CN110058562A - 一种船舶航速信号转换扩展器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于船舶设备的技术领域，涉及一种船舶航速信号转换扩展器，完成将船舶计程仪提供的脉冲信号(或继电器触点开关信号)转换数字信号，并形成符合IMO颁布的NMEA0183语句供给需要的设备读取；也可以接收包含船速信息且符合IMO组织颁布的NMEA0183语句，解析语句中的船速信息，将其转换成符合标准的脉冲(或继电器触点开关)信号提供给需要的设备。本发明解决了现有的计程仪的信息提供方式难以适用于各种类型需要船速信号的设备，不便于船舶设备安装和维护的技术问题。
Description
技术领域
本发明属于船舶设备的技术领域，具体涉及一种船舶航速信号转换扩展器。
背景技术
船舶航行中船速无疑是非常重要的航信信息，因此IMO(国际海事组织)规范要求船舶必须配备至少一台计程仪，用以测量船舶的对水速度。计程仪通常以不同速率的脉冲信号(或继电器触点开关信号)来表示船速的高低，通常设计有100、200、400和800脉冲每节(1海里/小时)的速率。
船舶具有多种需要船速信息的设备，这些设备需要脉冲信号(或继电器触点开关信号)或者NMEA0183语句。然而现有的计程仪仅提供脉冲信号(或继电器触点开关信号)和NMEA0183语句中的一种。以上的信息提供方式难以适合各种类型需要船速信号的设备。此外，无论提供何种输出方式，均存在一个问题：输出端口的带负载能力不足以满足船舶众多设备的需要。
因此，亟需一种适用于各种类型需要船速信号的设备的船舶航速信号转换扩展器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种船舶航速信号转换扩展器，以解决现有的计程仪的信息提供方式难以适用于各种类型需要船速信号的设备，不便于船舶设备安装和维护的技术问题。
本发明提供了一种船舶航速信号转换扩展器，完成将船舶计程仪提供的脉冲信号(或继电器触点开关信号)转换数字信号，并形成符合IMO颁布的NMEA0183语句供给需要的设备读取；也可以接收包含船速信息且符合IMO组织颁布的NMEA0183语句，解析语句中的船速信息，将其转换成符合标准的脉冲(或继电器触点开关)信号提供给需要的设备。
本发明的技术解决方案如下：
一种船舶航速信号转换扩展器，所述的船舶航速信号转换扩展器包括多功能输入电路、功能选择电路、脉冲速率选择电路、继电器触点输出电路、RS422信息扩展输出电路、单片机核心电路和电源电路，其中：所述多功能输入电路与单片机核心电路连接，包括输入端、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、输入电路电源VCC1、继电器RL1、光耦合器OPC1……；
所述功能选择电路由2位DIP开关组成，分别是第一位功能选择电路DIP开关和第二位功能选择电路DIP开关，共有四种逻辑状态；其中的三种状态分别为接收脉冲信号、继电器触点信号转换成NMEA0183语句或接收NMEA0183语句转换成脉冲信号，另外一种状态是保留；
所述脉冲速率选择电路由2位DIP开关构成，包括第一位脉冲速率选择电路DIP开关和第二位脉冲速率选择电路DIP开关，共有4种逻辑状态；4种逻辑状态分别为接收或输出的脉冲信号，对应继电器触点信号的速率是100、200、400或800脉冲每节；
所述继电器触点输出电路与单片机核心电路连接，在功能选择电路处于接收NMEA0183语句转换成脉冲信号和继电器触点信号输出的功能时，对外输出继电器的常开和常闭触点信号；
所述RS422信息扩展输出电路与单片机核心电路连接，所述RS422信息扩展输出电路将需要输出的NMEA0183语句转换成RS422标准，并扩展成8路输出，以满足船舶多台设备对该信号的需要；
所述单片机核心电路是所述船舶航速信号转换扩展器的核心单元，用于区分功能、处理和计算信息和输出信息；
所述电源电路通过所述功能选择电路与所述脉冲速率选择电路与所述单片机核心电路连接，所述电源电路用以将24V船电转换成单片机及外围电路使用的电源，抑制电源本身的干扰。
本发明的效果和益处是：本发明为船舶仪器，在船舶固定安装，结构设计简单，操作方便，使用可靠性较高。可方便实现计程信号的转换，极大地提高了船舶设备使用的适应性。
附图说明
图1为本发明实施例中提供的船舶航速信号转换扩展器的结构示意图。
图中：1多功能输入电路；2功能选择电路；3脉冲速率选择电路；4继电器触点输出电路；5RS422信息扩展输出电路；6单片机核心电路；7电源电路。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
应当了解，所附附图并非按比例地绘制，而仅是为了说明本发明的基本原理的各种特征的适当简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
在所附多个附图中，同样的或等同的部件(元素)以相同的附图标记标引。
图1为本发明实施例中提供的船舶航速信号转换扩展器的结构示意图。参见图1，在本实施例中，提供了一种船舶航速信号转换扩展器，包括多功能输入电路1、功能选择电路2、脉冲速率选择电路3、继电器触点输出电路4、RS422信息扩展输出电路5、单片机核心电路6和电源电路7。
多功能输入电路1具有独特的功能，除了可以接受其它船舶设备提供的NMEA0183语句，也可以接收脉冲信号或继电器触点信号，并通过光电隔离方式接收输入信息，极大地提高了本发明的抗电磁干扰能力。该电路可以实现接收有源脉冲信号和船舶设备主动发出的NMEA0183语句。本发明对继电器触点信号的接收是通过启动本发明自身的继电器，通过继电器的双刀双掷开关将输入端的一端连接本机的工作电源，将输入端的一端连接本机工作电源的地的方式实现对继电器触点信号的正确接收。通过设计使用继电器，使得多功能输入电路可以满足多种输入的要求。
功能选择电路2由2位DIP开关构成，共有4种逻辑状态，其中的3种状态分别负责选择本发明是处于接收脉冲信号、继电器触点信号转换成NMEA0183语句，或接收NMEA0183语句转换成脉冲信号等不同的功能。功能选择电路的功能表如下表1所示。
| DIP第2位 | DIP第1位 | 功能 |
| OFF | OFF | 接收脉冲信号 |
| OFF | ON | 接收继电器触点信号 |
| ON | OFF | 接收NMEA0183语句 |
| ON | ON | 保留 |
脉冲速率选择电路3由2位DIP开关构成，共有4种逻辑状态分别确定接收或输出的脉冲信号和继电器触点信号的速率是100、200、400或800脉冲每节。脉冲速率选择电路的功能表如下表2所示。
| DIP第2位 | DIP第1位 | 脉冲速率 |
| OFF | OFF | 100 |
| OFF | ON | 200 |
| ON | OFF | 400 |
| ON | ON | 800 |
继电器触点输出电路4是在功能选择电路处于接收NMEA0183语句转换成脉冲信号和继电器触点信号输出的功能时，对外输出继电器的常开和常闭触点信号。
RS422信息扩展输出电路5是将需要输出的NMEA0183语句转换成RS422标准，并扩展成8路输出，以满足船舶多台设备对该信号的需要。
单片机核心电路6是本发明的核心单元，负责区分功能、处理和计算信息和输出信息。
电源电路7负责将24V船电转换成单片机及外围电路使用的电源，并抑制电源本身的干扰。
使用本发明实施例中提供的船舶航速信号转换扩展器之前，操作者根据船舶仪器特点通过功能选择电路2确定本发明的船舶航速信号转换扩展器使用功能。
用作脉冲信号转换成NMEA0183语句时，先设置脉冲速率选择电路3，确定使用的脉冲速率。之后，将脉冲信号连接至多功能输入电路1的正输入IN+和负输入IN-；将需要信号的设备连接至RS422信息扩展输出电路5。单片机核心电路6收到多功能输入电路1的脉冲信号后，按照脉冲速率对信号进行计算，得到结果后形成NMEA0183语句并扩展成多路RS422信号输出，以满足船舶多台设备对信号的需要。
用作继电器触点信号转换成NMEA0183语句时，先设置脉冲速率选择电路3，确定使用的脉冲速率。之后，将继电器触点信号连接至多功能输入电路1的正输入IN+和负输入IN-；将需要信号的设备连接至RS422信息扩展输出电路5。由于继电器触点信号仅为开关信号，不含有驱动其它电路的能量，故需要单片机核心电路6启动多功能输入电路1的第一继电器RL1特别地为输入电路增加驱动。当继电器触点常开时，多功能输入电路1输出低电平给单片机核心电路6；当继电器触点闭合时，多功能输入电路1输出高电平给单片机核心电路6。单片机核心电路6收到多功能输入电路1的继电器触点信号后，按照脉冲速率对继电器触点信号进行计算，得到结果后形成NMEA0183语句并扩展成8路RS422信号输出，以满足船舶多台设备对信号的需要。
用作NMEA0183信号转换成脉冲信号或继电器触点信号时，先设置脉冲速率选择电路3，确定使用的脉冲速率。之后，将NMEA0183信号连接至多功能输入电路(1)的正输入IN+和负输入IN-；将需要信号的设备连接至继电器触点输出电路4或脉冲输出电路。单片机核心电路6收到多功能输入电路1的NMEA0183信号后，对NMEA0183语句进行解析，提取船速数据后，按照脉冲速率对数据进行计算，转换成脉冲间隔序列，驱动第二继电器RL2输出触点信号，同时输出脉冲信号，以满足船舶多台设备对不同信号的需要。
以上示例性实施方式所呈现的描述仅用以说明本发明的技术方案，并不想要成为毫无遗漏的，也不想要把本发明限制为所描述的精确形式。显然，本领域的普通技术人员根据上述教导做出很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方式并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员便于理解、实现并利用本发明的各种示例性实施方式及其各种选择形式和修改形式。本发明的保护范围意在由所附权利要求书及其等效形式所限定。
Claims (1)
1.一种船舶航速信号转换扩展器，其特征在于，所述的船舶航速信号转换扩展器包括多功能输入电路(1)、功能选择电路(2)、脉冲速率选择电路(3)、继电器触点输出电路(4)、RS422信息扩展输出电路(5)、单片机核心电路(6)和电源电路(7)，其中：
所述多功能输入电路(1)与单片机核心电路(6)连接，包括输入端、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、输入电路电源VCC1、继电器RL1、光耦合器OPC1……；
所述功能选择电路(2)由2位DIP开关组成，分别是第一位功能选择电路DIP开关和第二位功能选择电路DIP开关，共有四种逻辑状态；其中的三种状态分别为接收脉冲信号、继电器触点信号转换成NMEA0183语句或接收NMEA0183语句转换成脉冲信号，另外一种状态是保留；
所述脉冲速率选择电路(3)由2位DIP开关构成，包括第一位脉冲速率选择电路DIP开关和第二位脉冲速率选择电路DIP开关，共有4种逻辑状态；4种逻辑状态分别为接收或输出的脉冲信号，对应继电器触点信号的速率是100、200、400或800脉冲每节；
所述继电器触点输出电路(4)与单片机核心电路(6)连接，在功能选择电路(2)处于接收NMEA0183语句转换成脉冲信号和继电器触点信号输出的功能时，对外输出继电器的常开和常闭触点信号；
所述RS422信息扩展输出电路(5)与单片机核心电路(6)连接，所述RS422信息扩展输出电路(5)将需要输出的NMEA0183语句转换成RS422标准，并扩展成8路输出，以满足船舶多台设备对该信号的需要；
所述单片机核心电路(6)是所述船舶航速信号转换扩展器的核心单元，用于区分功能、处理和计算信息和输出信息；
所述电源电路(7)通过所述功能选择电路(2)与所述脉冲速率选择电路(3)与所述单片机核心电路(6)连接，所述电源电路(7)用以将24V船电转换成单片机及外围电路使用的电源，抑制电源本身的干扰。
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