一种新型自容式ADCP系统值守电路
技术领域
本实用新型涉及海洋探测技术领域，尤其涉及一种新型自容式ADCP系统值守电路。
背景技术
ADCP即声学多普勒流速剖面仪是基于声学多普勒原理研制的一种测量水体流速的设备。主要是通过换能器对待测水域发射声波,声波在待测水域中产生反射，我们通过测量反射回来的声波信号来计算水体流速。而自容式ADCP即把ADCP定点投放在某一固定位置，不用专门的人员去看护设备，让其按照设定的方式工作，从而获得一段时间内指定区域的流速流量信息。
由以上叙述可知，自容式ADCP的关键设计在与能够获得一段较长时间的流速流量信息，即其能够工作的时间越长越好。而一般自容式ADCP的工作模式分为三种模式：待机模式，工作模式及休眠模式。而休眠模式在自容式ADCP工作时所占用的时间最多，故如果能够减少休眠模式的功耗，就可以大幅度提高自容式ADCP的工作时间。而自容式ADCP处于休眠模式时，整个系统处于工作状态的只有值守电路部分，故如何设计一款省电便捷的值守电路就成为整个自容式ADCP的关键设计。
而目前整个国内自产ADCP很少，自容式ADCP就更少，或做出来的自容式ADCP值守电路部分要么过于繁杂，要么过于耗电，另一方面，我们ADCP设备对噪声的要求也是非常苛刻的，所以在为自容式ADCP系统设计增加值守电路时，也要充分考虑到新增的值守电路部分不能对原有ADCP系统噪声产生影响
有鉴于此，亟待研发送一种能够解决上述问题的新型的自容式ADCP系统值守电路。
实用新型内容
本实用新型的目的旨在解决上述问题，从而提供一种新型自容式ADCP系统值守电路。
为实现上述目的，本实用新型还提供了一种新型自容式ADCP系统值守电路。该电路包括:低功耗接口芯片、隔离电源、超低功耗MCU、低功耗数字隔离器和低功耗光耦，
所述超低功耗MCU与所述低功耗光耦相连，用以发送ADCP系统的给电或断电通断控制指令；
所述低功耗光耦与原有ADCP系统相连，用以将超低功耗MCU发送的控制指令进行隔离；
所述低功耗数字隔离器与所述超低功耗MCU和原有ADCP系统分别相连，用以将原有ADCP系统给电时采集的信号进行隔离后发送至所述超低功耗MCU；
所述低功耗接口芯片与所述超低功耗MCU相连，用以接收超低功耗MCU发送的ADCP系统采集信号并发送至PC机串口；
所述隔离电源与外接电源和所述低功耗接口芯片、超低功耗MCU、低功耗数字隔离器、低功耗光耦分别相连，用以向各单元供电和将外接电源与各单元进行电源隔离。
进一步地，所述低功耗接口芯片采用RS232低功耗接口芯片。
更进一步地，所述RS232低功耗接口芯片采用SN65C3221EPW芯片。
进一步地，所述低功耗光耦采用TLP2301芯片。
进一步地，所述超低功耗MCU采用ADuCM4050芯片。
进一步地，所述隔离电源采用LTM8067芯片。
进一步地，所述外接电源为12V电池。
本实用新型提出的提出了一种新型的自容式ADCP系统值守电路，一方面实现简单，便于操作，不会带来太大的硬件开销，也不会给ADCP系统硬件设计带来太大的设计复杂度，另一方面兼容性较好即增加本申请值守电路不会对原有ADCP系统造成很大的修改，减少开发周期及人力物力方面的投入，最后本申请值守电路在实现省电的同时还能实现噪声的隔离即不会对ADCP原有系统噪声产生影响。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的一种新型的自容式ADCP系统值守电路的原理框图；
图2为本实用新型实施例提供的一种新型的自容式ADCP系统值守电路的隔离电源电路图；
图3为本实用新型实施例提供的一种新型的自容式ADCP系统值守电路的低功耗接口芯片电路图；
图4为本实用新型实施例提供的一种新型的自容式ADCP系统值守电路的超低功耗MCU电路图；
图5为本实用新型实施例提供的一种新型的自容式ADCP系统值守电路的数字隔离器电路图；
图6为本实用新型实施例提供的一种新型的自容式ADCP系统值守电路的低功耗光耦的电路图；
图7为本实用新型实施例提供的原有ADCP系统的开关电路图。
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。需要说明的是，附图仅为示例性说明，并未按照严格比例绘制，而且其中可能有为描述便利而进行的局部放大、缩小，对于公知部分结构亦可能有一定缺省。
图1为本实用新型实施例提供的一种新型的自容式ADCP系统值守电路的原理框图。
如图1所述，方框内是值守电路部分的电路原理示意图，方框外左边代表用户端和给自容式ADCP供电的电源，右边是代表原有ADCP系统。值守电路包括：低功耗接口芯片1、隔离电源2、超低功耗MCU 3、低功耗数字隔离器4和低功耗光耦5。低功耗数字隔离器4与超低功耗MCU3和原有ADCP系统分别相连。超低功耗MCU 3与低功耗光耦5相连，低功耗光耦5与原有ADCP系统相连，隔离电源2与外接电源和低功耗接口芯片1、超低功耗MCU 3、低功耗数字隔离器4、低功耗光耦5分别相连。
超低功耗MCU 3主要负责发送ADCP系统的给电或断电通断控制指令，进而控制原有ADCP系统的给电或断电。以及将低功耗数字隔离器4发送的原有ADCP系统给电时采集的信号发送至低功耗接口芯片1。低功耗光耦5主要负责根据超低功耗MCU3的控制指令进行隔离和控制原有ADCP系统的给电或断电。低功耗数字隔离器4主要负责将原有ADCP系统给电时采集的信号进行隔离后发送至超低功耗MCU。低功耗接口芯片主要负责接收超低功耗MCU发送的ADCP系统采集信号并发送至PC机串口。隔离电源主要负责向值守电路各单元供电和将外接电源与值守电路各单元进行电源隔离。
如图1所示，值守电路部分和原有ADCP系统之间是通过串口进行通讯的，而原有ADCP系统是否上电是通过超低功耗MCU3控制低功耗光耦5给电或是断电的。当超低功耗MCU3给原有ADCP系统断电时，此时整个系统进入休眠状态，则此时自容式ADCP系统只有值守电路部分工作。进入休眠状态后，如图1所示，此时值守电路的隔离电源2是通过外接12V电源供电的，再通过隔离电源生成3.3V的电源给值守电路相关芯片供电，包括低功耗接口芯片1、隔离电源2、超低功耗MCU3、低功耗数字隔离器4和低功耗光耦5。选用隔离电源2是为了隔离外接电源供电从而对整个系统产生的噪声影响。
如图1所示：客户端即PC机和原有ADCP系统是通过值守电路作为中间桥梁实现通讯的，而值守电路中实现这一桥梁作用的主要是超低功耗MCU3，首先PC机通过串口和给值守电路的低功耗接口芯片相接，再由接口芯片和超低功耗MCU相接，从而实现PC机和是超低功耗MCU之间的通讯，再由超低功耗MCU通过低功耗数字隔离器和原有ADCP系统实现通讯，从而实现PC机和原有ADCP系统之间的通讯，这里采用低功耗数字隔离器一方面是为了降低功耗，另一方面是为了避免串口引入的噪声对原有ADCP系统的影响。
工作时：超低功耗MCU3每隔一段时间控制低功耗光耦5通电，即每隔一段时间控制原有ADCP系统上电进行水体流速测量，并将测量信号传输至低功耗数字隔离器4，低功耗数字隔离器4进行信号隔离后再将测量信号传输至超低功耗MCU3,超低功耗MCU3再将测量信号通过低功耗接口芯片1传输给客户端的PC机串口，进而实现PC机和原有ADCP系统之间的通讯。
由图1和上文可知，需要选用一款能实现12V到3.3V变换的隔离电源芯片，超低功耗MCU，低功耗接口芯片，及低功耗数字隔离器及低功耗光耦。隔离电源选用凌特公司的LTM8067，它具有2kVAC的高隔离度，宽输入电压2.8V-40V，可调的2.5V-24V的输出电压，最大支持450mA的输出电流，满足需求。超低功耗MCU选用ADI公司的ADuCM4050，其具有uA级的超低功耗，工作电压单电源供电1.74V-3.6V，拥有两个串口UART及RTC时钟，满足设计需求。低功耗接口芯片选用低功耗接口芯片，具体可选用SN65C3221EPW芯片，其具有低电流10uA的电流损耗，及3V-5.5V的供电电压，满足设计需求，低功耗数字隔离器及低功耗光耦选用ADUM121N及TLP2301芯片,具体实现方案电路原理图如2所示。
如图2所示，U2是隔离电源，+12V及GND为12V电池的输入，其输出为3.3V，及隔离后的地GND_I，并值守电路部分都使用此地作为参考地。如图3所示，U3为低功耗RS232接口芯片SN65C3221EPW,其中RIN和DOUT是和上位机PC端相接的串口信号，ROUT及DIN是和值守电路U1相接串口信号。如图4所示，U1即值守电路超低功耗MCU，其有两个UART，其中UART0是和上位机PC端通讯的，另一个UART1是和原有ADCP系统实现通讯的。如图5所示，U4为数字隔离器，U4左边UART1_RX，及UART1_TX是和图3中的超低功耗MCU3相连接的，右边UART1_RX_原，UART1_TX_原是和原有ADCP系统的串口相接的，另外此芯片的5脚及8脚分别接的是原有ADCP系统中的GND_原及+3.3V_原。如图6所示，U5为低功耗光耦，其1脚接超低功耗MCU，由图3的超低功耗MCU3的55脚控制原有ADCP系统的断电及上电，另外其6脚接的是一个总开关KEY_原，如图7所示，这个开关为原有ADCP系统中的开关，是控制给原有ADCP系统是否供电的开关，由图4中超低功耗MCU3通过低功耗光耦U5控制的。
综上，本实用新型提出的提出了一种新型的自容式ADCP系统值守电路，一方面实现简单，便于操作，不会带来太大的硬件开销，也不会给ADCP系统硬件设计带来太大的设计复杂度，另一方面兼容性较好即增加本申请值守电路不会对原有ADCP系统造成很大的修改，减少开发周期及人力物力方面的投入，最后本申请值守电路在实现省电的同时还能实现噪声的隔离即不会对ADCP原有系统噪声产生影响。
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
