一种海洋气象监测漂流浮标的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种海洋气象监测漂流浮标，涉及海洋设备技术领域，该漂流浮标包括：电源装置，其包括太阳能电池、蓄电池和电源管理电路，所述太阳能电池和所述蓄电池均与所述电池管理电路相连；与所述电池管理电路电连接的中央处理电路，其包括中央处理器和串口扩展电路，所述串口扩展电路与所述中央处理器连接；与所述中央处理电路和所述电源装置电连接的板载传感器组件，所述板载传感器组件包括GPS芯片、电子罗盘、气压传感器、温度传感器和姿态传感器。本实用新型具有能耗低、连续观测时间长和观测参数多的优点。
【专利说明】
一种海洋气象监测漂流浮标
技术领域
[0001]本实用新型涉及海洋设备技术领域，具体涉及一种海洋气象监测漂流浮标。
【背景技术】
[0002]海洋浮标用于海上气象观测，海洋浮标是一个无人的自动海洋观测站，根据需要海洋浮标被固定在指定的海域，具有自动连续采集海洋水文气象数据、定位和数据传输等功能，可对被测海域进行大尺度的测量。但是现有技术的海洋浮标传感器仅有水温传感器，无法获取漂移路径上的多种水文气象要素，观测参数少;漂流浮标相对功耗较大，可连续观测时间短【实用新型内容】
[0003]针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种海洋气象监测漂流浮标，具有能耗低、连续观测时间长和观测参数多的优点。
[0004]为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是:一种海洋气象监测漂流浮标，包括:
[0005]电源装置，其包括太阳能电池、蓄电池和电源管理电路，所述太阳能电池和所述蓄电池均与所述电池管理电路相连；
[0006]与所述电池管理电路电连接的中央处理电路，其包括中央处理器和串口扩展电路，所述串口扩展电路与所述中央处理器连接；
[0007]与所述中央处理电路和所述电源装置电连接的板载传感器组件，所述板载传感器组件包括GPS芯片、电子罗盘、气压传感器、温度传感器和姿态传感器。
[0008]在上述技术方案的基础上，所述电池管理电路包括太阳能转换电路、5V电压转换电路和3.3V电压转换器，所述太阳能电池电连接所述太阳能转换电路的输入端，所述太阳能电池板的输出端连接所述5 V电压转换电路的输入端，所述5V电压转换电路的输出端与所述3.3V电压转换器的输入端，所述3.3V电压转换器的输出端连接所述中央处理电路。
[0009]在上述技术方案的基础上，所述太阳能转换电路包括太阳能充电控制器芯片，所述太阳能充电控制器芯片外接太阳能电能输入电路和太阳能电能输出电路，所述太阳能电能输入电路包括依次相连的太阳能电池输入端、滤波网络装置、最大功率点跟踪装置、防止反接二极管，所述太阳能电池输入端与所述太阳能电池板相连，所述最大功率点跟踪装置和所述防止反接二极管分别与所述阳能充电控制器芯片相连;所述太阳能电能输出电路包括依次相连的控制开关、电流检测装置、电压检测装置和滤波输出端，所述控制开关电流检测装置和所述电压检测装置分别与所述阳能充电控制器芯片相连。
[0010]在上述技术方案的基础上，所述中央处理电路还包括看门狗和存储器，所述看门狗连接所述中央处理器，所述存储器连接所述中央处理器。
[0011]在上述技术方案的基础上，所述中央处理器为MSP430F5438微处理器主控芯片。
[0012]在上述技术方案的基础上，所述串口扩展电路包括处理器芯片和SPI接口，所述处理器芯片通过SPI总线连接多个所述SPI接口。
[0013]在上述技术方案的基础上，所述SPI接口采用型号为MAX14830的SPI接口，所述SPI接口的数量为4个。
[0014]在上述技术方案的基础上，所述SPI接口外接一个晶振Y3。
[0015]在上述技术方案的基础上，所述GPS芯片、所述电子罗盘和所述姿态传感器通过所述串口扩展电路与所述中央处理器连接，所述压传感器和所述温度传感器与所述中央处理器相连。
[0016]在上述技术方案的基础上，所述电子罗盘、气压传感器、温度传感器和姿态传感器均与电源开关相连。
[0017]与现有技术相比，本实用新型的优点在于:
[0018](I)本实用新型中的海洋气象监测漂流浮标的电源装置包括太阳能电池板和蓄电池两套电源供电，太阳能电池板不仅可以给蓄电池充电，而且通过电池管理电路将太阳能电池产生的电能进行转换和存储，可以保证漂流浮标的长时间持续工作，不仅提高了电源的利用率，同时降低了供电系统本身工作所消耗的电能。
[0019](2)本实用新型的海洋气象监测漂流浮标的中央处理器通过串口扩展电路扩展其本身的串口和外扩的串口，丰富了板载传感器组件中传感器的安装接口，在监测过程中根据需要连接多种传感器，丰富了数据采集的种类，同时电源装置可选的为各传感器供电，且各传感器均设有电源开关，可根据需要选择供电时间和供电位置，降低整个漂流浮标的功耗，且使用灵活、适用范围广。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型实施例中的结构框图。
[0021]图2为本实用新型实施例中的5V电压转换电路的电路图。
[0022]图3为本实用新型实施例中的3.3V电压转换电路的电路图。
[0023]图4为本实用新型实施例中的电源管理电路的框图。
[0024]图5为本实用新型实施例中的串口扩展电路的部分电路图。
[0025]图6为本实用新型实施例中的GPS芯片的电路图。
[0026]图7为本实用新型实施例中的压力传感器的电路图。
[0027]图8为本实用新型实施例中的姿态传感器的电路图。
[0028]图9为本实用新型实施例中的温度传感器的电路图。
[0029]图10为本实用新型实施例中的开关电路的电路图。
【具体实施方式】
[0030]以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细说明。
[0031]参见图1所示，本实用新型实施例提供一种海洋气象监测漂流浮标，包括:
[0032]电源装置，其包括太阳能电池、蓄电池和电源管理电路，太阳能电池和蓄电池均与电池管理电路相连；
[0033]电池管理电路包括太阳能转换电路、5V电压转换电路和3.3V电压转换器，太阳能转换电路包括太阳能充电控制器芯片，太阳能充电控制器芯片外接太阳能电能输入电路和太阳能电能输出电路，太阳能电能输入电路包括依次相连的太阳能电池输入端、滤波网络装置、最大功率点跟踪装置、防止反接二极管，太阳能电池输入端与太阳能电池板相连，最大功率点跟踪装置和防止反接二极管分别与阳能充电控制器芯片相连;太阳能电能输出电路包括依次相连的控制开关、电流检测装置、电压检测装置和滤波输出端，控制开关电流检测装置和电压检测装置分别与阳能充电控制器芯片相连;滤波输出端可给蓄电池充电，太阳能充电控制器芯片控制蓄电池的充电周期，充电周期分3个阶段，预充电、恒流充电和恒压充电，其中预充电时间为固定时间30分钟，当电压检测装置到达预设值时进入恒压充电模式，当以恒压充电电流小于恒流充电电流的I /10时停止充电。
[0034]参见图2、图3和图4所示，滤波输出端连接5V电压转换电路的输入端，5V电压转换电路的输出端与3.3V电压转换器的输入端，3.3V电压转换器的输出端连接中央处理电路，经5V电压转换电路和3.3V电压转换器对太阳能电能转成呈适合重阳处理器电路适用的电压。
[0035]图5所示，中央处理电路，其包括中央处理器、串口扩展电路、看门狗和存储器，其中，中央处理器为MSP430F5438微处理器主控芯片，该微处理器主控芯片自带12位ADC，4个USCI和32位的硬件乘法器。该微处理器主控芯片外接两个晶振，可以为系统提供频率不同的时钟。该微处理器主控芯片外接四个LED指示灯，用来在调试电路和程序的时候只是状
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[0036]串口扩展电路包括处理器芯片和SPI接口，处理器芯片通过SPI总线连接多个SPI接口，SPI接口采用型号为ΜΑΧ14830的SPI接口，SPI接口的数量为4个。处理器芯片的第I脚用来选择工作模式，拉高表示SPI模式，拉低表示IIC模式。外接一个晶振Y3为MAX14830提供时钟。MAX14830通过一个标准的4线SPI接口连接到中央处理器上通讯。同时接收中央处理器的一个复位信号，并向中央处理器提供一个中断信号。MAX14830输出四个串口UART4-UART7，同时输出了四个通用输入输出口，可以接四个LED，在调试过程中可以确定MAXl4830的运行状态。
[0037]串口后的中央处理器电路的对外串口达到8个，其中4个串口可提供可选的12V/5V电压，另外4个串口可提供可选的5V/3.3V电压，可根据需要选择给外部附加的传感器提供合适的工作电压。
[0038]看门狗连接中央处理器，存储器连接中央处理器，看门狗和存储器用于监视漂流浮标的运行和存储数据。
[0039]参见图6至图10所示，与中央处理电路和电源装置电连接的板载传感器组件，板载传感器组件包括GPS芯片、电子罗盘、气压传感器、温度传感器和姿态传感器，GPS芯片、电子罗盘和姿态传感器通过串口扩展电路与中央处理器连接，压传感器和温度传感器与中央处理器相连。电子罗盘、气压传感器、温度传感器和姿态传感器均与电源开关相连。板载传感器组件用于获取温度、气压、风向和风速、以及浮标位置信息。
[0040]本实用新型不仅局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本实用新型相同或相近似的技术方案，均在其保护范围之内。
【主权项】
1.一种海洋气象监测漂流浮标，其特征在于，包括: 电源装置，其包括太阳能电池、蓄电池和电源管理电路，所述太阳能电池和所述蓄电池均与所述电池管理电路相连； 与所述电池管理电路电连接的中央处理电路，其包括中央处理器和串口扩展电路，所述串口扩展电路与所述中央处理器连接； 与所述中央处理电路和所述电源装置电连接的板载传感器组件，所述板载传感器组件包括GPS芯片、电子罗盘、气压传感器、温度传感器和姿态传感器。2.如权利要求1所述的一种海洋气象监测漂流浮标，其特征在于:所述电池管理电路包括太阳能转换电路、5V电压转换电路和3.3V电压转换器，所述太阳能电池电连接所述太阳能转换电路的输入端，所述太阳能电池板的输出端连接所述5V电压转换电路的输入端，所述5V电压转换电路的输出端与所述3.3V电压转换器的输入端，所述3.3V电压转换器的输出端连接所述中央处理电路。3.如权利要求2所述的一种海洋气象监测漂流浮标，其特征在于:所述太阳能转换电路包括太阳能充电控制器芯片，所述太阳能充电控制器芯片外接太阳能电能输入电路和太阳能电能输出电路，所述太阳能电能输入电路包括依次相连的太阳能电池输入端、滤波网络装置、最大功率点跟踪装置、防止反接二极管，所述太阳能电池输入端与所述太阳能电池板相连，所述最大功率点跟踪装置和所述防止反接二极管分别与所述阳能充电控制器芯片相连;所述太阳能电能输出电路包括依次相连的控制开关、电流检测装置、电压检测装置和滤波输出端，所述控制开关电流检测装置和所述电压检测装置分别与所述阳能充电控制器芯片相连。4.如权利要求1所述的一种海洋气象监测漂流浮标，其特征在于:所述中央处理电路还包括看门狗和存储器，所述看门狗连接所述中央处理器，所述存储器连接所述中央处理器。5.如权利要求1所述的一种海洋气象监测漂流浮标，其特征在于:所述中央处理器为MSP430F5438微处理器主控芯片。6.如权利要求5所述的一种海洋气象监测漂流浮标，其特征在于:所述串口扩展电路包括处理器芯片和SPI接口，所述处理器芯片通过SPI总线连接多个所述SPI接口。7.如权利要求6所述的一种海洋气象监测漂流浮标，其特征在于:所述SPI接口采用型号为MAXl 4830的SPI接口，所述SPI接口的数量为4个。8.如权利要求6所述的一种海洋气象监测漂流浮标，其特征在于:所述SPI接口外接一个晶振Y3。9.如权利要求1所述的一种海洋气象监测漂流浮标，其特征在于:所述GPS芯片、所述电子罗盘和所述姿态传感器通过所述串口扩展电路与所述中央处理器连接，所述压传感器和所述温度传感器与所述中央处理器相连。10.如权利要求9所述的一种海洋气象监测漂流浮标，其特征在于:所述电子罗盘、气压传感器、温度传感器和姿态传感器均与电源开关相连。
【文档编号】G01W1/02GK205643749SQ201620309940
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年4月14日
【发明人】曹晓钟, 杨志勇, 刘钧, 杨毕宣, 李旭光, 王亚静, 孔卫奇
【申请人】华云升达(北京)气象科技有限责任公司