專利名稱：數(shù)字式艦船舵角發(fā)送器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種數(shù)字式艦船舵角發(fā)送器，屬于航海設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，隨著造船業(yè)的發(fā)展，航海設(shè)備制造領(lǐng)域亟待發(fā)展。傳統(tǒng)的舵角發(fā)送及接收顯示 設(shè)備都是采用笨重落后的交流或直流自整角機，指針式模擬顯示，讀數(shù)不直接且容易產(chǎn)生誤 差，而且當(dāng)其它設(shè)備(如自動操舵儀等數(shù)字設(shè)備)需要接入此信號時，需要再進行數(shù)字化處 理，極不方便且精度較低，影響了系統(tǒng)的整體控制性能。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種檢測穩(wěn)定性好、實用方便的數(shù)字式艦船舵
角發(fā)送器o
本實用新型的數(shù)字式艦船舵角發(fā)送器采用以下技術(shù)方案
數(shù)字式艦船舵角發(fā)送器包括舵機傳動軸、齒輪組、電位器、信號調(diào)理電路、單片機、電 源模塊、通訊模塊和標(biāo)定按鍵，舵機傳動軸的外端與舵機軸相連，內(nèi)端與齒輪組相連，齒輪 組的輸出軸與電位器的輸出軸相連，電位器的中間抽頭與信號調(diào)理電路相連，信號調(diào)理電路 的輸出端連接到單片機的A/D轉(zhuǎn)換引腳，通訊模塊與單片機的串行口引腳連接，通訊模塊的 輸出端與數(shù)字信號輸出模塊相連，標(biāo)定按鍵與單片機的一個I/O 口相連，電位器、信號調(diào)理
電路、單片機和通訊模塊均與電源模塊電連接。
本實用新型實現(xiàn)了艦船舵角發(fā)送器的數(shù)字化，能夠進行數(shù)字化處理，設(shè)計合理、實用方 便，檢測穩(wěn)定性好、精度高。

圖1是本實用新型數(shù)字式艦船舵角發(fā)送器的結(jié)構(gòu)原理示意框圖。
圖2是舵角發(fā)送器中電位器的電壓范圍示意圖。 圖3是舵角運算流程圖。
圖4是本實用新型數(shù)字式舵角發(fā)送器的電氣原理圖。
圖中1、舵機傳動軸，2、齒輪組，3、精密電位器，4、信號調(diào)理電路，5、標(biāo)定按鍵， 6、單片機，7、通訊模塊，8、數(shù)字信號輸出模塊，9、電源模塊。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型的數(shù)字式舵角發(fā)送器由舵機傳動軸1、齒輪組2、精密電位器3、 信號調(diào)理電路4、單片機(MCU) 6、電源模塊9、通訊模塊7和標(biāo)定按鍵5等部分組成。舵機 傳動軸1的外端與舵機軸相連，內(nèi)端與齒輪組2相連。齒輪組2的輸出軸與精密電位器3的 輸出軸相連，齒輪組2的傳動比為1:3。電位器的電源由電源模塊9供給，其中間抽頭與信 號調(diào)理電路4相連，信號調(diào)理電路4的能源由電源模塊9供給，調(diào)理電路4的輸出連到單片 機(MCU) 6的A/D轉(zhuǎn)換引腳上，轉(zhuǎn)換成的數(shù)字量通過單片機6的串行口引腳連到通訊模塊7， 通訊模塊7的輸出端通過數(shù)據(jù)通訊線與數(shù)字信號輸出模塊8相連，標(biāo)定按鍵5與單片機6的 一個I/O 口相連。電源模塊9是將船上不標(biāo)準(zhǔn)的+24V (變化范圍18V 40V)直流電源轉(zhuǎn)變成 系統(tǒng)需要的穩(wěn)定電源，供系統(tǒng)其余模塊使用。單片機(MCU) 6采用ATMEL公司生產(chǎn)的微功耗高性能八位RISC結(jié)構(gòu)單片機ATmega48， TQFP32緊湊型封裝，內(nèi)有4KB的Flash程序存儲器、 256B的EEPR0M和512B的靜態(tài)存儲器。支持ISP串行下載方式，有可編程代碼保護。ATmega48 負責(zé)數(shù)據(jù)采集，標(biāo)定和數(shù)據(jù)通訊，同時還要當(dāng)作存儲器存儲一些需要掉電保存的信息。 圖4給出了該數(shù)字式舵角發(fā)送器的電氣原理圖。
上述數(shù)字式舵角發(fā)送器的工作過程為船舶舵機軸的轉(zhuǎn)動帶動舵角發(fā)送器的傳動軸1, 由于舵機的轉(zhuǎn)動角較小，僅±45° ,為了充分利用電位器3的量程，提高測量精度，舵機傳動 軸1通過齒輪組2連到精密電位器4的輸出軸上，使精密電位器4的量程擴大到±135° 。
精密電位器4的電壓范圍如圖2所示，由于舵角向兩個方向轉(zhuǎn)動，因此定義2.5V處對應(yīng) 于0°舵角。當(dāng)采用l:3的齒輪組2后，電位器4的輸出電壓范圍由1.875V~2.5V 3.125V擴 大到0. 625V 2. 5V 4. 375V,大大提高了檢測的穩(wěn)定性。
精密電位器4的輸出電壓經(jīng)信號調(diào)理電路4處理，送入單片機6的A/D輸入口，由單片 機6控制進行AD轉(zhuǎn)換，變成與角度相對應(yīng)的數(shù)字量?？紤]到電位器4安裝時，很難保證2. 5V 處剛好對應(yīng)于0。舵角，為此在電路上設(shè)計了標(biāo)定按鍵5，通過軟件的配合，較好地的解決安 裝困難的問題。
數(shù)字式舵角發(fā)送器在初次上電或工作過一段時間出現(xiàn)角度偏差時，需要對其進行標(biāo)定， 具體方法如下-
控制舵機運動，當(dāng)舵葉到達中間位置(O。)時，按下標(biāo)定按鍵5，單片機6將此時的A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果存入內(nèi)部E2PR0M中；然后控制舵葉分別轉(zhuǎn)到左30°和右30°位置時，按標(biāo)定按鍵5 將相應(yīng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果也存入內(nèi)部E2PR0M中，標(biāo)定完成。
在實際測量時，單片機6在得到AD值后，經(jīng)過線性變換，就可得出當(dāng)前的舵角值。舵角 運算流程圖如圖3所示。 其中-
h舵角值
^!A—舵0°點標(biāo)定值
力A—右舵30°點標(biāo)定值
力A—左舵30°點標(biāo)定值 單片機6對舵角信號進行采集，并計算后得到的舵角值，單片機6按NMEA0183的數(shù)據(jù)格 式($ffiRUD,XX.X，X*XX，其意義分別為公司信息及數(shù)據(jù)涵義HBRUD，舵角值XX.X，打舵方 向X,校驗值XX)，通過異步通訊口發(fā)到通訊模塊7，通訊模塊7對數(shù)據(jù)進行電平變換后，發(fā) 送到數(shù)據(jù)總線上，供數(shù)字式舵角表或其它數(shù)字式儀器儀表使用。
權(quán)利要求1. 一種數(shù)字式艦船舵角發(fā)送器，包括舵機傳動軸、齒輪組、電位器、信號調(diào)理電路、單片機、電源模塊、通訊模塊和標(biāo)定按鍵，舵機傳動軸的外端與舵機軸相連，內(nèi)端與齒輪組相連，其特征是齒輪組的輸出軸與電位器的輸出軸相連，電位器的中間抽頭與信號調(diào)理電路相連，信號調(diào)理電路的輸出端連接到單片機的A/D轉(zhuǎn)換引腳，通訊模塊與單片機的串行口引腳連接，通訊模塊的輸出端與數(shù)字信號輸出模塊相連，標(biāo)定按鍵與單片機的一個I/O口相連，電位器、信號調(diào)理電路、單片機和通訊模塊均與電源模塊電連接。
專利摘要本實用新型提供了一種數(shù)字式艦船舵角發(fā)送器，包括舵機傳動軸、齒輪組、電位器、信號調(diào)理電路、單片機、電源模塊、通訊模塊和標(biāo)定按鍵，舵機傳動軸的外端與舵機軸相連，內(nèi)端與齒輪組相連，齒輪組的輸出軸與電位器的輸出軸相連，電位器的中間抽頭與信號調(diào)理電路相連，信號調(diào)理電路的輸出端連接到單片機的A/D轉(zhuǎn)換引腳，通訊模塊與單片機的串行口引腳連接，通訊模塊的輸出端與數(shù)字信號輸出模塊相連，標(biāo)定按鍵與單片機的一個I/O口相連，電位器、信號調(diào)理電路、單片機和通訊模塊均與電源模塊電連接。本實用新型實現(xiàn)了艦船舵角發(fā)送器的數(shù)字化，能夠進行數(shù)字化處理，設(shè)計合理、實用方便，檢測穩(wěn)定性好、精度高。
文檔編號G08C19/00GK201235931SQ20082002542
公開日2009年5月13日 申請日期2008年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月8日
發(fā)明者馮國瑞, 單金明, 周風(fēng)余, 朱天富, 峰 李, 李貽斌, 潘為剛, 偉 王, 王常順, 陳景帥, 韓耀振 申請人:山東大學(xué)