專利名稱：船舶尾軸測(cè)速測(cè)向裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電子測(cè)速測(cè)向領(lǐng)域，具體涉及船舶尾軸測(cè)速測(cè)向 裝置。
背景技術(shù)：
在船舶有關(guān)軸的測(cè)速測(cè)向方面，現(xiàn)有的產(chǎn)品或應(yīng)用技術(shù)有直流測(cè)速發(fā)電機(jī)帶動(dòng)指針式轉(zhuǎn)速表(電壓表)的形式。其缺點(diǎn)是 精度低、體積大、成本高、需定期維護(hù)保養(yǎng)等。非接觸式雙傳感器脈沖測(cè)速測(cè)向形式，由測(cè)速齒輪、磁電式測(cè)速 傳感器(二個(gè))、集成電路芯片組成的頻率一電壓變換及轉(zhuǎn)向判別、 指針式轉(zhuǎn)速表組成。其缺點(diǎn)在于安裝不方便，兩個(gè)測(cè)速傳感器的相對(duì) 安裝位置不易找到最佳點(diǎn)，容易產(chǎn)生判別轉(zhuǎn)向的不穩(wěn)定或不能判別 功能和性能完全由硬件決定，靈活性差；初次調(diào)正或誤差調(diào)正需用標(biāo) 準(zhǔn)表作基準(zhǔn)，應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)正困難。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種利用單個(gè)傳感器與測(cè)速齒輪配 合，完成旋轉(zhuǎn)軸測(cè)速測(cè)向信號(hào)拾取的船舶尾軸測(cè)速測(cè)向裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下船舶尾軸設(shè)有測(cè) 速齒輪，其特征在于該測(cè)速齒輪包括齒輪體，齒輪體周?chē)O(shè)有至少l 組齒，每組齒包括多個(gè)連續(xù)排列的標(biāo)準(zhǔn)齒，該多個(gè)連續(xù)排列的標(biāo)準(zhǔn)齒 與一個(gè)齒位的空齒相連，再接一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)齒，再接2個(gè)齒位的空齒，該 裝置設(shè)有與測(cè)速齒輪配合的傳感器，該傳感器的輸出端與測(cè)速單元的 輸入端連接，測(cè)速單元的輸出端與輸出裝置連接。本實(shí)用新型較好地解決了目前非接觸式傳感器脈沖測(cè)速測(cè)向技 術(shù)的不足和缺陷，使用單個(gè)傳感器與測(cè)速齒輪配合，利用測(cè)速齒輪中 空位(缺齒)的配置就可以完成測(cè)向的功能，使得安裝更為方便。同 時(shí)測(cè)速單元利用微處理器來(lái)完成，使得單傳感器方案能同時(shí)檢測(cè)轉(zhuǎn)速 和轉(zhuǎn)向，并使性能和功能大大提高。


圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)組成圖圖2為本實(shí)用新型的單傳感器模式的安裝示意圖
圖3a和3b為單傳感器模式的波形圖 圖4為雙傳感器模式的安裝示意圖 圖5a和5b為雙傳感器模式的波形圖 圖6為本實(shí)用新型的具體電路圖之一 圖7為本實(shí)用新型的具體電路圖之二 圖8為本實(shí)用新型的具體電路圖之三具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)說(shuō)明。 圖1示出了本實(shí)用新型的船舶尾軸測(cè)速測(cè)向裝置，船舶尾軸設(shè)有 測(cè)速齒輪1，該裝置設(shè)有與測(cè)速齒輪1配合的傳感器2，該傳感器2 的輸出端與測(cè)速單元3的的輸入端連接，測(cè)速單元3的輸出端與輸出 裝置連接。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，其中傳感器2采用磁電式 測(cè)速傳感器，與測(cè)速齒輪非接觸式安裝。該測(cè)速單元包括微處理器4， 傳感器2的輸出端通過(guò)整形單元5與微處理器4的I/O端口連接，輸 出裝置包括指針式表頭6和數(shù)字式表頭7，指針式表頭6與DA輸出 模塊8的輸出端連接，DA輸出模塊8的輸入端與微處理器4的PWM 輸出端連接；數(shù)字式表頭7與RS485接口9連接，RS485接口9的輸 入端與微處理器4的異步串行通信端連接。該測(cè)速齒輪包括齒輪體，齒輪體周?chē)O(shè)有至少l組齒，每組齒包 括多個(gè)連續(xù)排列的標(biāo)準(zhǔn)齒11，該多個(gè)連續(xù)排列的標(biāo)準(zhǔn)齒11與一個(gè)齒 位的空齒10相連，再接一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)齒ll，再接2個(gè)齒位的空齒12。本 實(shí)施例在齒輪體周?chē)鷮?duì)稱安排了 4組按上述規(guī)律分布的組齒。其中標(biāo) 準(zhǔn)齒具有標(biāo)準(zhǔn)加工模數(shù)，齒輪的模數(shù)與磁電式傳感器的直徑有關(guān)；本實(shí)施例齒輪的模數(shù)取4，傳感器的直徑可在d> 14腿至4> 20mm中取。在 安裝時(shí)，傳感器與測(cè)速齒輪齒頂圓保持2 3mm的間隙。整個(gè)裝置分為三個(gè)部分傳感器與測(cè)速齒輪完成信號(hào)的拾??；測(cè) 速單元完成信號(hào)的變換、運(yùn)算、輸出；輸出裝置完成量值的指示。該測(cè)速齒輪在標(biāo)準(zhǔn)圓形直齒輪的基礎(chǔ)上，在齒輪的直徑方向上把 齒輪切割成二個(gè)對(duì)稱的半圓齒輪，安裝在軸上后拼裝成圓齒輪。在齒輪的圓周方向上，至少有二個(gè)連續(xù)的齒的后面，割除1個(gè)齒 (1個(gè)齒位的空齒)、跳過(guò)1個(gè)齒、再連續(xù)割除2個(gè)齒(2個(gè)齒位的空 齒)，并保證在2'個(gè)空位的后面至少應(yīng)有二個(gè)連續(xù)的齒；對(duì)整個(gè)齒輪 可以有一組，也可以有多組這樣規(guī)律分布的齒。該裝置設(shè)有與上述測(cè)速齒輪配合的單個(gè)磁電式傳感器。該傳感器 的輸出端與測(cè)速單元的輸入端連接，測(cè)速單元的輸入端與微處理器的 I/O 口連接。測(cè)速單元的輸出端與輸出裝置連接，輸出裝置包括指針 式表頭和數(shù)字式表頭。指針式表頭與測(cè)速單元中的DA放大模塊的輸 出端連接，DA放大模塊的輸入端與微處理器的PWM輸出端連接。數(shù)
字式表頭與測(cè)速單元中的RS485接口連接，RS485接口的輸入端與微 處理器的異步串行通信端連接。圖3a示出了單傳感器模式在正轉(zhuǎn)時(shí)的波形，在一組標(biāo)準(zhǔn)周期的 脈沖序列后，首先出現(xiàn)2倍于標(biāo)準(zhǔn)周期的脈沖，接著出現(xiàn)3倍于標(biāo)準(zhǔn) 周期的脈沖，之后又是一組標(biāo)準(zhǔn)周期的脈沖序列，如此循環(huán)。圖3b 示出了在倒轉(zhuǎn)時(shí)的波形，倒轉(zhuǎn)的情況與正轉(zhuǎn)時(shí)正好相反，在一組標(biāo)準(zhǔn) 周期的脈沖序列后，首先出現(xiàn)3倍于標(biāo)準(zhǔn)周期的脈沖，接著出現(xiàn)2倍 于標(biāo)準(zhǔn)周期的脈沖，之后又是一組標(biāo)準(zhǔn)周期的脈沖序列。由此可見(jiàn)， 在任意兩個(gè)相鄰的周期中，只要用后一周期比較前一周期，若后一周 期大于前一周期1.5 2.5倍(取一個(gè)范圍主要是考慮到齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí) 有加速度和扭振現(xiàn)象)，或者前一周期大于后一周期2.5 3.5倍，就 可以認(rèn)為是正轉(zhuǎn)。同樣檢測(cè)倒轉(zhuǎn)時(shí)，若后一周期大于前一周期2.5 3.5倍，或者前一周期大于后一周期1.5 2.5倍，就可以認(rèn)為是倒 轉(zhuǎn)。無(wú)轉(zhuǎn)向信息時(shí)，相鄰兩個(gè)周期比較值在0.5 1.5之間。只要判 斷上述相鄰兩個(gè)周期比較數(shù)值的區(qū)間范圍，就可得到正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)或無(wú) 轉(zhuǎn)向信號(hào)的結(jié)果。本實(shí)施例中采用原總齒數(shù)為60齒的齒輪，加工模數(shù)m=4，共設(shè) 四組齒，每組齒包括12個(gè)齒、 一個(gè)2齒位的空齒和一個(gè)1齒位的空 齒，實(shí)際總齒數(shù)為48齒。也就是說(shuō)測(cè)速齒輪每轉(zhuǎn)過(guò)一組齒(機(jī)械角 90度)，能檢測(cè)到1次正轉(zhuǎn)或倒轉(zhuǎn)信號(hào)，因此能辨別轉(zhuǎn)向的最低轉(zhuǎn)速 『15轉(zhuǎn)/分。而實(shí)際應(yīng)用時(shí)不需要在每一顯示周期內(nèi)(如l秒)都要 刷新轉(zhuǎn)向，可間隔幾個(gè)刷新周期刷新一次轉(zhuǎn)向信息，因此判別轉(zhuǎn)向的 最低轉(zhuǎn)速值可比理論值低。當(dāng)轉(zhuǎn)向刷新時(shí)間為3S時(shí)，能判斷轉(zhuǎn)向的 最低轉(zhuǎn)速5轉(zhuǎn)/分。當(dāng)n〉15轉(zhuǎn)/分，每一顯示刷新周期內(nèi)都可刷新一 次轉(zhuǎn)向信息。 一般船舶的尾軸滿量程轉(zhuǎn)速在數(shù)百轉(zhuǎn)/分左右，本實(shí)施 例推薦的齒數(shù)可較好地滿足使用要求。另外也可以合理地增加齒輪組 (可能要同時(shí)增加總齒數(shù))來(lái)提高轉(zhuǎn)向的分辨率和響應(yīng)速度。在本實(shí)施例中，采用了單傳感器模式和雙傳感器模式結(jié)合的方 式，即可以在單傳感器模式和雙傳感器模式中進(jìn)行選擇的方式。圖4 為雙傳感器模式的安裝示意圖。其中雙傳感器模式中采用的測(cè)速齒輪 為完整齒輪，與該測(cè)速齒輪相配合的分別為1#傳感器和2#傳感器。 圖5a為二傳感器拾取信號(hào)經(jīng)整型后的正轉(zhuǎn)波形圖，圖5b為倒轉(zhuǎn)波形 圖。由波形圖可見(jiàn)，正轉(zhuǎn)時(shí)，1#傳感器信號(hào)超前于2#傳感器信號(hào)0 ° <d)<180°電氣角(最佳角度9(T );倒轉(zhuǎn)時(shí)，l弁傳感器信號(hào)超 前于2弁傳感器信號(hào)180° <d><360°電氣角(最佳角度270° )。 由此可見(jiàn)，若以l弁傳感器信號(hào)上升沿為測(cè)量的起點(diǎn)，則0° <4>< 180°是正轉(zhuǎn)，180° <d)<360°是倒轉(zhuǎn)?？紤]到齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)有加速 度、扭振和加工誤差，二傳感器的相對(duì)安裝位置應(yīng)遠(yuǎn)離0° 、 180° 、 360°及其附近值。能判別轉(zhuǎn)向的最低轉(zhuǎn)速若以本實(shí)施例推薦的齒數(shù) 60齒，模數(shù)iif4，則11=2轉(zhuǎn)/分。在雙傳感器模式中，為了保證兩個(gè) 傳感器電氣角度之差在90度或者270度附近，若其中一個(gè)傳感器對(duì) 準(zhǔn)齒頂正中，則另一個(gè)傳感器應(yīng)對(duì)準(zhǔn)在另一齒輪齒面的中間位置。圖6、圖7和圖8為本實(shí)用新型的具體電路圖，三者之間通過(guò)連 接件相連。在該實(shí)施例中因采用了單傳感器模式和雙傳感器模式兩種 模式，因此電路圖中可接兩個(gè)傳感器。當(dāng)僅使用單傳感器時(shí)，可以將 單傳感器接在1#傳感器的位置，相應(yīng)地可不考慮2#傳感器連接的 整形電路，這并不影響測(cè)速單元的原理。測(cè)速單元由兩大塊組成，硬 件和軟件。傳感器信號(hào)首先經(jīng)電壓比較器U1整形后，輸入到第--單 片機(jī)U2的外中斷引腳INTO和INT1(單傳感器模式輸入至引腳INT0)。 經(jīng)U2運(yùn)算后由PB4引腳輸出轉(zhuǎn)向信號(hào)，經(jīng)三極管驅(qū)動(dòng)繼電器，改變 模擬表頭的極性，由0C1A引腳輸出的PWM脈寬調(diào)制信號(hào)，經(jīng)運(yùn)算放 大器U3，及三極管Q1等完成DA (數(shù)/模)轉(zhuǎn)換及放大驅(qū)動(dòng)，最后輸 出0 7. 5V的模擬轉(zhuǎn)速電壓由ADC0引腳反饋模擬轉(zhuǎn)速電壓，進(jìn)行 AD (模/數(shù))轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)PID方式的誤差調(diào)正；由TXD、 RXD引腳連接 到485驅(qū)動(dòng)芯片U4，組成與外部通信的RS485接口，也是驅(qū)動(dòng)外接 數(shù)字式轉(zhuǎn)速表的接口 ；由第一單片機(jī)U2的TXD、 RXD引腳連接到第二 單片機(jī)U5的RXD、 TXD引腳構(gòu)成內(nèi)部異步串行通信，內(nèi)部數(shù)字式轉(zhuǎn)速 表由U5驅(qū)動(dòng)。軟件需完成上述轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向及顯示、通信、參數(shù)設(shè)置及 其它輔助功能的運(yùn)算控制，屬于現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。
權(quán)利要求1、船舶尾軸測(cè)速測(cè)向裝置，船舶尾軸設(shè)有測(cè)速齒輪，其特征在于該測(cè)速齒輪包括齒輪體，齒輪體周?chē)O(shè)有至少1組齒，每組齒包括多個(gè)連續(xù)排列的標(biāo)準(zhǔn)齒，該多個(gè)連續(xù)排列的標(biāo)準(zhǔn)齒與一個(gè)齒位的空齒相連，再接一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)齒，再接2個(gè)齒位的空齒，該裝置設(shè)有與測(cè)速齒輪配合的傳感器，該傳感器的輸出端與測(cè)速單元的輸入端連接，測(cè)速單元的輸出端與輸出裝置連接。
2、 按權(quán)利要求1所述的船舶尾軸測(cè)速測(cè)向裝置，其特征在于輸 出裝置包括指針式表頭和數(shù)字式表頭，指針式表頭與DA放大模塊的 輸出端連接，DA放大模塊的輸入端與微處理器的輸出端連接，數(shù)字 式表頭與RS485接口連接，RS485接口的輸入端與微處理器的輸出端 連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及船舶尾軸測(cè)速測(cè)向裝置，其特征在于該測(cè)速齒輪包括齒輪體，齒輪體周?chē)O(shè)有至少1組齒，每組齒包括多個(gè)連續(xù)排列的標(biāo)準(zhǔn)齒，該多個(gè)連續(xù)排列的標(biāo)準(zhǔn)齒與一個(gè)齒位的空齒相連，再接個(gè)標(biāo)準(zhǔn)齒，再接2個(gè)齒位的空齒。該裝置設(shè)有與測(cè)速齒輪配合的磁電式傳感器，該傳感器的輸出端與測(cè)速單元的輸入端連接，測(cè)速單元的輸出端與輸出裝置連接。本實(shí)用新型較好地解決了非接觸式傳感器脈沖測(cè)速測(cè)向技術(shù)的不足和缺陷，使用單個(gè)傳感器與測(cè)速齒輪配合，利用測(cè)速齒輪中空位的配置來(lái)完成測(cè)向的功能，使得安裝更為方便。同時(shí)測(cè)速單元利用微處理器來(lái)完成，使得單傳感器方案能同時(shí)檢測(cè)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，使得性能和功能大大提高。
文檔編號(hào)G01P3/02GK201047846SQ20072007088
公開(kāi)日2008年4月16日 申請(qǐng)日期2007年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月8日
發(fā)明者陶建成 申請(qǐng)人:上海市客運(yùn)輪船有限公司