[實用新型]拖曳式傳感器陣列非接觸式電能傳輸用供電電路

有效

• 申請號: 202120094422.5
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN214227959U
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 張卉;翟穎;王業鑫;高爽;江景濤;何波
• 申請（專利權）人: 青島澎湃海洋探索技術有限公司
• 主分類號: H02J50/10
• 分類號: H02J50/10;H02J7/02;H02H7/18
• 代理公司: 青島匯智海納知識產權代理有限公司 37335
• 代理人: 王丹丹

本實用新型公開一種拖曳式傳感器陣列非接觸式電能傳輸用供電電路，包括CPU主控模塊、整流濾波模塊、電池保護模塊、電壓比較模塊和穩壓模塊，整流濾波模塊的輸入端與水下磁耦合模塊的輸出端相連，整流濾波模塊輸出端分別與電壓比較模塊和電池保護模塊的輸入端相連，電壓比較模塊的輸出端與CPU主控模塊相連，將電壓比較結果傳輸至CPU主控模塊，CPU主控模塊的控制端與電池保護模塊相連，電池保護模塊的輸出端與電池相連，為電池充電，穩壓模塊設置在電池與傳感器陣列之間。本方案采用非接觸式電能傳輸，通過整流濾波模塊和電壓比較模塊相結合，不斷監測拖曳鏈路狀況并進行故障診斷，提高了供電的安全性。

技術領域

本實用新型涉及水下供電電路設計領域，具體涉及一種拖曳式傳感器陣列非接觸式電能傳輸用供電電路。

背景技術

隨著國家對海洋領域的關注，長時間監測不同深度下海洋狀況變得越來越重要，因此如何長時間為水下設備供電成為必不可少的研究課題。目前常用的水下供電方法通常為鋰電池供電和電纜傳電兩種。鋰電池供電為目前相對安全且穩定的供電方式，能夠滿足短時間的用電需求，但存在容量有限的局限，無法為長時間工作的水下設備持續供電。利用電纜傳輸電能理論上可以實現長時間持續供電，但實際上電纜容易出現受力后斷裂、海水腐蝕露銅以及接頭密封性等問題，存在較大的安全隱患，不適用于給多個獨立的水下設備供電的需求。

因此基于目前存在的問題，本實用新型提出一種基于電磁感應原理的非接觸式電能傳輸拖曳鏈傳感器陣列水下電路，以克服以往方法存在的供電時間有限和安全性問題，能夠保證供電的穩定性。

實用新型內容

本實用新型提出一種拖曳式傳感器陣列非接觸式電能傳輸用供電電路，所述供電電路將耦合到的交流電轉換成直流電為節點內的電池充電，電池一邊充電，一邊為傳感器陣列供電，實現非接觸式電能傳輸的水下安全供電。

本實用新型是采用以下的技術方案實現的：一種拖曳式傳感器陣列非接觸式電能傳輸用供電電路，水上設備產生高頻交流電通過水上線圈-包塑鋼纜-水下磁耦合模塊耦合到水下節點，所述供電電路用以將耦合到的交流電轉換成直流電為節點內的電池充電，電池同時為傳感器陣列供電；

所述供電電路包括CPU主控模塊、整流濾波模塊、電池保護模塊、電壓比較模塊和穩壓模塊，所述整流濾波模塊的輸入端與水下磁耦合模塊的輸出端相連，整流濾波模塊輸出端分別與電壓比較模塊和電池保護模塊的輸入端相連，電壓比較模塊的輸出端與CPU主控模塊相連，將電壓比較結果傳輸至CPU主控模塊，CPU主控模塊的控制端與電池保護模塊相連，電池保護模塊的輸出端與電池相連，為電池充電，穩壓模塊設置在電池與傳感器陣列之間。

進一步的，所述整流濾波模塊包括整流橋和電容矩陣，所述整流橋包括四個順次連接二極管D1,D2,D3,D4，所述電容矩陣為由電容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9組成的3*3電容矩陣，整流橋的輸入端AC1、AC2與水下磁耦合模塊的輸出端相連，整流橋的輸出端與電容矩陣相連，電容矩陣的輸出端DC+、DC-分別與電壓比較模塊和電池保護模塊的輸入端相連，由于交流電的方向不同，每兩組二極管交替工作，整流橋可以將交流電轉換為方向不變的直流電，再通過3*3的電容矩陣C1-C9轉化為電壓穩定的直流電。

進一步的，所述電池保護模塊包括MOSFET Q1、電阻R11和電阻R12，MOSFET Q1的柵極與CPU主控模塊相連，電阻R11連接在MOSFET Q1的柵極與漏極之間，電阻R12連接在MOSFET Q1的柵極與電池之間，通過CPU主控模塊引腳輸出的高低電平控制MOSFET Q1的通斷或者通過純硬件電路控制MOSFET Q1的通斷來實現水下鋰電池的充電與放電，保護電池避免過充和過放。