專利名稱：無接觸水下快速插拔連接器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種水下電氣傳輸技術領域的裝置，具體是一種無接觸水下快速 插拔連接器。
背景技術：
在水下供電時，接觸式的電氣傳輸需要采用特別的連接器設計，成本高且難保證 設備的水密性、氣密性。而無接觸式的電氣傳輸由于其可靠性高、安全性高，無需電路連接 維護，能夠實現(xiàn)完全氣密性、防水性和無人化管理，非常適合于水下接觸裝置。無接觸式電 氣傳輸主要分為感應式和微波式兩類。經過對現(xiàn)有技術的檢索發(fā)現(xiàn)，目前對于該無接觸式傳輸均只涉及能量傳輸，而未 涉及信號傳輸，同時也未應用于水下環(huán)境。楊民生等人的《無接觸電能傳輸系統(tǒng)的補償及性 能分析》中，提到了無接觸式的電氣傳輸方式及補償。王平楠等人的《基于非接觸電能傳輸 電路的技術分析》同樣也是對電氣傳輸即能量傳輸?shù)姆治觥?br>
發(fā)明內容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，提供一種無接觸水下快速插拔連接器，使 用的信號傳輸方式為近場通信技術(NFC，Near Field Communication) 0是短距離無接觸 式的一種通信方式，它結合了無接觸式感應以及無線連接技術。與其它短距離無線通信技 術相比，NFC更安全，反應時間更短，同時兼顧能量傳輸和信號傳輸技術并且適應于水下環(huán)
^Mi ο本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括發(fā)送端和與之相對且不相接觸 的接收端，其中所述的發(fā)送端包括電源轉換系統(tǒng)、信號調制器和耦合電路初級電路部分，電源轉 換系統(tǒng)將50Hz@220V交流電壓轉換成交流信號載波并輸出至信號調制器，信號調制器將傳 輸信息與交流信號載波調制后輸出至耦合電路初級電路部分以電磁能量的形式發(fā)送。所述的交流信號的頻率范圍為1kHz 10MHz。所述的接收端包括耦合電路次級電路部分和信號解調器，其中耦合電路次級 電路部分通過電磁感應的方式接收發(fā)送端輸出的電磁能量并輸出接收信號至信號調制器， 信號解調器經解調后得到傳輸信息。所述的發(fā)送端和與之相對且不相接觸的接收端之間的距離為5mm。本發(fā)明通過將電子信號加載在高頻交流電上傳輸，通過能量傳輸實現(xiàn)電子信號傳 輸。采用近場通信技術(NFC，Near Field Communication)。NFC作為一種近距離無線通信 技術，具有一些明顯的優(yōu)點，如功耗極小、安全性較好，同時速率一般能滿足兩個設備之間 點對點信息交換、內容訪問和服務交換的需求，因此適合作為新型無接觸水下快速插拔連 接器信號傳輸方式。本發(fā)明的傳輸速率可達10Mbit/S.
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果相對于傳統(tǒng)的接觸性連接器，由于本 發(fā)明是非接觸的，因此具有更大的靈活性，可靠性和方便性。非接觸的連接頭不易磨損，插 拔快速簡便。對電氣傳輸中的無接觸變壓器結構進行了初、次級補償，可以有效地提高功率 傳輸。將信號加載在交流信號上進行傳輸，同時實現(xiàn)能量和信號的傳遞。信號傳輸采用的 NFC技術，具有功耗小，安全性好等特點。這些特點將使得本發(fā)明更適應于水下環(huán)境。


圖1為連接器的橫向截面圖。圖2為連接器的縱向截面圖。圖3為連接器的結構框圖。圖4為無接觸式變壓器結構的等效電路圖。 圖5為耦合電路次級部分的等效電路圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行 實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施 例。如圖1和圖2所示，本實施例包括圓柱狀結構的發(fā)送端1和與之相對且不相接觸 的圓柱狀結構的接收端5，其中所述的發(fā)送端1上設有底座3，該底座3為斜邊方形，金屬材質，斜邊方形邊長為 4. 206cm，厚度 0. 730cm ；所述的底座3上設有用于固定的圓孔2，孔徑0. 530cm,孔距3. 740cm ；所述的發(fā)送端1和接收端5的外徑均為3. 404cm,內徑2. 860cm,高度4. 528cm ；所述的發(fā)送端1和接收端5的間距為5mm。如圖3所示，所述的發(fā)送端1包括電源轉換系統(tǒng)6、信號調制器7和耦合電路初 級電路部分8，電源轉換系統(tǒng)6將50Hz@220V交流電壓轉換成交流信號載波并輸出至信號 調制器7，信號調制器7將傳輸信息與交流信號載波調制后輸出至耦合電路初級電路部分8 以電磁能量的形式發(fā)送。所述的交流信號的頻率范圍為1kHz 10MHz。所述的接收端5包括耦合電路次級電路部分9和信號解調器10，其中耦合電路 次級電路部分9通過電磁感應的方式接收發(fā)送端1輸出的電磁能量并輸出接收信號至信 號調制器10，信號解調器10經解調后得到傳輸信息。如圖4所示和圖5所示，分別為耦合電路初級部分的等效電路圖和耦合電路次級 部分的等效電路圖，其中rl和r2分別為耦合電路初級部分線圈和次級部分線圈的等效內 阻；Lp和Ls分別為耦合電路初級部分線圈和次級部分線圈的自感；M為耦合電路初級部分 線圈和次級部分線圈之間的互感；&為系統(tǒng)等效負載；w為電源ul的角頻率，電源ul的頻 率范圍即前述的交流信號的頻率范圍；Ip為耦合電路初級部分的電流。所述的信號傳輸部分是指電子信號加載在高頻交流電上傳輸，通過能量傳輸實現(xiàn) 電子信號傳輸。采用近場通信技術(NFC，Near Field Communication)實施。
本裝置的傳輸速率可達lOMbit/s.由于海水在IOMHz頻點上可視為良導體，因此，本裝置在IOMHz頻點上，在5mm間 距中電磁能量衰減僅為0. 55dB.而在低于此頻點的頻點上衰減將更小。
權利要求
一種無接觸水下快速插拔連接器，包括發(fā)送端和接收端，其特征在于所述的發(fā)送端包括電源轉換系統(tǒng)、信號調制器和耦合電路初級電路部分，電源轉換系統(tǒng)將50Hz@220V交流電壓轉換成交流信號載波并輸出至信號調制器，信號調制器將傳輸信息與交流信號載波調制后輸出至耦合電路初級電路部分以電磁能量的形式發(fā)送；所述的接收端包括耦合電路次級電路部分和信號解調器，其中耦合電路次級電路部分通過電磁感應的方式接收發(fā)送端輸出的電磁能量并輸出接收信號至信號調制器，信號解調器經解調后得到傳輸信息。
2.根據權利要求1所述的無接觸水下快速插拔連接器，其特征是，所述的交流信號的 頻率范圍為:1kHz IOMHz。
3.根據權利要求1所述的無接觸水下快速插拔連接器，其特征是，所述的發(fā)送端和接 收端之間的距離為5mm。
4.根據權利要求1或者3所述的無接觸水下快速插拔連接器，其特征是，所述的發(fā)送端 和接收端的外徑均為3. 404cm,內徑2. 860cm,高度4. 528cm。
5.根據權利要求1所述的無接觸水下快速插拔連接器，其特征是，所述的發(fā)送端上設 有底座，該底座為斜邊方形，邊長為4. 206cm,厚度0. 730cm。
6.根據權利要求1所述的無接觸水下快速插拔連接器，其特征是，所述的底座上設有 用于固定的圓孔，孔徑0. 530cm,孔距3. 740cm。
全文摘要
一種水下電氣傳輸技術領域的無接觸水下快速插拔連接器，包括發(fā)送端和與之相對且不相接觸的接收端，發(fā)送端包括電源轉換系統(tǒng)、信號調制器和耦合電路初級電路部分；接收端包括耦合電路次級電路部分和信號解調器。本發(fā)明使用的信號傳輸方式為近場通信技術(NFC，Near Field Communication)。是短距離無接觸式的一種通信方式，它結合了無接觸式感應以及無線連接技術。與其它短距離無線通信技術相比，NFC更安全，反應時間更短，同時兼顧能量傳輸和信號傳輸技術并且適應于水下環(huán)境。
文檔編號H04B5/00GK101924583SQ20101025773
公開日2010年12月22日 申請日期2010年8月20日 優(yōu)先權日2010年8月20日
發(fā)明者楊峰, 潘國良, 王煒, 申飛, 錢良 申請人:上海交通大學