一種基于實時嵌入式gps控制系統(tǒng)的洋流檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于實時嵌入式GPS控制系統(tǒng)的洋流檢測裝置，屬于智能控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]洋流是海水沿著一定的途徑進行大規(guī)模的流動，洋流檢測不僅能夠提高海上航行安全，并且航海時順洋流航行可以節(jié)約能源消耗，加快航行速度。我國的洋流檢測目前多數(shù)在近海進行，并且檢測儀器采用電池供電需要定時回收，漂浮在海面上非常容易損壞，成本較高，若無法回收對環(huán)境造成污染。需要一種能夠長時間持續(xù)檢測，成本低廉，自控程度高并且能夠自動發(fā)送洋流數(shù)據(jù)的洋流檢測裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:本發(fā)明提供了一種基于實時嵌入式GPS控制系統(tǒng)的洋流檢測裝置，能根據(jù)光照傳感器來判斷是否能給電池進行太陽能充電，根據(jù)壓力傳感器來判斷是否浮出水面，利用單片機模塊完成對裝置上浮、下潛以及壓縮氣罐的充氣和定時發(fā)送GPS信號的自動控制，同時利用太陽能來實現(xiàn)裝置運轉(zhuǎn)的可持續(xù)性，不僅解決了能耗問題，且不需人為干預(yù)回收，配合衛(wèi)星實現(xiàn)自動定位，從而檢測洋流的動向。
[0004]本發(fā)明技術(shù)方案是:一種基于實時嵌入式GPS控制系統(tǒng)的洋流檢測裝置，包括外殼1、浮倉2、GPS發(fā)射器6、太陽能板7、光照傳感器8、壓力傳感器9、微型電機11、傳動齒輪12、氣閥13、微型空氣壓縮機14，充氣管15、氣管16、排氣管17、壓縮氣罐18、控制倉19、單片機模塊20、GPS模塊21、光照檢測電路模塊22、溫度補償電路23、放大電路35、濾波電路36、電池24、備用電池25 ;所述浮倉2頂部開有排氣孔和充氣孔，下部開有入水口，微型電機11和傳動齒輪12與單片機模塊20連接，傳動齒輪12與氣閥13相連，傳動齒輪12與氣閥13相連，微型空氣壓縮機14與單片機模塊20連接，充氣管15連接在微型空氣壓縮機14下方并穿過外殼I通向浮倉2外部，氣管16分別與微型空氣壓縮機14和壓縮氣罐18連接，排氣管17連接在微型空氣壓縮機14上方并穿過外殼I通向浮倉2內(nèi)部，單片機模塊20與GPS模塊21相連，GPS模塊21與GPS發(fā)射器6相連，光照檢測電路模塊22分別與光照傳感器8和單片機模塊20相連，溫度補償電路23與壓力傳感器9相連，放大電路35與溫度補償電路23相連，濾波電路36分別與放大電路35和單片機模塊20相連，電池24和備用電池25均與單片機模塊20、GPS模塊21、微型電機11、微型空氣壓縮機14、光照檢測電路模塊22、溫度補償電路23、放大電路35、濾波電路36相連。
[0005]還包括防碰撞外殼3、防護欄4、透明板5、隔板10 ；
所述外殼I呈圓錐型，外殼I外部包有浮倉2，浮倉2外部被防碰撞外殼3包裹，外殼I頂部裝有防護欄4，防護欄4 一側(cè)裝有光照傳感器8、壓力傳感器9，防護欄4下面有透明板5，防護欄4和透明板5之間裝有GPS發(fā)射器6，透明板5下安裝有太陽能板7，隔板10位于太陽能板7下方，將外殼I分隔為上中下三部分，微型電機11位于中部上側(cè)，和傳動齒輪12與單片機模塊20連接，傳動齒輪12與氣閥13相連，微型空氣壓縮機14安裝在中部底側(cè)與單片機模塊20連接，充氣管15連接在微型空氣壓縮機14下方并穿過外殼I通向浮倉2外部，氣管16分別與微型空氣壓縮機14和壓縮氣罐18連接，排氣管17連接在微型空氣壓縮機14上方并穿過外殼I通向浮倉2內(nèi)部，控制倉19位于外殼I中部的正中央，單片機模塊20位于控制倉19內(nèi)左側(cè)，與其旁邊的GPS模塊21相連，GPS模塊21與GPS發(fā)射器6相連，光照檢測電路模塊22位于控制倉19內(nèi)右側(cè)并分別與光照傳感器8和單片機模塊20相連，溫度補償電路23、放大電路35、和濾波電路36位于光照檢測電路模塊22下方，溫度補償電路23與壓力傳感器9相連，放大電路35與溫度補償電路23相連，濾波電路36分別與放大電路35和單片機模塊20相連，電池24和備用電池25位于外殼I下部并排放置，并與單片機模塊20、GPS模塊21、微型電機11、微型空氣壓縮機14、光照檢測電路模塊22、溫度補償電路23、放大電路35、濾波電路36相連。
[0006]所述壓力傳感器9包括檢測頭26、支柱27、密封塞28、防水殼29、隔板30、磁感線圈31、壓簧32、底座33、導(dǎo)線34 ;其中檢測頭26位于支柱27頂部，支柱27穿過密封塞28進入防水殼29內(nèi)部，并通過隔板30與壓簧32連接，壓簧32與底座33連接，壓簧32兩側(cè)安裝有磁感線圈31，導(dǎo)線34與底座33和溫度補償電路23相連。
[0007]所述溫度補償電路23包括電阻Rl、R2、R3、R4、R5、熱敏電阻RT、電容Cl、C2、C3、三極管Tl ;其中電容Cl 一端與三極管Tl的基極相連，另一端連接輸入端UO，電阻Rl —端與VCC相連，一端與電阻R4相連，電阻R4另一端與電阻R5的一端相連，電阻R3 —端連接在電容Cl與三極管Tl的連線上，另一端與熱敏電阻RT相連，電阻R5的另一端與三極管Tl的發(fā)射極相連，電阻R2 —端與電阻Rl和VCC的連線相連，另一端與三極管Tl的集電極相連，電容C2 —端與電阻R2和三極管Tl的集電極的連線上相連，另一端接輸出端U1，電容C3 一端與三極管Tl的發(fā)射極和電阻R5的連線相連，另一端與電阻R5相連。
[0008]所述放大電路35包括電阻R6、R7、R8、放大器OPl ;其中電阻R6 —端與溫度補償電路23中的輸出端Ul端相連，另一端接放大器OPl的反相輸入端，電阻R7 —端接在電阻R6與放大器OPl的反相輸入端的連線上，另一端接放大器OPl的輸出端，電阻R8 —端接放大器OPl的同相輸入端，另一端接地，放大器OPl的端口 2接VCC，端口 4接地，放大器OPl的輸出端為U2。
[0009]所述濾波電路36包括電阻R9、R10、Rll、R12、電容C4、C5、放大器0P2 ;其中，電阻R9 一端接放大電路35中的輸出端U2，另一端接電阻RlI，電阻RlO —端接在電阻R9與電阻RlO的連線上，另一端接放大器0P2的輸出端，電容C4 一端接在電阻R9與電阻Rll的連線上，另一端接地，電阻Rll另一端接放大器0P2的反相輸入端，電阻R12 —端接在放大器0P2的同相輸入端，另一端接地，電容C5 —端接在電阻RlO和放大器0P2輸出端的連線上，另一端接在電阻Rll與放大器OPl反相輸入端的連線上，放大器0P2的端口 I接VCC，端口4接地，輸出端為U3。
[0010]本發(fā)明的工作原理是:
本發(fā)明采用控制倉19對洋流檢測裝置進行實時控制。
[0011]當(dāng)本裝置放入水中時，單片機模塊20控制微型電機11的啟動，與微型電機11相連的傳動齒輪12開始轉(zhuǎn)動，將氣閥13打開，水從浮倉2下部的入水口進入，將浮倉2中的空氣擠出，此時裝置開始下沉，單片機模塊20利用壓力傳感器9來測量入水深度，若達到預(yù)設(shè)深度繼續(xù)下沉，此時單片機模塊20控制微型電機20將氣閥13關(guān)閉，并且啟動微型空氣壓縮機14，將壓縮氣罐18中的壓縮空氣通過排氣管17釋放到浮倉2中，將浮倉2的水排出一部分，由此另裝置上浮，達到預(yù)設(shè)深度時停止微型空氣壓縮機14，使裝置懸浮在預(yù)設(shè)深度。
[0012]壓力傳感器18用來檢測壓力的變化，由此判斷在水中的深度。壓力傳感器18采用電磁式，水對檢測頭26加壓，與檢測頭26相連的支柱27壓迫壓簧32發(fā)生形變，對壓簧32兩邊的磁感線圈31進行切割，磁感線圈31中的電勢發(fā)生變化，由導(dǎo)線送入溫度補償電路23中。由于水中的溫度隨深度變化而變化，因此利用熱敏電阻RT來對放大電路進行溫度補償，RT電阻會隨著溫度的升高二降低阻值，從而降低放大電路的零點漂移，提高測量精度。由于傳感器輸出的電壓非常小，因此需要對輸出的電壓進行放大來滿足后續(xù)電路的需求，傳感器的輸出包含有共模電壓，所以選取具有高共模抑制比的OPl放大器來凈化信號電壓。經(jīng)過放大后的電壓包含有高頻載波信號，需要通過濾波電路36進行濾波過濾掉多余的載波信號，同時經(jīng)過放大后的電壓成反相電壓，利用反相一介有源低通濾波器可以得到與原信號一致的輸出。
[0013]裝置中的GPS模塊21在水中無法有效的傳輸信號，因此需要定時另裝置上浮到水面上進行信號發(fā)送和接收，同時壓縮氣罐18中的壓縮空氣以及電池24和備用電池25需要進行補充。此時令裝置上浮到水面上，當(dāng)壓力傳感器9檢測到裝置已經(jīng)上浮到水面后，單片機模塊20控制GPS模塊21通過GPS發(fā)射器6來發(fā)送和接收衛(wèi)星信號，同時光照傳感器8檢測光源是否充足，如果充足的話令太陽能板7對電池24和備用電池25充電，若壓縮氣罐18中的壓縮空氣剩余量不足時，啟動微型空氣壓縮機14通過充氣管15進行空氣補充。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)性強，節(jié)能環(huán)保，可以根據(jù)光照傳感器來判斷是否能給電池進行太陽能充電，根據(jù)壓力傳感器來判斷是否浮出水面，利用單片機模塊完成對裝置上浮、下潛以及壓縮氣罐的充氣和定時發(fā)送GPS信號的自動控制，同時利用太陽能來實現(xiàn)裝置運轉(zhuǎn)的可持續(xù)性，不僅解決了能耗問題，且不需人為干預(yù)回收，配合衛(wèi)星實現(xiàn)自動定位，從而檢測洋流的動向。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)圖；
圖2為本發(fā)明的俯視結(jié)構(gòu)圖；
圖3為本發(fā)明的壓力傳感器結(jié)構(gòu)圖；
圖4為本發(fā)明的溫度補償電路圖；
圖5為本發(fā)明的放大電路圖；
圖6為本發(fā)明的濾波電路圖。
[0016]圖1-6中各標(biāo)號:1-外殼，2-浮倉，3-防碰撞外殼，4-防護欄，5_透明板，6-GPS發(fā)射器，7-太陽能板，8-光照傳感器，9-壓力傳感器，10-隔板，11-微型電機，12-傳動齒輪，13-氣閥，14-微型空氣壓縮機，15-充氣管，16-氣管，17-排氣管，18-壓縮氣罐，19-控制倉，20-單片機模塊，21-GPS模塊，22-光照檢測電路模塊，23-溫度補償電路，24-電池，25-備用電池，26-檢測頭，27-支柱，28-密封塞，29-防水殼，3