第一是充电一个机柜数据回收还需要另一个，主流的产品包括Fairfield公司的Z-land系列、中石油的Hawk系列以及Geospace Technologies公司的GSX系列，24个或者48个节点的充电设备就有大约2米高，1米宽的量级。数据回收设备也是差不多大小。另一种采用的是充电和数据回收一体的装置，主流的产品有SmartSolo公司的DT-SOLO系列。但是无论是哪种方式其数据回收和充电机柜都是特别研制的，仅仅适用于自己公司的产品，且体积庞大成本很高。另一方面POE（Power Over Ethernet）技术发展迅速，其单端口的供电输出能力从IEEE802.3af的15瓦提高到了IEEE802.3at的30瓦，而且一个24端口交换机价格仅在千元级别。这使得利用POE技术实现节点式地震仪的数据回收和充电成为可能。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种节点式地震仪数据回收与充电一体化装置，解决现状市场上节点地震仪的充电和数据回收装置庞大并且成本高的问题。

本实用新型的技术方案为：

一种节点式地震仪数据回收与充电一体化装置，包括有POE交换机和设置于节点式地震仪内部的数据传输和充电单元；所述的POE交换机上设置有多个PSE供电模块，每个PSE供电模块与一个节点式地震仪内部的数据传输和充电单元连接；所述的数据传输和充电单元包括有变压器、以太网收发器、二极管整流桥、电阻R1、电阻R2、以太网供电控制器和DC-DC变换器，所述的变压器的初级线圈与PSE供电模块连接，变压器的次级线圈与以太网收发器连接，变压器初级线圈的中心抽头与二极管整流桥的输入端连接，二极管整流桥的正极输出端通过电阻R1与以太网供电控制器的DEN引脚连接，二极管整流桥的负极输出端与以太网供电控制器的Vss引脚连接，以太网供电控制器的Vss引脚和CLS引脚之间并联有电阻R2，以太网供电控制器的VDD引脚、DC-DC变换器的正极输入端均与二极管整流桥的正极输出端连接，以太网供电控制器的RTN引脚与DC-DC变换器的负极输入端连接。

所述的变压器的初级线圈通过RJ45插座与POE交换机的PSE供电模块连接。

所述的变压器包括有四组初级线圈和四组次级线圈，所述的二极管整流桥为四相整流桥，四组初级线圈的四个中心抽头分别与四相整流桥的四个桥臂中点连接。

所述的四相整流桥把包括有二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7和二极管D8，二极管D1的正极与二极管D2的负极连接组成第一桥臂，二极管D3的正极与二极管D4的负极连接组成第二桥臂，二极管D5的正极与二极管D6的负极连接组成第三桥臂，二极管D7的正极与二极管D8的负极连接组成第四桥臂，第一桥臂的中点即二极管D1的正极与二极管D2的负极、第二桥臂的中点即二极管D3的正极与二极管D4的负极、第三桥臂的中点即二极管D5的正极与二极管D6的负极、第四桥臂的中点即二极管D7的正极与二极管D8的负极分别与四组初级线圈的四个中心抽头对应连接，所述的二极管D1的负极、二极管D3的负极、二极管D5的负极和二极管D7的负极相互连接作为整流桥的正极输出端，二极管D2的正极、二极管D4的正极、二极管D6的正极和二极管D8的正极相互连接作为整流桥的负极输出端。

所述的以太网供电控制器选用型号为TPS2378的以太网供电芯片。

所述的POE交换机选用型号为TL-SL1226PE的POE交换机。

本实用新型的优点：

本实用新型的POE交换机实现了对多个节点式地震仪进行同时充电和回收数据的目的，相较于目前市场上的节点地震仪都需要专用的庞大的充电设备，其体积小且施工时便于携带，价格低廉可以大量采购，节省充电和导数据时间，且设备稳定性高。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图。

图2是本实用新型数据传输和充电单元的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

见图1，一种节点式地震仪数据回收与充电一体化装置，包括有POE交换机1和设置于节点式地震仪内部的数据传输和充电单元2； POE交换机1上设置有多个PSE供电模块，每个PSE供电模块与一个节点式地震仪内部的数据传输和充电单元2连接。

见图2，数据传输和充电单元2包括有变压器22、以太网收发器23、二极管整流桥24、电阻R1、电阻R2、以太网供电控制器25和DC-DC变换器26，变压器22的四组初级线圈通过RJ45插座21与POE交换机1的PSE供电模块连接，变压器22的四组次级线圈与以太网收发器23连接，变压器22四组初级线圈的四个中心抽头与二极管整流桥24的输入端（四个桥臂中点）对应连接，二极管整流桥24的正极输出端通过电阻R1与以太网供电控制器25的DEN引脚连接，二极管整流桥24的负极输出端与以太网供电控制器25的Vss引脚连接，以太网供电控制器25的Vss引脚和CLS引脚之间并联有电阻R2，以太网供电控制器25的VDD引脚、DC-DC变换器26的正极输入端均与二极管整流桥24的正极输出端连接，以太网供电控制器25的RTN引脚与DC-DC变换器26的负极输入端连接。

其中，四相整流桥把包括有二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7和二极管D8，二极管D1的正极与二极管D2的负极连接组成第一桥臂，二极管D3的正极与二极管D4的负极连接组成第二桥臂，二极管D5的正极与二极管D6的负极连接组成第三桥臂，二极管D7的正极与二极管D8的负极连接组成第四桥臂，第一桥臂的中点即二极管D1的正极与二极管D2的负极、第二桥臂的中点即二极管D3的正极与二极管D4的负极、第三桥臂的中点即二极管D5的正极与二极管D6的负极、第四桥臂的中点即二极管D7的正极与二极管D8的负极分别与四组初级线圈的四个中心抽头对应连接，所述的二极管D1的负极、二极管D3的负极、二极管D5的负极和二极管D7的负极相互连接作为整流桥的正极输出端，二极管D2的正极、二极管D4的正极、二极管D6的正极和二极管D8的正极相互连接作为整流桥的负极输出端。

其中，POE交换机选用型号为TL-SL1226PE的POE交换机；以太网供电控制器选用型号为TPS2378的以太网供电芯片。

当节点式地震仪的数据传输和充电单元2通过网线连到POE交换机的时候，POE交换机的PSE供电模块在两对差分线之间会驱动2.7V左右的共模电压，此电压被变压器22初级线圈的中心抽头提取出来经过二极管整流桥24再通过24.9千欧姆的电阻R1流入以太网供电控制器25的的DEN引脚，最后通过以太网供电控制器25的Vss引脚回流，这样一个微小的电流形成了一个检测签名，POE交换机的PSE供电模块据此知道有设备连接上来；完成检测过程之后POE交换机的PSE供电模块会启动分类过程来问询设备所需要的电流大小，即通过在以太网供电控制器25的CLS引脚与Vss引脚之间连接一个63.4欧姆的电阻R2来实现的，PSE供电模块根据回流电流大小判断这是CLASS4类型的设备，从而提供最大30W输出；完成这一系列的过程之后，PSE供电模块开始驱动48V共模电压到数据线上，而以太网供电控制器25内置的比较器检测到其VDD引脚端输入信号大于UVLO（低电压锁止）下限值时，会开启从其Vss引脚到RTN引脚之间的MOSFET管，从而48V电压形成通路输出到下一级；最后隔离型的DC-DC变换器将48V直流电变成12V主流电供节点式地震仪的电池充电使用。

数据传输是变压器的次级线圈直接连接到以太网收发器23，以太网收发器23实现数据通道的物理层协议。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种节点式地震仪数据回收与充电一体化装置，其特征在于：包括有POE交换机和设置于节点式地震仪内部的数据传输和充电单元；所述的POE交换机上设置有多个PSE供电模块，每个PSE供电模块与一个节点式地震仪内部的数据传输和充电单元连接；所述的数据传输和充电单元包括有变压器、以太网收发器、二极管整流桥、电阻R1、电阻R2、以太网供电控制器和DC-DC变换器，所述的变压器的初级线圈与PSE供电模块连接，变压器的次级线圈与以太网收发器连接，变压器初级线圈的中心抽头与二极管整流桥的输入端连接，二极管整流桥的正极输出端通过电阻R1与以太网供电控制器的DEN引脚连接，二极管整流桥的负极输出端与以太网供电控制器的Vss引脚连接，以太网供电控制器的Vss引脚和CLS引脚之间并联有电阻R2，以太网供电控制器的VDD引脚、DC-DC变换器的正极输入端均与二极管整流桥的正极输出端连接，以太网供电控制器的RTN引脚与DC-DC变换器的负极输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种节点式地震仪数据回收与充电一体化装置，其特征在于：所述的变压器的初级线圈通过RJ45插座与POE交换机的PSE供电模块连接。

3.根据权利要求1所述的一种节点式地震仪数据回收与充电一体化装置，其特征在于：所述的变压器包括有四组初级线圈和四组次级线圈，所述的二极管整流桥为四相整流桥，四组初级线圈的四个中心抽头分别与四相整流桥的四个桥臂中点连接。

4.根据权利要求3所述的一种节点式地震仪数据回收与充电一体化装置，其特征在于：所述的四相整流桥把包括有二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7和二极管D8，二极管D1的正极与二极管D2的负极连接组成第一桥臂，二极管D3的正极与二极管D4的负极连接组成第二桥臂，二极管D5的正极与二极管D6的负极连接组成第三桥臂，二极管D7的正极与二极管D8的负极连接组成第四桥臂，第一桥臂的中点即二极管D1的正极与二极管D2的负极、第二桥臂的中点即二极管D3的正极与二极管D4的负极、第三桥臂的中点即二极管D5的正极与二极管D6的负极、第四桥臂的中点即二极管D7的正极与二极管D8的负极分别与四组初级线圈的四个中心抽头对应连接，所述的二极管D1的负极、二极管D3的负极、二极管D5的负极和二极管D7的负极相互连接作为整流桥的正极输出端，二极管D2的正极、二极管D4的正极、二极管D6的正极和二极管D8的正极相互连接作为整流桥的负极输出端。

5.根据权利要求1所述的一种节点式地震仪数据回收与充电一体化装置，其特征在于：所述的以太网供电控制器选用型号为TPS2378的以太网供电芯片。

6.根据权利要求1所述的一种节点式地震仪数据回收与充电一体化装置，其特征在于：所述的POE交换机选用型号为TL-SL1226PE的POE交换机。