水下信電耦合非接觸式雙向傳輸接插件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于深海信電傳輸技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種水下接插件，尤其涉及一種水下信電耦合非接觸式雙向傳輸接插件。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們對海底觀測的不斷深入，水下設(shè)備的運(yùn)用也日益廣泛。
[0003]水下設(shè)備存在復(fù)雜而密切的相互聯(lián)系，需頻繁進(jìn)行相互之間的電能傳輸和信號通信。當(dāng)水下設(shè)備需要進(jìn)行電能和信號傳輸時，需要使用物理線路連接，而這些物理線路進(jìn)行相互連接或連接到設(shè)備上時，就需要廣泛使用一種功能類似于陸地上使用的插頭和插座的“水下接插件”。
[0004]電能和信號傳輸可分為接觸式和非接觸式兩種基本原理。目前使用的水下接插件是采用了接觸式的傳輸原理，它是通過擠壓的方式擠出插座和插針中的水分從而實(shí)現(xiàn)不漏電的水下電氣連接，然而其在深海環(huán)境的應(yīng)用中暴露出了如插拔操作難、使用次數(shù)有限、存在安全隱患等諸多缺點(diǎn)。采用非接觸式的原理可以克服上述缺點(diǎn)，然而，由于非接觸這一原理的限制，傳輸效率、傳輸速率等通常無法達(dá)到接觸式原理的水平。本發(fā)明所述的水下感應(yīng)式電能和信號同步高效傳輸接插件，其電能和信號均采用耦合線圈進(jìn)行傳輸，結(jié)構(gòu)緊湊、傳輸高速穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)。電能傳輸可通過信號和內(nèi)部程序進(jìn)行控制，傳輸功率可調(diào)，并可通過改變電路參數(shù)獲得最高的傳輸效率，以獲得最佳的傳輸性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種水下信電耦合非接觸式雙向傳輸接插件，該接插件基于非接觸式電能和信號傳輸技術(shù)理論，可應(yīng)用于全海域任意水深環(huán)境下，克服了有電氣接觸的水下濕插拔接插件的缺點(diǎn)，具有傳輸效率高、插拔操作簡單、使用壽命長、安全可靠性尚等優(yōu)點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明的水下信電耦合非接觸式雙向傳輸接插件，包括插頭和插座；
[0007]插頭包括:
[0008]第一殼體、第一磁芯套、第一磁芯線圈及第一水密纜;第一殼體為一端封閉的圓筒，封閉端開有水密螺紋孔，用以連接第一水密纜，開放端與第一磁芯套通過密封圈密封連接形成第一密閉腔體，用以放置插頭內(nèi)部電路，第一磁芯線圈通過膠灌封固定于第一磁芯套內(nèi)；
[0009]所述的插頭內(nèi)部電路包括:
[0010]第一信號處理模塊，該模塊包含信號調(diào)制單元、信號解調(diào)單元及控制單元;信號調(diào)制單元、信號解調(diào)單元及控制單元三者相互連接；
[0011]第一補(bǔ)償數(shù)字可編程電容、第一逆變模塊、第一直流穩(wěn)壓輸出模塊和第一交流穩(wěn)壓輸出模塊；
[0012]第一補(bǔ)償數(shù)字可編程電容的一端與第一逆變模塊相連，第一補(bǔ)償數(shù)字可編程電容的另一端與第一磁芯線圈相連，第一補(bǔ)償數(shù)字可編程電容用以補(bǔ)償交流電傳輸?shù)闹C振狀態(tài)；
[0013]第一信號處理模塊的控制單元與第一補(bǔ)償數(shù)字可編程電容信號連接，用以調(diào)控第一補(bǔ)償數(shù)字可編程電容的電容值；
[0014]第一信號處理模塊的控制單元與第一逆變模塊信號連接，用以通過信號調(diào)節(jié)第一逆變模塊的工作頻率并控制其通斷；
[0015]第一信號處理模塊的控制單元與第一直流穩(wěn)壓輸出模塊和第一交流穩(wěn)壓輸出模塊均信號連接，可控制兩者通斷；
[0016]插座包括:
[0017]第二殼體、第二磁芯套、第二磁芯線圈及第二水密纜;第二殼體為一端封閉的圓筒，封閉端開有水密螺紋孔，用以連接第二水密纜，開放端與第二磁芯套通過密封圈密封連接形成第二密閉腔體，用以放置插座內(nèi)部電路;第二磁芯線圈通過膠灌封固定于第二磁芯套內(nèi)；
[0018]所述的插座內(nèi)部電路包括:
[0019]第二信號處理模塊，該模塊也包含信號調(diào)制單元、信號解調(diào)單元及控制單元;信號調(diào)制單元、信號解調(diào)單元及控制單元三者相互連接；
[0020]第二補(bǔ)償數(shù)字可編程電容、第二逆變模塊、第二直流穩(wěn)壓輸出模塊和第二交流穩(wěn)壓輸出模塊；
[0021]第二補(bǔ)償數(shù)字可編程電容的一端與第二逆變模塊相連，第二補(bǔ)償數(shù)字可編程電容的另一端與第二磁芯線圈相連，第二補(bǔ)償數(shù)字可編程電容用以補(bǔ)償交流電傳輸?shù)闹C振狀態(tài)；
[0022]第二信號處理模塊的控制單元與第二補(bǔ)償數(shù)字可編程電容信號連接，用以調(diào)控第二補(bǔ)償數(shù)字可編程電容的電容值；
[0023]第二信號處理模塊的控制單元與第二逆變模塊信號連接，可通過信號調(diào)節(jié)第二逆變模塊工作頻率并控制其通斷；
[0024]第二信號處理模塊的控制單元與第二直流穩(wěn)壓輸出模塊和第二交流穩(wěn)壓輸出模塊均信號連接，可控制兩者通斷；
[0025]上述技術(shù)方案中，所述的第一磁芯線圈的外側(cè)端面與第一磁芯套的開口端面內(nèi)圈平齊;第二磁芯線圈的外側(cè)端面與第二磁芯套的開口端面內(nèi)圈平齊。以便于插頭和插座端的磁芯線圈能相互貼近，兩線圈具有較大的耦合系數(shù)。
[0026]所述的第一磁芯套的開口端及第二磁芯套的開口端還設(shè)有相吻合的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，以使第一磁芯線圈與第二磁芯線圈對接。
[0027]本發(fā)明的接插件，插頭通過水密纜接在一臺設(shè)備上，插座通過水密纜接在另一臺設(shè)備上。使用時將插頭和插座相互靠近，電能和信號即可在插頭和插座相連接的設(shè)備之間雙向傳輸。電能和信號均利用電磁感應(yīng)的基本原理傳輸。信號通過高頻載波注入電能傳輸?shù)慕涣鬏d波中，兩者共同通過相互耦合的線圈進(jìn)行傳輸，電能和信號可以同時傳輸且不會相互干擾。
[0028]本發(fā)明的接插件不僅可以讓兩臺設(shè)備能夠雙向通信，交換信息，還可以同時對電能傳輸起到控制作用。在輸入電能為直流時，插頭或插座端的信號處理模塊，可以根據(jù)需要選通各自連接的逆變模塊，將直流轉(zhuǎn)變成為交流以便通過耦合線圈進(jìn)行傳輸。在需要輸出直流或交流電能時，插頭或插座端的信號處理模塊可以選通插頭或插座端的直流或交流穩(wěn)壓輸出模塊，以獲得穩(wěn)定的直流或者交流輸出。
[0029]在電能傳輸過程中，電能和信號的傳輸?shù)念l率，以及電路中的諧振補(bǔ)償電容值均可通過信號處理模塊實(shí)時調(diào)節(jié)，使電路始終工作在最高效率及最佳狀態(tài)下。此外，這種非接觸式的傳輸方式還避免了物理線路接觸，消除了線路老化、漏電短路等安全隱患，且對安裝和密封要求降低，插拔操作方便，使用壽命長。
【附圖說明】
[0030]圖1是本發(fā)明水下信電耦合雙向非接觸式傳輸接插件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2是接插件中的內(nèi)部電路原理示意圖。
具體實(shí)施方案
[0032]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，圖中相同的零件均有相同的標(biāo)號。以下給出的實(shí)現(xiàn)方法是完整可行的，但實(shí)現(xiàn)方法不僅限于此。
[0033]該接插件分為插頭和插座兩大獨(dú)立的部分，其外形結(jié)構(gòu)、內(nèi)部電路及功能基本相同，僅在第一磁芯套20，第二磁芯套70這兩部分結(jié)構(gòu)上有顯著區(qū)別，以方便對接時的配合。
[0034]接插件具體結(jié)構(gòu)為包括插頭和插座；
[0035]插頭包括:
[0036]第一殼體10、第一磁芯套20、第一磁芯線圈30及第一水密纜50;第一殼體10為一端封閉的圓筒，封閉端開有水密螺紋孔，用以連接第一水密纜50，開放端與第一磁芯套20通過密封圈密封連接形成第一密閉腔體，用以放置插頭內(nèi)部電路，第一磁芯線圈30通過膠灌封固定于第一磁芯套20內(nèi)；
[0037]所述的插頭內(nèi)部電路包括:
[0038]第一信號處理模塊41，該模塊包含信號調(diào)制單元、信號解調(diào)單元及控制單元;信號調(diào)制單元、信號解調(diào)單元及控制單元三者相互連接；
[0039]第一補(bǔ)償數(shù)字可編程電容42、第一逆變模塊43、第一直流穩(wěn)壓輸出模塊44和第一交流穩(wěn)壓輸出模塊45;
[0040]第一補(bǔ)償數(shù)字可編程電容42的一端與第一逆變模塊43相連，第一補(bǔ)償數(shù)字可編程電容42的另一端與第一磁芯線圈30相連，第一補(bǔ)償數(shù)字可編程電容42用以補(bǔ)償交流電傳輸?shù)闹C振狀態(tài)；
[0041]第一信號處理模塊41的控制單元與第一補(bǔ)償數(shù)字可編程電容4