一种基于实时嵌入式gps控制系统的洋流检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于实时嵌入式GPS控制系统的洋流检测装置，属于智能控制技术领域。
【背景技术】
[0002]洋流是海水沿着一定的途径进行大规模的流动，洋流检测不仅能够提高海上航行安全，并且航海时顺洋流航行可以节约能源消耗，加快航行速度。我国的洋流检测目前多数在近海进行，并且检测仪器采用电池供电需要定时回收，漂浮在海面上非常容易损坏，成本较高，若无法回收对环境造成污染。需要一种能够长时间持续检测，成本低廉，自控程度高并且能够自动发送洋流数据的洋流检测装置。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是:本发明提供了一种基于实时嵌入式GPS控制系统的洋流检测装置，能根据光照传感器来判断是否能给电池进行太阳能充电，根据压力传感器来判断是否浮出水面，利用单片机模块完成对装置上浮、下潜以及压缩气罐的充气和定时发送GPS信号的自动控制，同时利用太阳能来实现装置运转的可持续性，不仅解决了能耗问题，且不需人为干预回收，配合卫星实现自动定位，从而检测洋流的动向。
[0004]本发明技术方案是:一种基于实时嵌入式GPS控制系统的洋流检测装置，包括外壳1、浮仓2、GPS发射器6、太阳能板7、光照传感器8、压力传感器9、微型电机11、传动齿轮12、气阀13、微型空气压缩机14，充气管15、气管16、排气管17、压缩气罐18、控制仓19、单片机模块20、GPS模块21、光照检测电路模块22、温度补偿电路23、放大电路35、滤波电路36、电池24、备用电池25 ;所述浮仓2顶部开有排气孔和充气孔，下部开有入水口，微型电机11和传动齿轮12与单片机模块20连接，传动齿轮12与气阀13相连，传动齿轮12与气阀13相连，微型空气压缩机14与单片机模块20连接，充气管15连接在微型空气压缩机14下方并穿过外壳I通向浮仓2外部，气管16分别与微型空气压缩机14和压缩气罐18连接，排气管17连接在微型空气压缩机14上方并穿过外壳I通向浮仓2内部，单片机模块20与GPS模块21相连，GPS模块21与GPS发射器6相连，光照检测电路模块22分别与光照传感器8和单片机模块20相连，温度补偿电路23与压力传感器9相连，放大电路35与温度补偿电路23相连，滤波电路36分别与放大电路35和单片机模块20相连，电池24和备用电池25均与单片机模块20、GPS模块21、微型电机11、微型空气压缩机14、光照检测电路模块22、温度补偿电路23、放大电路35、滤波电路36相连。
[0005]还包括防碰撞外壳3、防护栏4、透明板5、隔板10 ；
所述外壳I呈圆锥型，外壳I外部包有浮仓2，浮仓2外部被防碰撞外壳3包裹，外壳I顶部装有防护栏4，防护栏4 一侧装有光照传感器8、压力传感器9，防护栏4下面有透明板5，防护栏4和透明板5之间装有GPS发射器6，透明板5下安装有太阳能板7，隔板10位于太阳能板7下方，将外壳I分隔为上中下三部分，微型电机11位于中部上侧，和传动齿轮12与单片机模块20连接，传动齿轮12与气阀13相连，微型空气压缩机14安装在中部底侧与单片机模块20连接，充气管15连接在微型空气压缩机14下方并穿过外壳I通向浮仓2外部，气管16分别与微型空气压缩机14和压缩气罐18连接，排气管17连接在微型空气压缩机14上方并穿过外壳I通向浮仓2内部，控制仓19位于外壳I中部的正中央，单片机模块20位于控制仓19内左侧，与其旁边的GPS模块21相连，GPS模块21与GPS发射器6相连，光照检测电路模块22位于控制仓19内右侧并分别与光照传感器8和单片机模块20相连，温度补偿电路23、放大电路35、和滤波电路36位于光照检测电路模块22下方，温度补偿电路23与压力传感器9相连，放大电路35与温度补偿电路23相连，滤波电路36分别与放大电路35和单片机模块20相连，电池24和备用电池25位于外壳I下部并排放置，并与单片机模块20、GPS模块21、微型电机11、微型空气压缩机14、光照检测电路模块22、温度补偿电路23、放大电路35、滤波电路36相连。
[0006]所述压力传感器9包括检测头26、支柱27、密封塞28、防水壳29、隔板30、磁感线圈31、压簧32、底座33、导线34 ;其中检测头26位于支柱27顶部，支柱27穿过密封塞28进入防水壳29内部，并通过隔板30与压簧32连接，压簧32与底座33连接，压簧32两侧安装有磁感线圈31，导线34与底座33和温度补偿电路23相连。
[0007]所述温度补偿电路23包括电阻Rl、R2、R3、R4、R5、热敏电阻RT、电容Cl、C2、C3、三极管Tl ;其中电容Cl 一端与三极管Tl的基极相连，另一端连接输入端UO，电阻Rl —端与VCC相连，一端与电阻R4相连，电阻R4另一端与电阻R5的一端相连，电阻R3 —端连接在电容Cl与三极管Tl的连线上，另一端与热敏电阻RT相连，电阻R5的另一端与三极管Tl的发射极相连，电阻R2 —端与电阻Rl和VCC的连线相连，另一端与三极管Tl的集电极相连，电容C2 —端与电阻R2和三极管Tl的集电极的连线上相连，另一端接输出端U1，电容C3 一端与三极管Tl的发射极和电阻R5的连线相连，另一端与电阻R5相连。
[0008]所述放大电路35包括电阻R6、R7、R8、放大器OPl ;其中电阻R6 —端与温度补偿电路23中的输出端Ul端相连，另一端接放大器OPl的反相输入端，电阻R7 —端接在电阻R6与放大器OPl的反相输入端的连线上，另一端接放大器OPl的输出端，电阻R8 —端接放大器OPl的同相输入端，另一端接地，放大器OPl的端口 2接VCC，端口 4接地，放大器OPl的输出端为U2。
[0009]所述滤波电路36包括电阻R9、R10、Rll、R12、电容C4、C5、放大器0P2 ;其中，电阻R9 一端接放大电路35中的输出端U2，另一端接电阻RlI，电阻RlO —端接在电阻R9与电阻RlO的连线上，另一端接放大器0P2的输出端，电容C4 一端接在电阻R9与电阻Rll的连线上，另一端接地，电阻Rll另一端接放大器0P2的反相输入端，电阻R12 —端接在放大器0P2的同相输入端，另一端接地，电容C5 —端接在电阻RlO和放大器0P2输出端的连线上，另一端接在电阻Rll与放大器OPl反相输入端的连线上，放大器0P2的端口 I接VCC，端口4接地，输出端为U3。
[0010]本发明的工作原理是:
本发明采用控制仓19对洋流检测装置进行实时控制。
[0011]当本装置放入水中时，单片机模块20控制微型电机11的启动，与微型电机11相连的传动齿轮12开始转动，将气阀13打开，水从浮仓2下部的入水口进入，将浮仓2中的空气挤出，此时装置开始下沉，单片机模块20利用压力传感器9来测量入水深度，若达到预设深度继续下沉，此时单片机模块20控制微型电机20将气阀13关闭，并且启动微型空气压缩机14，将压缩气罐18中的压缩空气通过排气管17释放到浮仓2中，将浮仓2的水排出一部分，由此另装置上浮，达到预设深度时停止微型空气压缩机14，使装置悬浮在预设深度。
[0012]压力传感器18用来检测压力的变化，由此判断在水中的深度。压力传感器18采用电磁式，水对检测头26加压，与检测头26相连的支柱27压迫压簧32发生形变，对压簧32两边的磁感线圈31进行切割，磁感线圈31中的电势发生变化，由导线送入温度补偿电路23中。由于水中的温度随深度变化而变化，因此利用热敏电阻RT来对放大电路进行温度补偿，RT电阻会随着温度的升高二降低阻值，从而降低放大电路的零点漂移，提高测量精度。由于传感器输出的电压非常小，因此需要对输出的电压进行放大来满足后续电路的需求，传感器的输出包含有共模电压，所以选取具有高共模抑制比的OPl放大器来净化信号电压。经过放大后的电压包含有高频载波信号，需要通过滤波电路36进行滤波过滤掉多余的载波信号，同时经过放大后的电压成反相电压，利用反相一介有源低通滤波器可以得到与原信号一致的输出。
[0013]装置中的GPS模块21在水中无法有效的传输信号，因此需要定时另装置上浮到水面上进行信号发送和接收，同时压缩气罐18中的压缩空气以及电池24和备用电池25需要进行补充。此时令装置上浮到水面上，当压力传感器9检测到装置已经上浮到水面后，单片机模块20控制GPS模块21通过GPS发射器6来发送和接收卫星信号，同时光照传感器8检测光源是否充足，如果充足的话令太阳能板7对电池24和备用电池25充电，若压缩气罐18中的压缩空气剩余量不足时，启动微型空气压缩机14通过充气管15进行空气补充。
[0014]本发明的有益效果是:成本低廉、结构简单，适应性强，节能环保，可以根据光照传感器来判断是否能给电池进行太阳能充电，根据压力传感器来判断是否浮出水面，利用单片机模块完成对装置上浮、下潜以及压缩气罐的充气和定时发送GPS信号的自动控制，同时利用太阳能来实现装置运转的可持续性，不仅解决了能耗问题，且不需人为干预回收，配合卫星实现自动定位，从而检测洋流的动向。
【附图说明】
[0015]图1为本发明的整体结构图；
图2为本发明的俯视结构图；
图3为本发明的压力传感器结构图；
图4为本发明的温度补偿电路图；
图5为本发明的放大电路图；
图6为本发明的滤波电路图。
[0016]图1-6中各标号:1-外壳，2-浮仓，3-防碰撞外壳，4-防护栏，5_透明板，6-GPS发射器，7-太阳能板，8-光照传感器，9-压力传感器，10-隔板，11-微型电机，12-传动齿轮，13-气阀，14-微型空气压缩机，15-充气管，16-气管，17-排气管，18-压缩气罐，19-控制仓，20-单片机模块，21-GPS模块，22-光照检测电路模块，23-温度补偿电路，24-电池，25-备用电池，26-检测头，27-支柱，28-密封塞，29-防水壳，3