CN210895059U - 深海移动平台集成电控系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型所述的深海移动平台集成电控系统，采取工控软件和硬件操控台双路控制的操控结构与方式，用以实现远程数据通讯及操控，实现提高控制水下螺旋桨推进移动、可视系统图像传输和搭载设备操控能力的设计目的。主要包括有主控芯片，数据通讯单元，控制单元，数据采样单元和推进器控制单元。其中，主控芯片采用STM32F103VET6芯片，STM32F103VET6芯片预留2路RS232及2路RS485通道，预留11路ADC及24路开关量；STM32F103VET6芯片的主控板卡由供电单元、通讯单元、控制单元及采样单元组成。
Description
技术领域
本实用新型是应用于深海沉积物取样操作的新型移动平台集成电控系统，属于海洋观测技术领域。
背景技术
目前在海洋观测与研究领域，普遍地采用各类取样装置进行海底沉积物和岩石样品的采集。取样后，根据对样品的物质成分、结构、构造等进行初步观测与试验以辅助研究海底地质分布等情况。
现有深海6000米级可移动平台如ROV(遥控无人潜水器)、AUV(水下机器人)等，普遍地采取0浮力工作模式，搭载运载重量有限，因而无法完成大体量采样作业；另外，深海机器人一般无法实现深海6000米大功率大口径钻机钻进作业，设备功能较单一，不具备实现一机多用的应用潜力，如何通过设计改进而扩充更多种类、通用型的数据接口与显示传输，目前尚还是未解决的技术难点问题；较为突出的是，现有深海机器人基本上不具备工控软件与硬件操控台多通道并行的操控功能。
有鉴于此，特提出本专利申请。
实用新型内容
本实用新型所述的深海移动平台集成电控系统，在于解决上述现有技术存在的问题而采取工控软件和硬件操控台双路控制的操控结构与方式，用以实现远程数据通讯及操控，实现提高控制水下螺旋桨推进移动、可视系统图像传输和搭载设备操控能力的设计目的。
为实现上述设计目的，所述深海移动平台集成电控系统主要包括有主控芯片，数据通讯单元，控制单元，数据采样单元和推进器控制单元。
其中，主控芯片采用STM32F103VET6芯片，STM32F103VET6芯片预留2路RS232及2路RS485通道，预留11路ADC及24路开关量；STM32F103VET6芯片的主控板卡由供电单元、通讯单元、控制单元及采样单元组成。
进一步地，所述的数据通讯单元，UART通过电平转换芯片转成RS232和RS485，RS232串口选用MAX232，RS485串口选用MAX485。
所述的控制单元，GPIO用于控制继电器吸合；继电器一共有24路，包括2路推进器启停开关、15路液压阀控制开关、3路深海照明灯开关、3路深海摄像头开关、1路高度计开关。
所述的数据采样单元，ADC用于模拟量输出传感器的模数转换工作，SPI总线挂载加速度计，PWM接口配置成输入模式。
所述的推进器控制单元，由操纵盒、动力分配ECU、无刷电机组成。
综上所述，本申请深海移动平台集成电控系统具有的优点是：
1、实现了深海移动平台控制单元，可实现搭载钻机、多管等大型采样设备的对接与取样操控，以弥补现有ROV水下机器人等采样重量有限的缺陷，能够实现微地形地貌勘查、探测与取样；
2、能够搭载岩心钻机、多管取样器以及箱式取样器使用，实现多种样品勘查与采样；
3、能够预留全景摄像与图像拼接接口，360°空间立体视角，提高平台运动操作视觉空间，以实现灵活操控取样作业；
4、能够完成深海6000米数据远程传输与操控，实现了对岩心钻机的搭载操控和满足天然气水合物钻进探测需求，能够适应更多的底质环境，工作性能更稳定。
附图说明
图1是深海移动平台集成电控系统的结构框图；
图2是STM32F103VET6芯片及其引脚连接示意图；
图3是主控板卡的供电单元示意图；
图4是数据通讯单元的结构示意图；
图5是控制单元的I/O控制图；
图6是控制单元的结构示意图；
图7是数据采样单元的结构示意图；
图8是ADC连接示意图；
图9是推进器控制单元的结构示意图；
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
实施例1，如图1所示，本申请深海移动平台集成电控系统，包括有主控芯片1，数据通讯单元2，控制单元3，数据采样单元4，推进器控制单元5。
其中，主控芯片1采用STM32F103VET6芯片，该芯片的SRAM达64KB，ROM达512KB，频率72MHz。STM32F103VET6芯片的引脚连接示意如图2所示，主板预留2路RS232及2路RS485通道，预留11路ADC及24路开关量。
STM32F103VET6芯片的主控板卡由供电单元、通讯单元、控制单元及采样单元组成。如图3所示的是主控板卡的供电单元结构。
如图4所示的是数据通讯单元2。其中，UART通过电平转换芯片转成RS232和RS485。其中一路RS232用于调试和主通信，另外一路RS232用于高度计通信。RS485则用于电子罗盘、推进器通信。数字量的传感器和外设连接有高度计、电子罗盘、加速度计和推进器。数字量的采集侧重于程序的处理，在硬件中只要连接稳定便可。232串口准备选用MAX232。485串口使用的是MAX485。MAX232芯片是美信公司专为RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片，使用+5v单电源供电。供电范围为4.5V-5.5V，在工作状态中，VCC电流为15mA。
如图5所示的是控制单元3的I/O控制结构，图6是控制单元的结构示意。图中，GPIO用于控制继电器吸合，继电器一共有24路，包括2路推进器启停开关、15路液压阀控制开关、3路深海照明灯开关、3路深海摄像头开关、1路高度计开关。DAC输出0-2.5V，通过放大器放大到0-5V，控制灯的亮度。
继电器的选择可有两种，一种是使用5V驱动的继电器，一种是使用24V驱动的继电器，继电器线圈功率约为200mW左右。本申请中一共使用了24个继电器，加上其他电路的功耗不会超过6W，而TPS5430能够持续输出3A的电流。
为了使用灵活，本申请采用单刀双掷式继电器，按需设置为常开或常闭功能。
如图7所示的是数据采样单元4，图8所示的是ADC连接示意图。
ADC用于模拟量输出传感器的模数转换工作，SPI总线挂载加速度计(型号待定)和SD卡(选配)。PWM接口配置成输入模式，用于检测电机转速。
本申请中，总共有11路模拟量信号，而MCU中有3路12位的ADC，总共有21路片内的ADC资源，因此能够提供足够清晰的应用场景分辨率。
同时采用的放大器为TI公司的OPA376或者OPA2376(相当于两个OPA376)。
如图9所示的是推进器控制单元5，图中推进器控制单元5由操纵盒、动力分配ECU、无刷电机、罗盘(可选)等部件组成。操纵盒负责采集操纵杆、按钮等数据发送给ECU，并通过指示灯指示工作状态。ECU接收操纵盒的指令控制四个无刷电机实现前进、后退、旋转和定艏(需配合罗盘使用)等功能。
如上所述，结合附图和描述给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案，均仍属于本实用新型技术方案的权利范围。
Claims (5)
1.一种深海移动平台集成电控系统，其特征在于：包括有主控芯片(1)，数据通讯单元(2)，控制单元(3)，数据采样单元(4)和推进器控制单元(5)；
主控芯片(1)采用STM32F103VET6芯片，STM32F103VET6芯片预留2路RS232及2路RS485通道，预留11路ADC及24路开关量；
STM32F103VET6芯片的主控板卡由供电单元、通讯单元、控制单元及采样单元组成。
2.根据权利要求1所述的深海移动平台集成电控系统，其特征在于：所述的数据通讯单元(2)，UART通过电平转换芯片转成RS232和RS485，RS232串口选用MAX232，RS485串口选用MAX485。
3.根据权利要求1所述的深海移动平台集成电控系统，其特征在于：所述的控制单元(3)，GPIO用于控制继电器吸合；继电器一共有24路，包括2路推进器启停开关、15路液压阀控制开关、3路深海照明灯开关、3路深海摄像头开关、1路高度计开关。
4.根据权利要求1所述的深海移动平台集成电控系统，其特征在于：所述的数据采样单元(4)，ADC用于模拟量输出传感器的模数转换工作，SPI总线挂载加速度计，PWM接口配置成输入模式。
5.根据权利要求1所述的深海移动平台集成电控系统，其特征在于：所述的推进器控制单元(5)，由操纵盒、动力分配ECU、无刷电机组成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921853196.3U CN210895059U (zh) | 2019-10-31 | 2019-10-31 | 深海移动平台集成电控系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921853196.3U CN210895059U (zh) | 2019-10-31 | 2019-10-31 | 深海移动平台集成电控系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN210895059U true CN210895059U (zh) | 2020-06-30 |
Family
ID=71338558
Family Applications (1)
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| CN201921853196.3U Active CN210895059U (zh) | 2019-10-31 | 2019-10-31 | 深海移动平台集成电控系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| CN (1) | CN210895059U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112606980A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-04-06 | 杭州瀚陆海洋科技有限公司 | 深海移动抓斗推进器 |
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2019
- 2019-10-31 CN CN201921853196.3U patent/CN210895059U/zh active Active
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| CN112606980A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-04-06 | 杭州瀚陆海洋科技有限公司 | 深海移动抓斗推进器 |
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