CN207663277U - 推进器控制装置与推进器控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种推进器控制装置与系统，具体包括至少2个推进控制组件，电流反馈电路以及控制器，推进控制组件包括并联的调速电路和换向电路，推进控制组件的数量与外部待控制推进器数量相同，控制器接收外部控制指令以及电流反馈电路反馈回的各待推进器的电流信号，并且根据控制指令以及各待推进器的电流信号输出控制信号至推进控制组件，推进控制组件中调速电路用于调节外部推进器的速度，换向电路用于调节外部推进器转向。整个装置中，包括多个推进控制组件，单个推进控制组件与单个待控制推进器连接，从而实现对多个推进器的控制，并且能够实现每个推进器速度与转向的双重单独控制，功能多样，给用户带来便利。
Description
技术领域
本实用新型涉及自动化控制技术领域，特别是涉及推进器控制装置与推进器控制系统。
背景技术
推进器控制电路常见于动力推进系统，如水面船只、平台，水下机器人、运动平台以及陆上电机驱动行走平台的推进系统、定位系统。
目前常见的推进器控制电路只是作为一种指令执行终端，缺乏综合的智能化控制手段，往往需要众多传感器进行辅助，普通推进器控制电路只能控制一台推进器，功能单一，只作为动作执行机构。
实用新型内容
基于此，有必要针对传统推进器控制电路只能控制单台推进器且功能单一的问题，提供一种功能多样的推进器控制装置与推进器控制系统。
一种推进器控制装置，包括至少2个推进控制组件，电流反馈电路以及接收外部控制指令和电流反馈电路反馈的电流信号、并输出控制信号的控制器，推进控制组件包括并联的调速电路和换向电路，推进控制组件的数量与外部待控制推进器数量相同；
各推进控制组件分别与控制器连接，单个推进控制组件与单个外部待控制推进器连接，电流反馈电路的输入端分别与各外部待控制推进器连接，电流反馈电路的输出端与控制器连接。
本实用新型推进器控制装置，包括至少2个推进控制组件，电流反馈电路以及控制器，推进控制组件包括并联的调速电路和换向电路，推进控制组件的数量与外部待控制推进器数量相同，控制器接收外部控制指令以及电流反馈电路反馈回的各待推进器的电流信号，并且根据控制指令以及各待推进器的电流信号输出控制信号至推进控制组件，推进控制组件中调速电路用于调节外部推进器的速度，换向电路用于调节外部推进器转向。整个装置中，包括多个推进控制组件，单个推进控制组件与单个待控制推进器连接，从而实现对多个推进器的控制，并且能够实现每个推进器速度与转向的双重单独控制，功能多样，给用户带来便利。
另，本实用新型还提供一种推进器控制系统，包括至少2个推进器和如上述的推进器控制装置，推进器与推进器控制装置中推进控制组件连接，推进器控制装置中电流反馈电路与推进器连接。
本实用新型推进器控制系统包括，至少2个推进器和如上述的推进器控制装置，推进器控制装置中包括多个推进控制组件，单个推进控制组件与单个待控制推进器连接，从而实现对多个推进器的控制，并且能够实现每个推进器速度与转向的双重单独控制，功能多样，给用户带来便利。
附图说明
图1为本实用新型推进器控制装置第一个实施例的机构示意图；
图2为本实用新型推进器控制装置第二个实施例的机构示意图；
图3为本实用新型推进器控制装置其中一个实施例中隔离电路的电路原理示意图；
图4为本实用新型推进器控制装置其中一个实施例中换向电路的电路原理示意图；
图5为本实用新型推进器控制装置其中一个实施例中调速电路的电路原理示意图；
图6为本实用新型推进器控制装置其中一个实施例中电信号转换电路的电路原理示意图；
图7为本实用新型推进器控制装置其中一个实施例中电流传感电路的电路原理示意图；
图8为本实用新型推进器控制系统其中一个实施例的结构示意图；
图9为本实用新型推进器控制系统其中一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种推进器控制装置，包括至少2个推进控制组件100，电流反馈电路200以及接收外部控制指令和电流反馈电路200反馈的电流信号、并输出控制信号的控制器300，推进控制组件100包括并联的调速电路120和换向电路140，推进控制组件100的数量与外部待控制推进器数量相同；
各推进控制组件100分别与控制器300连接，单个推进控制组件100与单个外部待控制推进器连接，电流反馈电路200的输入端分别与各外部待控制推进器连接，电流反馈电路200的输出端与控制器300连接。
推进控制组件100用于接收控制器300的控制信号控制外部待控制推进器，推进控制组件100包括调速电路120和换向电路140，调速电路120用于调整、控制外部推进器转速，换向电路140用于接收控制器300的控制信号，控制外部推进器转向，即控制推进器中驱动部件正转或反转，例如控制步进电机正转或反转。具体来说，调速电路120可以包括PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)调速电路，脉冲宽度调制是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。在实际应用中，可以是控制器300输出PWM信号至调速电路 120，PWM调速电路进行信号调理，并输出至外部推进器。
电流反馈电路200用于采集外部推进器中电流信号，并将采集的电流信号反馈至控制器300。具体来说，电流反馈电路200是针对每个外部推进器单独采集的，即能够准确采集每个外部推进器中电流信号，并且反馈至控制器300。非必要的，电流反馈电路200包括相互连接的电流传感电路和电信号转换电路，电流传感电路用于采集电流数据，电信号转换电路用于将电流传感电路采集到的电流数据转换为控制器300能够识别、处理的电信号，电信号转换电路具体可以是模数转换电路，即将模拟信号转换为数字信号，以便控制器300进行下一步处理。更进一步来说，电流反馈电路200可以是多通道的电流反馈电路，并且其拥有的通道数量与外部推进器的数量相同，即每一路通道用于采集、反馈一个推进器的电流数据，确保电流反馈数据的准确采集。
控制器300用于接收外部控制指令和电流反馈电路200反馈的电流信号，输出控制信号至推进控制组件100。外部控制指令可以是外部终端通过无线或有线方式发送过来的，例如可以是外部上位机通过RS485总线发送过来的控制指令，还可以是外部具有无线功能的智能终端远程发送的控制指令。这些控制指令可以是简单的启动、停止、正转、反转、加速以及减速等。控制器300一方面接收外部控制指令，另一方面还要接收电流反馈电路200反馈的推进器电流信号，基于这两个方面的信号控制器300输出控制信号至推进控制组件100。具体来说，控制器300内可以存储有控制指令-电流信号-控制信号三者对应关系列表，控制器300可以基于查表的方式获取当前需要输出的控制信号，这个过程中无需重新编写控制程序。
本实用新型推进器控制装置，包括至少2个推进控制组件100，电流反馈电路200以及控制器300，推进控制组件100包括并联的调速电路120和换向电路 140，推进控制组件100的数量与外部待控制推进器数量相同，控制器300接收外部控制指令以及电流反馈电路200反馈回的各待控制推进器的电流信号，并且根据控制指令以及各待控制推进器的电流信号输出控制信号至推进控制组件 100，推进控制组件100中调速电路120用于调节外部推进器的速度，换向电路 140用于调节外部推进器转向。整个装置中，包括多个推进控制组件100，单个推进控制组件100与单个待控制推进器连接，从而实现对多个推进器的控制，并且能够实现每个推进器速度与转向的双重单独控制，功能多样，给用户带来便利。
如图2所示，在其中一个实施例中，推进器控制装置还包括第一信号隔离电路400和第二信号隔离电路500，控制器300通过第一信号隔离电路400接收外部控制指令，各推进控制组件100分别通过第二信号隔离电路500与控制器 300连接。
第一信号隔离电路400和第二信号隔离电路500均用于信号隔离，避免外部环境噪音信号干扰整个推进器控制装置中正常传输的信号。具体来说，第一信号隔离电路400用于隔离外部终端发送至控制器300的信号与外部环境中存在的其他噪音信号，例如外部终端发送至其他设备(器件)的信号；第二信号隔离电路500用于隔离多个推进控制组件100之间的信号，避免多个推进控制组件100之间信号相互影响。更进一步来说，第一信号隔离电路400和第二信号隔离电路500均可以为光耦隔离电路。
如图2所示，在其中一个实施例中，推进器控制装置还包括电源隔离电路 600，控制器300通过电源隔离电路600与外部电源连接。
电源隔离电路600用于隔离外部高压电源与传输至控制器300的电源。非必要的，电源隔离电路600还用于降压，即将外部高压降低至符合控制器300 需求的电压，例如可以将外部24伏特电压降低至5伏特，即电源隔离电路600 为24伏特转5伏特的电源隔离电路600。更进一步来说，如图3所示，电源隔离电路600包括一块PS2701A芯片、两个分压电阻，其中，PS2701A芯片有用 4个引脚，1号引脚与第一分压电阻R13连接，输出5伏特电压；3号引脚与第二分压电阻R30连接，接收外部24伏特电压；4号引脚接地。
在其中一个实施例中，换向电路140包括4通道半桥芯片。
下面将结合图4，详细说明一般4通道半桥芯片的结构。在图4中，换向电路140包括一块SN754410芯片、电阻R47、两个电阻R48、两个电阻R49、三极管VT1、三极管VT2、电容C24和电容C28，在芯片SN754410上包括有使能引脚1，2EN、使能引脚3，4EN、1A、1Y、2A、2Y、3A、3Y、4A、4Y、 VCC1、VCC2以及4个接地引脚GND，1，2EN引脚与3，4EN引脚连接，1， 2EN引脚还R47电阻与外部5V电源连接，1A引脚通过电阻R48与三极管VT1 的1号端口连接，三极管VT1的3号端口分别与另一个电阻R48以及2A引脚连接，三极管VT1的2号端口接地，4A引脚分别与R49电阻以及三极管VT2 的3号端口连接，3A引脚通过另一个R49电阻与三极管VT2的1号端口连接，三极管VT2的2号端口接地，电源引脚VCC1和VCC2分别通过电容C24和电容C28接地。在整个换向电路140运行过程中，内部4路半桥驱动器成对使用，即1、2驱动器通过1、2EN来控制使能，3、4驱动器通过3、4EN来控制使能，在驱动器已使能的情况下，当1A引脚为高电平，2A引脚为低电平时，电流通过1Y引脚从驱动器1流向驱动器2的2Y脚，反之，1A引脚为低电平，2A引脚为高电平时，电流以相反的方向流动；3、4号驱动器原理相同。
如图5所示，具体来说，调速电路120可以包括一块N23控制器300、电容C20、电容C21、二极管VD13，N23控制器300IN-引脚与外部2.5伏特电源连接，并且通过电容C20接地，IN+引脚接收外部PWM S1信号，VEE引脚分别接地、与电容C2的一端1以及二极管VD13正极连接，VCC引脚与外部12 伏特电源以及电容C21的另一端连接，OUT引脚与二极管VD13负极连接输出 PWM OUT信号。
如图6所示，具体来说，电信号转换电路包括AD7997芯片、电容C32、电容C33、电阻R29、电阻R28以及电阻R45，电容C32与电容C33的一端接地，另一端连接于AD7997芯片的VDD引脚，电阻R29、电阻R28以及电阻R45 分别与AD7997芯片的SCL引脚、SDA引脚以及BUSY引脚连接，AD7997芯片其他引脚关系可以参见图6。
如图7所示，具体来说，电流传感电路包括ACS712芯片、电容C4、电容 C3、保险丝F1，在ACS712芯片中I+引脚通过保险丝F1与外部高压电源输入端连接，I-引脚与外部高压电源输出端连接，VCC引脚连接5伏特电源，VOUT 引脚接收输入的模数信号，FILT引脚通过电容C4与GND引脚连接，GND引脚接地。
如图8所示，一种推进器控制系统，包括至少2个推进器以及如上述的推进器控制装置，推进器与推进器控制装置中推进控制组件连接，推进器控制装置中电流反馈电路与推进器连接。
本实用新型推进器控制系统包括，至少2个推进器和如上述的推进器控制装置，推进器控制装置中包括多个推进控制组件，单个推进控制组件与单个待控制推进器连接，从而实现对多个推进器的控制，并且能够实现每个推进器速度与转向的双重单独控制，功能多样，给用户带来便利。
如图9所示，在其中一个实施例中，推进器控制系统还包括上位机，上位机通过RS485总线与推进器控制装置中控制器连接。
如图9所示，在其中一个实施例中，推进器控制装置的数量为多个。
上述推进器控制系统可使用RS-485总线方式进行扩展使用，控制器内部使用单字节地址识别码，总线理论上上位机可挂接255块推进器控制装置，每推进器控制装置可接7台推进器，即在应用中最多可控制1785台推进器，这样上位机可独立控制每一台推进器，也可分组控制，也可以采用广播通信方式同时控制所有的推进器。
上述推进器控制系统便的实现对上位机控制指令的分析，控制响应周期的设定，负载自适应调整，其中推进器控制装置可同时控制多台(例如7台)推进器的换向、调速，多个推进器控制电路可接入总线扩展，采用RS-485通信模式易于集成远程综合控制，最多可扩展集成控制1785台推进器，具备电流反馈告警，信号全隔离。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种推进器控制装置，其特征在于，包括至少2个推进控制组件，电流反馈电路以及接收外部控制指令和电流反馈电路反馈的电流信号、并输出控制信号的控制器，所述推进控制组件包括并联的调速电路和换向电路，所述推进控制组件的数量与外部待控制推进器数量相同；
各所述推进控制组件分别与所述控制器连接，单个所述推进控制组件与单个所述外部待控制推进器连接，所述电流反馈电路的输入端分别与各所述外部待控制推进器连接，所述电流反馈电路的输出端与所述控制器连接。
2.根据权利要求1所述的推进器控制装置，其特征在于，还包括第一信号隔离电路和第二信号隔离电路，所述控制器通过所述第一信号隔离电路接收所述外部控制指令，各所述推进控制组件分别通过所述第二信号隔离电路与所述控制器连接。
3.根据权利要求1所述的推进器控制装置，其特征在于，还包括电源隔离电路，所述控制器通过所述电源隔离电路与外部电源连接。
4.根据权利要求3所述的推进器控制装置，其特征在于，所述电源隔离电路包括将外部第一电压转换为第二电压输出至所述控制器的电源隔离电路，所述第一电压大于所述第二电压。
5.根据权利要求1所述的推进器控制装置，其特征在于，所述电流反馈电路包括相互连接的电流传感电路和电信号转换电路，所述电流传感电路分别与单个所述外部待控制推进器连接，所述电信号转换电路与所述控制器连接。
6.根据权利要求1所述的推进器控制装置，其特征在于，所述调速电路包括PWM调速电路。
7.根据权利要求1所述的推进器控制装置，其特征在于，所述换向电路包括4通道半桥芯片。
8.一种推进器控制系统，其特征在于，包括至少2个推进器以及如权利要求1-7任意一项所述的推进器控制装置，所述推进器与所述推进器控制装置中推进控制组件连接，所述推进器控制装置中电流反馈电路与所述推进器连接。
9.根据权利要求8所述的推进器控制系统，其特征在于，还包括上位机，所述上位机通过RS485总线与所述推进器控制装置中控制器连接。
10.根据权利要求8所述的推进器控制系统，其特征在于，所述推进器控制装置的数量为多个。
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|---|---|---|---|---|
| CN113460280A (zh) * | 2021-07-21 | 2021-10-01 | 上海外高桥造船有限公司 | 一种用于fpso的推进器及其控制系统、fpso |
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