一种水下LED光信标及其开关方法与流程

一种水下led光信标及其开关方法
技术领域
1.本发明属于指示水下设备出水位置的装置领域，特别涉及该领域中的一种能在夜晚指示海洋水下平台出水位置的水下led光信标及其开关方法。


背景技术：

2.在海洋环境监测领域，水声潜标等是获取海洋环境监测数据最普遍的搭载平台。作为可连续、长期在水下布放的无人值守观测设备，深海水声潜标、水下工作站、海底地震仪、自主水下航行器等各型水下监测平台在海洋环境监测中发挥着日益重要的作用。考虑到海洋环境监测系统往往布放于一定深度的水下，系统集成了许多昂贵的测量与探测仪器，也存储了大量宝贵的数据，因此海洋环境监测系统布放前必须考虑的问题之一就是后期如何实现系统可靠回收。在水下设备回收过程中，恶劣海况环境会对水下设备的回收构成威胁，导致设备的出水位置坐标发生较大变化。而光信标可以在夜晚环境光亮度较低的情况下，发射闪光灯信号，辅助设备的出水打捞工作。
3.目前，公知的水下光信标是由出入水检测装置、电源、光源控制模块以及外壳组成。作为回收深海潜标、水下航行器等水下平台的信号指示设备，通过在水下平台安装水下led光信标，水下平台入水后，信标进入静默状态，低功耗待机；当水下平台出水后，在晚上发射闪光灯信号，辅助打捞工作，从而实现水下平台的顺利安全回收。但是目前水下led光信标的出入水检测装置多由机械式压力开关组成，而长时间在海底工作会使压力开关遭受海水的严重腐蚀，且容易被海底的漂浮物等附着，存在一定的失效风险，继而影响整个低功耗待机过程的顺利实施，导致电源提前耗尽，造成整个信标失效。另一方面，机械式压力开关的存在制约了信标整机的下潜深度，很难达到全海深(11000米)的下潜深度，限制了水下科考活动。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题就是提供一种不使用机械式压力开关的水下led光信标及其开关方法。
5.本发明采用如下技术方案：
6.一种水下led光信标，其改进之处在于：包括依次通过螺纹连接在一起的电源仓盖、电源仓、led控制板保护罩、led控制板底座、有机玻璃灯罩和钛合金顶盖，在电源仓内安装电源模块，在led控制板底座上安装led控制板，led控制板的供电端口与电源模块电连接，在led控制板上安装开关支路，所述开关支路包括串联在一起的磁簧开关、固态水传感器和光敏传感器，固态水传感器的两个开路端分别通过导线与钛合金顶盖和led控制板底座电连接，光敏传感器的光敏探头伸至有机玻璃灯罩内，所述开关支路的一端与供电端口电连接，另一端与led控制板上的闪频控制模块电连接，闪频控制模块与led控制板上的led灯珠电连接，led灯珠伸至有机玻璃灯罩内。
7.进一步的，在电源仓盖上设置柱状凸起和环状凹槽，在柱状凸起上设置螺纹，在环
状凹槽内放置o形密封圈。
8.进一步的，在电源仓的两端内壁上设置螺纹，外壁上设置凹槽。
9.进一步的，电源模块由6节相同的干电池串联组成，干电池的外部用封皮包裹，电源模块的接线端子与焊接在负极的负极线、焊接在正极的正极线和led控制板的供电端口电连接。
10.进一步的，在led控制板保护罩的一端内壁上设置螺纹，另一端设置柱状凸起和环状凹槽，在柱状凸起上设置螺纹，在环状凹槽内放置o形密封圈，在led控制板保护罩的外壁上设置凹槽。
11.进一步的，在led控制板底座的一端外侧设置凸起的圆台，在圆台上设置一个贯穿整个led控制板底座的灯泡形孔，内侧设置方形凹槽，在led控制板底座的另一端外壁上设置螺纹和环状凹槽，在环状凹槽内放置o形密封圈。
12.进一步的，led控制板有led灯珠的一侧插入到led控制板底座的方形凹槽内，led灯珠从灯泡形孔的大孔穿过，光敏探头从灯泡形孔的小孔穿过，并用硅橡胶密封，固态水传感器与led控制板底座电连接的导线焊接在led控制板底座的内侧，与钛合金顶盖电连接的导线穿过灯泡形孔。
13.进一步的，有机玻璃灯罩的两端分别嵌入led控制板底座和钛合金顶盖的凸起圆台上，外部用树脂密封。
14.进一步的，钛合金顶盖的一端设置凸起的圆台，在圆台上设置螺孔，固态水传感器与钛合金顶盖电连接的导线插入到上述螺孔中，并用螺栓旋紧。
15.一种开关方法，适用于上述的水下led光信标，其改进之处在于：磁簧开关通过外部磁铁的吸力进行开关动作，该开关打开时，led控制板处于供电准备状态；在水下led光信标未入水时，固态水传感器的两个开路端无任何接触，形成电路的自然开路状态，此时如led控制板处于供电准备状态，则固态水传感器接通电源模块与led灯珠的电连接，在水下led光信标入水后，钛合金顶盖和led控制板底座通过海水相连，使固态水传感器的两个开路端导通，形成电路的闭合状态，此时固态水传感器切断电源模块与led灯珠的电连接；在电源模块与led灯珠的电连接接通时，光敏传感器通过光敏探头判断环境光亮度，在夜间时通过闪频控制模块驱使led灯珠闪光。
16.本发明的有益效果是：
17.本发明所公开的水下led光信标，采用坚固的钛合金和有机玻璃灯罩作为外壳，采用固态水传感器作为出入水检测装置，使光信标能稳定可靠的判断出水、入水状态，降低待机功耗，从而延长光信标的使用寿命和有效工作时长。光信标采用全封闭结构设计，摒弃一切机械式作用结构，克服了现有的水下led光信标不能长时间布放在深海的水下平台上、可靠性差等问题，既保证了光信标的防水耐压性能，又提高了光信标的可靠性与稳定性，具有下潜深度深，结构简单、牢固的特点。
18.本发明所公开的开关方法，对led灯珠的供电需要3次判断，分别是磁簧开关、固态水传感器和光敏传感器，使光信标能稳定可靠的辨识出水、入水状态，且出水后仅在夜间发光，充分保证了光信标的有效工作时长。
附图说明
19.图1是本发明实施例1所公开水下led光信标的结构示意图；
20.图2是本发明实施例1所公开水下led光信标的部件爆炸示意图；
21.图3是本发明实施例1所公开水下led光信标中led控制板的pcb图；
22.图4是本发明实施例1所公开水下led光信标中led控制板各部件的电路连接示意图；
23.图5a是本发明实施例1所公开水下led光信标中电源仓盖的结构示意图；
24.图5b是图5a的内部结构剖视图；
25.图6a是本发明实施例1所公开水下led光信标中电源仓的结构示意图；
26.图6b是图6a的内部结构剖视图；
27.图7是本发明实施例1所公开水下led光信标中电源模块的结构示意图；
28.图8a是本发明实施例1所公开水下led光信标中led控制板保护罩的结构示意图；
29.图8b是图8a的内部结构剖视图；
30.图9a是本发明实施例1所公开水下led光信标中led控制板底座的结构示意图；
31.图9b是图9a的内部结构剖视图；
32.图10是本发明实施例1所公开水下led光信标中钛合金顶盖的结构示意图。
33.附图说明：1—钛合金顶盖，2—有机玻璃灯罩，3—led控制板底座，4—led控制板，5—led控制板保护罩，6—电源模块，7—电源仓，8—电源仓盖，9—螺孔，10—灯泡形孔，11—环状凹槽，12—方形凹槽，13—螺纹，14—螺纹，15—凹槽，16—环状凹槽，17—螺纹，18—螺纹，19—凹槽，20—凹槽，21—螺纹，211—封皮，22—负极线，23—正极线，24—接线端子，25—螺纹，26—环状凹槽，27—led灯珠，28—光敏探头。
具体实施方式
34.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。
35.实施例1，如图1—4所示，本实施例公开了一种水下led光信标，包括依次通过螺纹连接在一起的电源仓盖8、电源仓7、led控制板保护罩5、led控制板底座3、有机玻璃灯罩2和钛合金顶盖1，在电源仓内安装电源模块6，在led控制板底座上安装led控制板4，led控制板的供电端口与电源模块电连接，在led控制板上安装开关支路，所述开关支路包括串联在一起的磁簧开关、固态水传感器和光敏传感器，固态水传感器的两个开路端分别通过导线与钛合金顶盖和led控制板底座电连接，光敏传感器的光敏探头28伸至有机玻璃灯罩内，所述开关支路的一端与供电端口电连接，另一端与led控制板上的闪频控制模块电连接，闪频控制模块与led控制板上的led灯珠27电连接，led灯珠伸至有机玻璃灯罩内。
36.在本实施例中，如图5a，5b所示，在电源仓盖上设置柱状凸起和环状凹槽26，在柱状凸起上设置螺纹25，在环状凹槽内放置o形密封圈，增加密封效果。
37.如图6a，6b所示，在电源仓的一端内壁上设置螺纹18，另一端内壁上设置螺纹21，一端外壁上设置凹槽19，另一端外壁上设置凹槽20，用于外力固定。
38.如图7所示，电源模块由6节相同的干电池串联组成，干电池的外部用封皮211包
裹，电源模块的接线端子24与焊接在负极的负极线22、焊接在正极的正极线23和led控制板的供电端口电连接。
39.如图8a，8b所示，在led控制板保护罩的一端内壁上设置螺纹14，另一端设置柱状凸起和环状凹槽16，在柱状凸起上设置螺纹17，在环状凹槽内放置o形密封圈，在led控制板保护罩的外壁上设置凹槽15，用于外力固定光信标。
40.如图9a，9b所示，在led控制板底座的一端外侧设置凸起的圆台，在圆台上设置一个贯穿整个led控制板底座的灯泡形孔10，内侧设置方形凹槽12，在led控制板底座的另一端外壁上设置螺纹13和环状凹槽11，在环状凹槽内放置o形密封圈，增强防水抗压能力。
41.led控制板有led灯珠的一侧插入到led控制板底座的方形凹槽内，led灯珠从灯泡形孔的大孔穿过，光敏探头从灯泡形孔的小孔穿过，并用硅橡胶进行密封加固，固态水传感器与led控制板底座电连接的导线焊接在led控制板底座的内侧，与钛合金顶盖电连接的导线穿过灯泡形孔。
42.有机玻璃灯罩的两端分别嵌入led控制板底座和钛合金顶盖的凸起圆台上，外部用树脂密封，保证光信标的防水耐压能力。
43.如图10所示，钛合金顶盖的一端设置凸起的圆台，在圆台上设置螺孔9，固态水传感器与钛合金顶盖电连接的导线插入到上述螺孔中，并用螺栓旋紧。
44.本实施例所公开水下led光信标的装配关系为：有机玻璃灯罩的两端分别嵌入led控制板底座和钛合金顶盖的凸起圆台上，外部用树脂密封，led控制板有led灯珠的一侧插入到led控制板底座的方形凹槽内，led灯珠从灯泡形孔的大孔穿入有机玻璃灯罩，光敏探头从灯泡形孔的小孔穿入有机玻璃灯罩，并用硅橡胶进行密封加固，固态水传感器与led控制板底座电连接的导线焊接在led控制板底座的内侧，与钛合金顶盖电连接的导线穿过灯泡形孔后插入到钛合金顶盖的螺孔中，并用螺栓旋紧。led控制板底座的一端外壁与led控制板保护罩一端内壁通过螺纹连接，在连接处使用密封圈密封，led控制板保护罩的柱状凸起与电源仓的一端内壁螺纹连接，在连接处使用密封圈密封，在电源仓内安装电源模块，led控制板的供电端口与电源模块电连接，电源仓盖的柱状凸起与电源仓另一端内壁螺纹连接，在连接处使用密封圈密封。
45.作为回收深海潜标、水下航行器等水下平台的光信号指示设备，通过电源仓的安装支架将本实施例所公开的光信标安装在水下平台或潜器等水下设备上，水下平台、潜器等入水后，光信标主动进入静默待机状态，低功耗待机运行；当水下平台、潜器等出水后，即可按照下水前的预设模式，在晚上发射闪光灯信号，从而实现对水下平台、潜器等的顺利安全回收。
46.本实施例还公开了一种开关方法，适用于上述的水下led光信标，利用磁簧开关作为光信标的总开关和第一个供电开关，磁簧开关通过外部磁铁的吸力进行开关动作，该开关打开时，led控制板处于供电准备状态，但还未真正的供电，还需要固态水传感器的判断；在水下led光信标未入水时，钛合金顶盖和led控制板底座之间由有机玻璃灯罩这种不导电介质隔开，固态水传感器的两个开路端无任何接触，形成电路的自然开路状态，此时如led控制板处于供电准备状态，则固态水传感器接通电源模块与led灯珠的电连接，在水下led光信标入水后，钛合金顶盖和led控制板底座通过海水这种导电介质相连，使固态水传感器的两个开路端导通，形成电路的闭合状态，此时固态水传感器切断电源模块与led灯珠的电
连接，此时水下led光信标处于低功耗待机状态，待机时的电流为ua级小电流，可大大延长光信标的待机时间；在电源模块与led灯珠的电连接接通时，光敏传感器通过光敏探头判断环境光亮度，在夜间时通过闪频控制模块驱使led灯珠闪光。通过闪频控制模块可以任意设置led灯珠的闪光频率，如每2秒闪光一次，或者每3秒、4秒
……
闪光一次，可在光信标入水前进行设置。