CN103057686B - 一种电传操舵系统 - Google Patents

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徐红
刘恒鹏
方如波
张嘉林
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Abstract

本发明涉及操舵系统领域，尤其涉及一种具有回馈力的电传操舵系统，其特征在于，包括：舵盘，其连接有一转向轴，所述转向轴末端与光电编码器和第一无刷电机啮合连接；单片机，其接收光电编码器输出的脉冲，并通过驱动模块控制第一无刷电机和第二无刷电机的转速；其中，所述第二无刷电机与液压转向器连接，所述液压转向器通过控制油缸的进油量实现舵叶的转动，所述第一无刷电机将舵叶的转动角度反馈到所述舵盘。本发明所述的电传操舵系统能精确控制舵叶转动，驾驶人员能实际感知舵角大小，机械故障率小。

Description

一种电传操舵系统
技术领域
本发明涉及操舵系统领域，尤其涉及一种具有回馈力的电传操舵系统。
背景技术
传统的船只操舵系统是机械全液压式的，采用液压操纵器操纵，控制液压油来操纵舵机舱内舵机装置上的受动器，由受动器来改变油泵的供油方向，使柱塞缸里的柱塞进行伸缩，舵叶转动，船只转向。传统的操舵系统缺点在于安装比较复杂，液压油管路较多。一旦发生机械故障，如受动器轴心卡死等情况时，舵叶将会不受控制一直转动，直至转至最大舵角，此时船只因舵角过大，面临翻船的危险。
发明内容
针对上述技术问题，本发明设计开发了一种电传操舵系统，目的在于设计出一款能精确控制舵叶转动，驾驶人员能实际感知舵角大小，机械故障率小的电传操舵系统。
本发明提供的技术方案为：
一种电传操舵系统，包括：
舵盘，其连接有一转向轴，所述转向轴末端与光电编码器和第一无刷电机啮合连接；
单片机，其接收光电编码器输出的脉冲，并通过驱动模块控制第一无刷电机和第二无刷电机的转速；
其中，所述第二无刷电机与液压转向器连接，所述液压转向器通过控制油缸的进油量实现舵叶的转动，所述第一无刷电机将舵叶的转动角度反馈到所述舵盘。
优选的是，所述的电传操舵系统中，所述单片机内设置有一控制模块，所述控制模块判断舵叶的转动角度并将其反馈到所述第一无刷电机，所述第一无刷电机对所述舵盘施加回馈力。
优选的是，所述的电传操舵系统中，所述第一无刷电机通过电机齿轮与所述舵盘转向轴末端的舵盘齿轮啮合连接。
优选的是，所述的电传操舵系统中，当舵盘旋转时，通过舵盘齿轮和光电编码器齿轮带动所述光电编码器旋转。
优选的是，所述的电传操舵系统中，所述单片机根据单位时间内接收到的所述光电编码器输出的脉冲的数量对第一无刷电机和第二无刷电机进行不同转速的驱动。
优选的是，所述的电传操舵系统中，所述第二无刷电机为无刷减速电机。
本发明所述的电传操舵系统中，单片机内的控制模块判断舵叶的转动角度并将其反馈到所述第一无刷电机，所述第一无刷电机通过电机齿轮与所述舵盘转向轴末端的舵盘齿轮间的相互作用对所述舵盘施加回馈力，第一无刷电机的设置有利于驾驶人员在驾驶船舶时不需要看自动操舵仪就能判断实际舵角的大小与方向，从而控制船舶的方向，降低事故发生的概率。
附图说明
图1是本发明所述的电传操舵系统示意图；
图2是本发明所述的电传操舵系统硬件电路原理框图；
图3是本发明所述的电传操舵系统主要部分剖面图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本发明提供一种电传操舵系统，包括：
舵盘1，其连接有一转向轴3，所述转向轴末端与光电编码器4和第一无刷电机5啮合连接；
单片机2，其接收光电编码器输出的脉冲，并通过驱动模块控制第一无刷电机和第二无刷电机6的转速；
其中，所述第二无刷电机与液压转向器7连接，所述液压转向器通过控制油缸8的进油量实现舵叶9的转动，所述第一无刷电机将舵叶的转动角度反馈到所述舵盘。
所述的电传操舵系统中，所述单片机内设置有一控制模块，所述控制模块判断舵叶的转动角度并将其反馈到所述第一无刷电机，所述第一无刷电机对所述舵盘施加回馈力。
所述的电传操舵系统中，所述第一无刷电机通过电机齿轮与所述舵盘转向轴末端的舵盘齿轮啮合连接。
所述的电传操舵系统中，当舵盘旋转时，通过舵盘齿轮和光电编码器齿轮带动所述光电编码器旋转。
所述的电传操舵系统中，所述单片机根据单位时间内接收到的所述光电编码器输出的脉冲的数量对第一无刷电机和第二无刷电机进行不同转速的驱动。
所述的电传操舵系统中，所述第二无刷电机为无刷减速电机。
本发明所述的电传操舵系统中，当船舶处于自动舵控制状态时，电传操舵系统不对船舶起任何操舵作用。当船舶驾驶员转动舵盘进行转向时，舵盘齿轮带动光电编码器齿轮转动，从而带动光电编码器进行旋转，光电编码器向单片机输出脉冲，所述单片机为ARM7单片机。光电编码器转得越快，单位时间内输出的脉冲也就越多，单片机根据单位时间内脉冲的数量对无刷电机和无刷减速电机进行不同转速的驱动，无刷减速电机带动液压转向器控制油缸的进油量，实现舵叶的转动。当光电编码器转得越快时，单片机内的控制模块判断舵叶的转动角度并将其反馈到所述第一无刷电机，第一无刷电机通过电机齿轮和舵盘齿轮的作用施加给舵盘的回馈力也就越大，驾驶员根据感知到的回馈力的大小和方向调整舵盘的转向，而不需要看自动操舵仪，从而避免因驾驶员反应时间滞后可能带来的危险。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.一种电传操舵系统，包括：舵盘，其连接有一转向轴，所述转向轴末端与光电编码器啮合连接，其特征在于，还包括：第一无刷电机，所述转向轴末端还与所述第一无刷电机啮合连接；单片机，其接收光电编码器输出的脉冲，并通过驱动模块控制第一无刷电机和第二无刷电机的转速；其中，所述第二无刷电机与液压转向器连接，所述液压转向器通过控制油缸的进油量实现舵叶的转动，所述第一无刷电机将舵叶的转动角度反馈到所述舵盘。
2.如权利要求1所述的电传操舵系统，其特征在于，所述单片机内设置有一控制模块，所述控制模块判断舵叶的转动角度并将其反馈到所述第一无刷电机，所述第一无刷电机对所述舵盘施加回馈力。
3.如权利要求2所述的电传操舵系统，其特征在于，所述第一无刷电机通过电机齿轮与所述舵盘转向轴末端的舵盘齿轮啮合连接。
4.如权利要求1所述的电传操舵系统，其特征在于，当舵盘旋转时，通过舵盘齿轮和光电编码器齿轮带动所述光电编码器旋转。
5.如权利要求1所述的电传操舵系统，其特征在于，所述单片机根据单位时间内接收到的所述光电编码器输出的脉冲的数量对第一无刷电机和第二无刷电机进行不同转速的驱动。
6.如权利要求1所述的电传操舵系统，其特征在于，所述第二无刷电机为无刷减速电机。
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