CN201235931Y - 数字式舰船舵角发送器 - Google Patents

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周风余
李贻斌
王常顺
李峰
冯国瑞
韩耀振
潘为刚
单金明
王伟
陈景帅
朱天富
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Abstract

本实用新型提供了一种数字式舰船舵角发送器，包括舵机传动轴、齿轮组、电位器、信号调理电路、单片机、电源模块、通讯模块和标定按键，舵机传动轴的外端与舵机轴相连，内端与齿轮组相连，齿轮组的输出轴与电位器的输出轴相连，电位器的中间抽头与信号调理电路相连，信号调理电路的输出端连接到单片机的A/D转换引脚，通讯模块与单片机的串行口引脚连接，通讯模块的输出端与数字信号输出模块相连，标定按键与单片机的一个I/O口相连，电位器、信号调理电路、单片机和通讯模块均与电源模块电连接。本实用新型实现了舰船舵角发送器的数字化，能够进行数字化处理，设计合理、实用方便，检测稳定性好、精度高。

Description

数字式舰船舵角发送器
技术领域
本实用新型涉及一种数字式舰船舵角发送器，属于航海设备技术领域。
背景技术
近年来，随着造船业的发展，航海设备制造领域亟待发展。传统的舵角发送及接收显示设备都是采用笨重落后的交流或直流自整角机，指针式模拟显示，读数不直接且容易产生误差，而且当其它设备(如自动操舵仪等数字设备)需要接入此信号时，需要再进行数字化处理，极不方便且精度较低，影响了系统的整体控制性能。
发明内容
本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种检测稳定性好、实用方便的数字式舰船舵角发送器。
本实用新型的数字式舰船舵角发送器采用以下技术方案：
数字式舰船舵角发送器包括舵机传动轴、齿轮组、电位器、信号调理电路、单片机、电源模块、通讯模块和标定按键，舵机传动轴的外端与舵机轴相连，内端与齿轮组相连，齿轮组的输出轴与电位器的输出轴相连，电位器的中间抽头与信号调理电路相连，信号调理电路的输出端连接到单片机的A/D转换引脚，通讯模块与单片机的串行口引脚连接，通讯模块的输出端与数字信号输出模块相连，标定按键与单片机的一个I/O口相连，电位器、信号调理电路、单片机和通讯模块均与电源模块电连接。
本实用新型实现了舰船舵角发送器的数字化，能够进行数字化处理，设计合理、实用方便，检测稳定性好、精度高。
附图说明
图1是本实用新型数字式舰船舵角发送器的结构原理示意框图。
图2是舵角发送器中电位器的电压范围示意图。
图3是舵角运算流程图。
图4是本实用新型数字式舵角发送器的电气原理图。
图中：1、舵机传动轴，2、齿轮组，3、精密电位器，4、信号调理电路，5、标定按键，6、单片机，7、通讯模块，8、数字信号输出模块，9、电源模块。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的数字式舵角发送器由舵机传动轴1、齿轮组2、精密电位器3、信号调理电路4、单片机(MCU)6、电源模块9、通讯模块7和标定按键5等部分组成。舵机传动轴1的外端与舵机轴相连，内端与齿轮组2相连。齿轮组2的输出轴与精密电位器3的输出轴相连，齿轮组2的传动比为1:3。电位器的电源由电源模块9供给，其中间抽头与信号调理电路4相连，信号调理电路4的能源由电源模块9供给，调理电路4的输出连到单片机(MCU)6的A/D转换引脚上，转换成的数字量通过单片机6的串行口引脚连到通讯模块7，通讯模块7的输出端通过数据通讯线与数字信号输出模块8相连，标定按键5与单片机6的一个I/O口相连。电源模块9是将船上不标准的+24V(变化范围18V~40V)直流电源转变成系统需要的稳定电源，供系统其余模块使用。单片机(MCU)6采用ATMEL公司生产的微功耗高性能八位RISC结构单片机ATmega48，TQFP32紧凑型封装，内有4KB的Flash程序存储器、256B的EEPROM和512B的静态存储器。支持ISP串行下载方式，有可编程代码保护。ATmega48负责数据采集，标定和数据通讯，同时还要当作存储器存储一些需要掉电保存的信息。
图4给出了该数字式舵角发送器的电气原理图。
上述数字式舵角发送器的工作过程为：船舶舵机轴的转动带动舵角发送器的传动轴1，由于舵机的转动角较小，仅±45°，为了充分利用电位器3的量程，提高测量精度，舵机传动轴1通过齿轮组2连到精密电位器4的输出轴上，使精密电位器4的量程扩大到±135°。
精密电位器4的电压范围如图2所示，由于舵角向两个方向转动，因此定义2.5V处对应于0°舵角。当采用1:3的齿轮组2后，电位器4的输出电压范围由1.875V~2.5V~3.125V扩大到0.625V~2.5V~4.375V，大大提高了检测的稳定性。
精密电位器4的输出电压经信号调理电路4处理，送入单片机6的A/D输入口，由单片机6控制进行AD转换，变成与角度相对应的数字量。考虑到电位器4安装时，很难保证2.5V处刚好对应于0°舵角，为此在电路上设计了标定按键5，通过软件的配合，较好地的解决安装困难的问题。
数字式舵角发送器在初次上电或工作过一段时间出现角度偏差时，需要对其进行标定，具体方法如下：
控制舵机运动，当舵叶到达中间位置(0°)时，按下标定按键5，单片机6将此时的A/D转换结果存入内部E2PROM中；然后控制舵叶分别转到左30°和右30°位置时，按标定按键5将相应A/D转换结果也存入内部E2PROM中，标定完成。
在实际测量时，单片机6在得到AD值后，经过线性变换，就可得出当前的舵角值。舵角运算流程图如图3所示。
其中：
A—舵角值
ADM—舵0°点标定值
ADR—右舵30°点标定值
ADL—左舵30°点标定值
单片机6对舵角信号进行采集，并计算后得到的舵角值，单片机6按NMEA0183的数据格式($HBRUD，XX.X，X*XX，其意义分别为：公司信息及数据涵义HBRUD，舵角值XX.X，打舵方向X，校验值XX)，通过异步通讯口发到通讯模块7，通讯模块7对数据进行电平变换后，发送到数据总线上，供数字式舵角表或其它数字式仪器仪表使用。

Claims (1)

1.一种数字式舰船舵角发送器，包括舵机传动轴、齿轮组、电位器、信号调理电路、单片机、电源模块、通讯模块和标定按键，舵机传动轴的外端与舵机轴相连，内端与齿轮组相连，其特征是：齿轮组的输出轴与电位器的输出轴相连，电位器的中间抽头与信号调理电路相连，信号调理电路的输出端连接到单片机的A/D转换引脚，通讯模块与单片机的串行口引脚连接，通讯模块的输出端与数字信号输出模块相连，标定按键与单片机的一个I/O口相连，电位器、信号调理电路、单片机和通讯模块均与电源模块电连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102582814A (zh) * 2012-02-15 2012-07-18 北京海兰信数据科技股份有限公司 一种舵角传输装置及方法
CN102673767A (zh) * 2012-05-31 2012-09-19 宜昌航海仪器有限责任公司 一种带视频和电子罗经显示的舵角指示器

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