CN206300645U - 一种太阳能动力智能水深测量*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种太阳能动力智能水深测量***。包括：超声波发射电路；换能器，用于连接超声波发射电路，接收超声波发射电路的高频信号并发射声波，声波遇障碍物反射后产生回波，换能器接收回波并将其转换为电信号；回波接收电路，接收换能器转换的电信号；放大电路，将电信号进行放大处理；滤波电路，与放大电路的输出端连接，将电信号进行滤波处理；采集卡，与滤波电路的输出端连接后，采集滤波后的电信号；单片机，其控制端与超声波发射电路连接，控制超声波发射电路产生高频脉冲串，并与采集卡连接后，将采集卡采集的信号进行处理。本实用新型可以代替人力进行水下测距工作，便捷实用，克服了人为测距的缺陷。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能以及测距设备领域，尤其涉及一种太阳能动力智能水深测量***。
背景技术
随着温室效应的不断加剧，全球变暖已经成为一个我们必须面临的问题和挑战，这将对我们未来的能源政策产生深远的影响。可再生能源的开发是解决这一问题的重要手段，这是全世界所面临的持续发展的重要课题，同时也是我国建设节约型社会的重要国策。船舶是大耗能设备，舰船节能、新能源技术的研发，尤其是船舶可再生动力能源技术的研发，既是具有前瞻性、事关国家船舶科技可持续发展的远景课题，也是可以和需要逐步研究实现的迫切课题。而太阳能作为一种取之不尽的新型能源，具有非常大的发展潜力和应用前景，将太阳能用于船舶的动力提供是各国正在竞相研究的人们课题。因此可见这一项目的研究将对能源问题的解决将有一定帮助，同时也对新能源的开发利用有重要的意义。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种太阳能动力智能水深测量***，可以代替人力进行水下测距工作的船模，便捷实用，克服人为测距的缺陷。
本实用新型是这样实现的，一种太阳能动力智能水深测量***，该***包括：
超声波发射电路，用于发射高频信号；
换能器，用于连接超声波发射电路，接收所述超声波发射电路的高频信号并发射声波，声波遇障碍物反射后产生回波，换能器接收回波并将其转换为电信号；
回波接收电路，与换能器连接后，接收换能器转换的电信号；
放大电路，与回波接收电路的输出端连接后，将电信号进行放大处理；
滤波电路，与放大电路的输出端连接，将电信号进行滤波处理；
采集卡，与所述滤波电路的输出端连接后，采集滤波后的电信号；
单片机，其控制端与所述超声波发射电路连接，控制超声波发射电路产生高频脉冲串，并与采集卡连接后，将采集卡采集的信号进行处理。
进一步地，所述单片机的输入端连接有温度传感器，用于实时测量水温。
进一步地，所述单片机的输出端连接显示屏，用于显示测量的数值。
进一步地，所述***还包括PC机与所述采集卡连接，接收采集卡的数据。
进一步地，所述滤波电路的中心频率为500kHz，通频带宽为500Hz，通带增益为1。
进一步地，所述***包括太阳能供电装置用于供电，所述太阳能供电装置包括：底座；太阳能电池板通过紧固件将所述太阳能电池板支撑在底座上；所述紧固件包括垂直支架与所述底座垂直设置，所述垂直支架上设置有第一步进电机，用于驱动垂直支架沿垂直支架的轴向转动，所述紧固件包括三角架用于支撑太阳能电池板，在所述三角架上设置第二步进电机，所述第二步进电机的主轴连接在太阳能电池板底面，用于调整太阳能电池板的高度角。
进一步地，所述太阳能电池板上安装有太阳跟踪传感器，通过太阳跟踪传感器连接一控制器，通过控制器接收太阳跟踪传感器的太阳光照信号，所述控制器的输出端与所述第一步进电机以及第二步进电机的驱动器连接，根据所述太阳跟踪传感器的太阳光照信号驱动所述第一步进电机以及第二步进电机。
进一步地，所述***设置在小船模型上。
本实用新型与现有技术相比，有益效果在于：本实用新型可以代替人力进行水下测距工作，便捷实用，克服了人为测距的缺陷。经测试试验结果表明，实际试验结果与理论分析基本吻合，达到了测量浅水水深的功能，可适用于小区域或困难水域的深度测量，无需人工下水。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的***模块框图；
图2是本实用新型实施例提供的***太阳能供电装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
参见图1，提供一种太阳能动力智能水深测量***，该***包括：超声波发射电路，用于发射高频信号；换能器，用于连接超声波发射电路，接收所述超声波发射电路的高频信号并发射声波，声波遇障碍物反射后产生回波，换能器接收回波并将其转换为电信号；回波接收电路，与换能器连接后，接收换能器转换的电信号；放大电路，与回波接收电路的输出端连接后，将电信号进行放大处理；滤波电路，与放大电路的输出端连接，将电信号进行滤波处理；采集卡，与所述滤波电路的输出端连接后，采集滤波后的电信号；单片机，其控制端与所述超声波发射电路连接，控制超声波发射电路产生高频脉冲串，并与采集卡连接后，将采集卡采集的信号进行处理。
单片机的输入端连接有温度传感器，用于实时测量水温。
单片机的输出端连接显示屏，用于显示测量的数值。
还包括PC机与所述采集卡连接，接收采集卡的数据。
本实施例中，单片机控制超声波发射电路产生高频率的脉冲串，经功率管放大，并通过适当的匹配电路激发换能器发射超声波。等待信号被反射后回波接收电路先将回波信号进行放大，分两级放大，第一级100倍，第二级10倍，共放大1000倍(60dB)，其中，放大器选用的是LM833N，具有高动态、低失真的特点。接收器再将信号送入滤波显示电路。
滤波电路是由OP07运算放大器和RC阻容网络构成的双二次型带通滤波电路，滤波器的中心频率为500kHz，通频带宽为500Hz，通带增益为1。采用的温度传感器为DS1624，测量温度值，并与单片机以I2C的通信方式传递数据。显示屏采用Nokia公司生产的5110显示屏。接受到反射信号后对超声波传播速度进行温度补偿以及对采样数据进行小波变换处理，最终得到精确的数值在显示屏上显示。
本实用新型利用超声波进行水深测量的过程如下，超声波发射电路产生高频率的脉冲串激励换能器发射超声波，遇障碍物反射后产生回波，换能器接收回波并将其转换为电信号，经过滤波和放大电路处理，最后由A/D采集卡回单片机进行处理。在此期间，利用温度传感器实时测量水温。在对数据的后期分析处理中，并根据温度值与超声波的对应关系及时修正波速，从而提高水深的测量精度。
超声波测距***：超声波换能器发射超声波，与此同时开始计时，传播过程中遇到障碍物立即反射，换能器接收到反射波的同时停止计时，得到渡越时间t。利用超声波的速度为v，由超声波在介质中传播的时间t，推出测量距离L，为了提高水深测量的精度，一方面，通过对超声波波速进行较为准确的选取，另一方面，要准确捕捉回波反射到换能器的时刻，以提高对渡越时间的测量精度。对超声波而言，在不同的介质中的传播速度不同。与湿度、压力等影响因素相比，超声波对温度的变化更为敏感。为了合理选取波速v，使用温度传感器对水温进行实时测量，以此对波速进行温度补偿。
光电控制装置如图2所示，太阳能供电装置包括：底座2；太阳能电池板1通过紧固件将所述太阳能电池板1支撑在底座2上；紧固件包括垂直支架3与所述底座垂直设置，所述垂直支架3上设置有第一步进电机5，通过齿轮4驱动垂直支架3沿垂直支架的轴向转动，紧固件包括三角架6用于支撑太阳能电池板1，在三角架上设置第二步进电机7，第二步进电机7通过螺杆8以及螺母9连接在三角架6上，第二步进电机7的主轴连接在太阳能电池板底面，用于调整太阳能电池板的高度角。
太阳能电池板1上安装有太阳跟踪传感器10，通过太阳跟踪传感器连接一控制器，通过控制器接收太阳跟踪传感器的太阳光照信号，所述控制器的输出端与所述第一步进电机5以及第二步进电机7的驱动器连接，根据太阳跟踪传感器的太阳光照信号驱动第一步进电机以及第二步进电机7。由紧固件支撑太阳能面板1和底座2、第一步进电机5、第二步进电机7以及驱动器。所采用的紧固件具有结构简单、稳定性好，尤其是轻型装置的重量为降低太阳能电池板的调节过程的消耗奠定了良好的基础。由第一步进电机、第二步进电机的控制***的自动跟踪操作。第一步进电机主要调整跟踪太阳能电池板的偏转方位角。第二步进电机控制和调整太阳能电池板的高度角。从而使***通过调整太阳板的偏转方位角和高度角，得到有效的光电转换。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种太阳能动力智能水深测量***，其特征在于，该***包括：
超声波发射电路，用于发射高频信号；
换能器，用于连接超声波发射电路，接收所述超声波发射电路的高频信号并发射声波，声波遇障碍物反射后产生回波，换能器接收回波并将其转换为电信号；
回波接收电路，与换能器连接后，接收换能器转换的电信号；
放大电路，与回波接收电路的输出端连接后，将电信号进行放大处理；
滤波电路，与放大电路的输出端连接，将电信号进行滤波处理；
采集卡，与所述滤波电路的输出端连接后，采集滤波后的电信号；
单片机，其控制端与所述超声波发射电路连接，控制超声波发射电路产生高频脉冲串，并与采集卡连接后，将采集卡采集的信号进行处理。
2.如权利要求1所述的太阳能动力智能水深测量***，其特征在于，所述单片机的输入端连接有温度传感器，用于实时测量水温。
3.如权利要求1所述的太阳能动力智能水深测量***，其特征在于，所述单片机的输出端连接显示屏，用于显示测量的数值。
4.如权利要求1所述的太阳能动力智能水深测量***，其特征在于，所述***还包括PC机与所述采集卡连接，接收采集卡的数据。
5.如权利要求1所述的太阳能动力智能水深测量***，其特征在于，所述滤波电路的中心频率为500kHz，通频带宽为500Hz，通带增益为1。
6.如权利要求1所述的太阳能动力智能水深测量***，其特征在于，所述***包括太阳能供电装置用于供电，所述太阳能供电装置包括：底座；太阳能电池板通过紧固件将所述太阳能电池板支撑在底座上；所述紧固件包括垂直支架与所述底座垂直设置，所述垂直支架上设置有第一步进电机，用于驱动垂直支架沿垂直支架的轴向转动，所述紧固件包括三角架用于支撑太阳能电池板，在所述三角架上设置第二步进电机，所述第二步进电机的主轴连接在太阳能电池板底面，用于调整太阳能电池板的高度角。
7.如权利要求6所述的太阳能动力智能水深测量***，其特征在于，所述太阳能电池板上安装有太阳跟踪传感器，通过太阳跟踪传感器连接一控制器，通过控制器接收太阳跟踪传感器的太阳光照信号，所述控制器的输出端与所述第一步进电机以及第二步进电机的驱动器连接，根据所述太阳跟踪传感器的太阳光照信号驱动所述第一步进电机以及第二步进电机。
8.如权利要求1所述的太阳能动力智能水深测量***，其特征在于，所述***设置在小船模型上。
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|---|---|---|---|---|
| CN108363063A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-08-03 | 广州丰谱信息技术有限公司 | 一种姿态及波速自校准的超声并行多点测量方法与装置 |
| CN109387812A (zh) * | 2017-08-07 | 2019-02-26 | 航天科工惯性技术有限公司 | 具有自动调节功能的insar角反射器装置 |
| CN109531603A (zh) * | 2017-09-22 | 2019-03-29 | 江苏智谋科技有限公司 | 基于人工智能的机器人运作控制*** |
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