Переносное устройство для автономных регистраторов гидрофизических параметров
PORTABLE DEVICE FOR AUTONOMOUS RECORDERS OF HYDROPHYSICAL PARAMETERS

Изобретение относится к геофизическому оборудованию, конкретно к переносному устройству для системы автономных регистраторов гидрофизических параметров, оборудованных системой оптической синхронизации и неконтактным зарядовым устройством, и может быть использовано в технологии проведения океанологических исследований.
В последнее время при проведении океанологических исследований получили распространение измерительные системы, состоящие из малогабаритных автономных регистраторов, оснащенных одним или несколькими датчиками различных геофизических параметров, например, давления окружающей среды, температуры, проводимости морской воды и других, представляющих интерес. Характерным для таких регистраторов являются малые габариты, наличие автономного источника питания и системы записи получаемой информации. Указанные особенности позволяют формировать из регистраторов распределенные в пространстве массивы, состоящие из большого количества регистраторов, которые синхронно записывают какие-либо параметры на значительных по площади акваториях. По истечении заданного времени работы производится сбор регистраторов и считывание записанной на внутренний накопитель информации для последующего использования. Такой способ организации измерительной системы, сформированной из автономных регистраторов, обуславливает необходимость наличия в составе регистратора высокостабильного таймера, который перед началом работы должен быть синхронизирован с аналогичными таймерами других используемых для совместной работы регистраторов.
Известны измерительные системы использующие автономные регистраторы, снабженные, например, гидрофоном, системой записи данных на карту памяти, аккумуляторной батареей, датчиком контроля положения (п. РФ №171967 U1), а иногда дополнительно оснащенных возможностью синхронизации путем подачи синхроимпульса по подключаемому кабелю («Пространственно-распределенный измерительный комплекс для мониторинга гидрофизических процессов на океаническом шельфе» Приборы и техника экспериметра, 2017, №1, 128-135).
Известен автономный регистратор НОВО Water Temp Pro v2, снабженный датчиком измерения температуры морской воды (https://www.onsetcomp.com/products/data-loggers/u22-001). Регистратор снабжен оптически прозрачным окном, обеспечивающим работу оптического интерфейса, работающего по стандарту USB, энергонезависимой памятью, сменными батареями. Синхронизация между отдельными регистраторами обеспечивается встроенными часами. Для считывания данных, запуска и контроля состояния батареи необходимо дополнительное электронное устройство, которое затем через оптическую станцию передает сведения на персональный компьютер.
Эксплуатация перечисленных систем регистраторов требует значительных затрат времени, которые при большом количестве регистраторов оказываются существенными: необходимо открывать корпуса регистраторов с целью извлечения карт памяти, последующего заряда аккумуляторов и осуществления акта синхронизации, при этом возрастает вероятность нарушения герметизации, что ведет к утрате оборудования и потере данных. Практически оказывается, что с каждым регистратором в отдельности необходимо проведение последовательно всех необходимых технологических операций, что существенно увеличивает необходимые затраты времени на подготовку измерительных систем к работе.
Известен автономный регистратор геофизических параметров, предназначенный для работы в составе измерительной системы (п. РФ №2735003 С1). Автономный регистратор представляет собой герметичный водонепроницаемый корпус, снабженный съемной крышкой в виде оптически прозрачного окна. Регистратор снабжен неконтактной системой заряда аккумуляторов и системой неконтактного выключателя работы, а также индикаторами состояния напряжения батарей и режима работы устройства. Синхронизация и считывание записанной на внутренний накопитель информации осуществляется с использованием оптического импульса и устройства связи по протоколу Bluetooth. Для обеспечения синхронной работы с другими регистраторами установлен термостабилизированный кварцевый генератор. Для обеспечения работы компонентов регистратора служит блок питания, соединенный с аккумуляторной батареей через нормально-замкнутые контакты геркона, благодаря чему осуществляют выключение систем регистратора путем размещения постоянного магнита в кармане, имеющемся на внешней поверхности корпуса регистратора. Однако, гидрофизическая система из подобных автономных регистраторов не содержит приспособлений, позволяющих проводить технологически необходимые процедуры в процессе проведения исследований с несколькими регистраторами одновременно, что, при большом количестве регистраторов, существенно увеличивает необходимые затраты времени. Кроме того, необходимость использования размещаемых во внешнем кармане корпуса постоянных магнитов для перевода регистратора в режимы вкл/выкл, требует места для хранения магнитов и создает риск их утраты в процессе эксплуатации, что ведет к невозможности использования регистраторов. Процесс синхронизации регистраторов требует их фиксированного размещения, чтобы используемый синхроимпульс через их оптически прозрачные окна воздействовал на фотоприемники, расположенные под крышками, но элементов, облегчающих выполнение этой процедуры, не предложено.
Таким образом, при эксплуатации большого количества регистраторов возникают проблемы, заключающиеся в значительных затратах времени в процессе зарядки аккумуляторов, неудобстве проведения процедуры синхронизации, а также транспортировки/хранения регистраторов, входящих в состав измерительной системы.
Технический результат - значительное повышение технологичности использования системы гидрофизических регистраторов за счет упрощения и сокращения времени подготовки к работе и повышения эксплуатационных характеристик системы.
Перечисленные проблемы решаются с помощью предлагаемого переносного устройства для системы автономных регистраторов гидрофизических параметров, представляющего собой выполненный из радиопрозрачного материала контейнер, снабженный внутренней панелью с отверстиями, в которых закреплены стаканы из немагнитного материала, с двумя пазами на внешней боковой поверхности, на поверхности одного из пазов каждого стакана закреплен постоянный магнит, а на наружной поверхности дна каждого стакана закреплена катушка системы бесконтактной зарядки аккумуляторных батарей регистратора, при этом каждая из катушек соединена с блоком системы бесконтактной зарядки, размещенной в контейнере и включающим высокочастотный генератор, стаканы установлены так, что все постоянные магниты ориентированы относительно стенок контейнера одинаково, контейнер снабжен разъемом для подключения к источнику электроэнергии и оборудован съемной крышкой с оптически прозрачным окном.
Контейнер устройства, также, как и стаканы, могут быть изготовлены, например, из радиопрозрачных немагнитных термореактивных типов пластмасс, таких как поликарбонат, поливинилхлорид, полипропилен. Окно крышки контейнера - из стекла или оптически прозрачного пластика, например, поликарбамида.
На Фиг. 1 - представлен общий вид устройства, где - 1 - контейнер; 2 - съемная крышка; 3 - винт крепления крышки к контейнеру; 4 - прозрачное окно крышки; 5 - ручка для транспортировки; 6 - разъем подключения кабеля
На Фиг. 2 - схематично изображено внутреннее содержание устройства, где 6 - разъем подключения кабеля; 7 - внешний карман корпуса регистратора; 8 - крышка регистратора с оптически прозрачным окном; 9 - автономный регистратор; 10 - катушка системы бесконтактной зарядки аккумулятора; 11 - блок системы бесконтактной зарядки аккумулятора; 12 - постоянный магнит; 13 - стакан из немагнитного материала с двумя пазами; 14 - панель корпуса.
На Фиг. 3 - изображено устройство без крышки, где 15 - кнопка включения/выключения зарядного устройства.
Заявляемое устройство предназначено для гидрофизических систем, автономные регистраторы которых снабжены системами бесконтактной зарядки аккумуляторов, оптической синхронизации и системой неконтактного включения/выключения за счет оснащения регистратора нормально-замкнутым герконом, осуществляющим отключение электронных систем регистратора от аккумуляторной батареи при воздействии магнитного поля постоянного магнита, который при помещении в карман вызывает размыкание геркона и регистратор оказывается выключенным. Устройство может быть снабжено ручками для обеспечения его мобильности.
Устройство включает контейнер 1 из радиопрозрачного материала, закрепленную на верхней части контейнера 1 панель 14 с отверстиями, в которых закреплены, выполненные из немагнитного материала стаканы 13, снабженные двумя пазами, на одном из которых закреплен постоянный магнит 12.
При снятой крышке 2 контейнера 1 в стаканы 13 из немагнитного материала вставляют автономные регистраторы 9. При этом карман 7 регистратора служит ключом, определяющим ориентацию регистратора при размещении в стакане 13. За счет того, что каждый стакан 13 имеет 2 паза, регистратор 9 может быть установлен в стакане 13 в двух положениях:
- внешний карман 7 регистратора 9 входит в паз стакана 13, снабженного постоянным магнитом 12, тогда магнитное поле постоянного магнита 12 вызывает срабатывание размещенного внутри корпуса регистратора нормально-замкнутого геркона, и регистратор оказывается выключенным;
- внешний карман 7 регистратора 9 входит в паз стакана 13 без магнита, срабатывание геркона не происходит, и регистратор остается включенным.
При переходе регистратора из состояние «выключен» в состояние «включен» регистратор не просто включается, а переходит в режим ожидания синхронизации, таким образом, оператор, вставляя, вынимая и поворачивая для изменения ориентации и снова вставляя регистраторы в стаканы 13 может изменять их режим работы, переходя от режима хранения в режим ожидания синхронизации, которую затем осуществляют оптическим импульсом, переводя таким образом регистраторы в рабочий режим, после чего их размещают на акватории с целью проведения океанологических измерений.
После проведения измерений регистраторы могут быть вновь установлены в стаканы 13 контейнера 1 в необходимом, в зависимости от решаемой задачи, положении: либо быть выключенными (с целью, например, сохранения энергии в аккумуляторных батареях), либо оставаться включенными - с целью, например, продолжить работу в другое время и в другой локации, сохраняя при этом синхронизацию с моментом первого включения в рабочий режим.
Система бесконтактной зарядки устройства представляет собой блок 11, расположенный либо в днище контейнера, либо в одной из боковых сторон (Фиг. 2), и включает высокочастотный генератор (на Фиг. не показан), соединенный кабелями с катушками 10, закрепленными на дне стаканов 13. Блок 11 снабжен кнопкой 15 включения/выключения и получает энергию по кабелю, соединенному с источником электрической энергии и подключаемому к блоку 11 с помощью разъема 6. При этом высокочастотный ток создает вокруг катушек 10 электромагнитное поле, которое проникает внутрь корпусов автономных регистраторов, где расположены катушки системы бесконтактной зарядки, и наводит в этих катушках высокочастотный ток, который, будучи выпрямлен, используется для заряда аккумулятора, размещенного внутри корпуса автономного регистратора.
По окончании работ регистраторы 9 устанавливаются в стаканах 13 контейнера 1 так, чтобы цепи питания регистраторов оказывались разорванными за счет срабатывания расположенных в корпусах регистраторов 9 нормально-замкнутых герконов, при этом регистраторы 9 оказываются выключенными. В этом положении крышка 2 контейнера 1 может быть закрыта и закреплена на контейнере 1 посредством винтов 3, что обеспечивает удобство хранения и транспортировки. Размеры крышки 2 целесообразно подобрать таким образом, чтобы крышка фиксировала от перемещения регистраторы 9, установленные в стаканах 13. При этом прозрачное окно 4 крышки 2 позволяет наблюдать за индикаторами заряда батарей регистраторов 9 (в случае, если регистраторы снабжены такими индикаторами) в процессе длительного хранения без необходимости вскрытия контейнера и извлечения регистраторов, и принимать решения о подзарядке аккумуляторных батарей, подсоединяя контейнер 1 кабелем к источнику электроэнергии (на фиг 1, 2, 3 не показан) посредством разъема 6. Также следует отметить, что кнопка 15 включения/выключения системы бесконтактной зарядки аккумуляторных батарей при повторном нажатии обеспечивает выключение системы бесконтактной зарядки аккумуляторных батарей.
Предлагаемая конструкция устройства позволяет также при условии, что регистраторы оснащены системой Bluetooth, осуществлять считывание данных, записанных на внутренний накопитель каждого регистратора, путем размещения вблизи радиопрозрачного контейнера 1, устройства, обеспечивающего передачу информации по протоколу Bluetooth, например, ноутбука, имеющего, как правило, такое устройство в стандартной комплектации, что ускоряет и упрощает технологию работы с используемой системой.
Таким образом, заявляемое устройство позволяет осуществлять операции транспортировки, хранения, одновременной зарядки и контроля заряда встроенных аккумуляторов в процессе хранения и эксплуатации, считывания записанной информации, одновременной оптической синхронизацией регистраторов, что приводит к существенному сокращению времени подготовки регистраторов к работе, создает эксплуатационные преимущества.