專利名稱：舵機(jī)自動(dòng)操作儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種使用在航海領(lǐng)域的船舶上對(duì)舵機(jī)用電腦進(jìn)行數(shù)字自動(dòng)控制的舵機(jī)自動(dòng)操作儀。
背景技術(shù)：
在目前，能供船上使用的自動(dòng)舵即組合操舵儀，多為機(jī)械式、強(qiáng)電結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，要靠電羅經(jīng)提供航向的模擬信號(hào)運(yùn)作，兩者設(shè)備造價(jià)昂貴，并且還不能與其它型式的羅經(jīng)配合使用，組合操舵儀配備的電羅經(jīng)需強(qiáng)電源，電羅經(jīng)舵羅的高轉(zhuǎn)速，機(jī)械磨損大，故障較多，由于組合操舵儀是靠電羅經(jīng)和機(jī)械舵角指示器提供航向、舵角的模擬信號(hào)來(lái)運(yùn)作，精度低，速度慢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，降低設(shè)備成本，并能提供一種能減輕舵手的繁重心力、體力勞動(dòng)，并使更多船舶舵機(jī)相應(yīng)自動(dòng)化而設(shè)計(jì)的舵機(jī)自動(dòng)操作儀。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其特點(diǎn)是，它包括主控部分、實(shí)際航向輸入部分、指定航向輸入部分、舵角反饋輸入部分，主控部分采用CPU，實(shí)際航向輸入部分采集由99226960.1專利制造的數(shù)字羅徑送來(lái)的浮點(diǎn)串行數(shù)字信號(hào)經(jīng)串行接口與CPU相連接，指定航向輸入部分由面板鍵盤(pán)通過(guò)輸入擴(kuò)展接口與CPU相連接，舵角反饋輸入部分由舵角傳感器測(cè)得的舵角模擬信號(hào)經(jīng)A/D變換輸入至CPU，由實(shí)際航向輸入信號(hào)、指令航向輸入信號(hào)、舵角反饋輸入信號(hào)經(jīng)CPU函數(shù)運(yùn)算由無(wú)接點(diǎn)開(kāi)關(guān)向舵機(jī)輸出左舵、右舵、運(yùn)行、報(bào)警的輸出接點(diǎn)控制舵機(jī)運(yùn)行。
舵機(jī)自動(dòng)操作儀的運(yùn)行程序?yàn)锳、經(jīng)鍵盤(pán)輸入指令航向數(shù)據(jù)與數(shù)字羅徑輸入的實(shí)際航向數(shù)據(jù)至CPU，B、根據(jù)輸入指令航向數(shù)據(jù)和實(shí)際航向數(shù)據(jù)進(jìn)入0度與360度的無(wú)接點(diǎn)聯(lián)接程序，經(jīng)函數(shù)運(yùn)算分成兩組子程序，a.確定是左舵還是右舵進(jìn)入左右舵確認(rèn)系統(tǒng)；b.根據(jù)輸入指令航向數(shù)據(jù)和實(shí)際航向數(shù)據(jù)差確定船舶轉(zhuǎn)向的角度；C、根據(jù)實(shí)際航向與實(shí)際航向間之差船舶轉(zhuǎn)向的角度自動(dòng)進(jìn)行選擇的五個(gè)工作段程序；D、根據(jù)船舶大小、載重量、船舶航速自動(dòng)進(jìn)行回舵跟蹤程序，控制舵機(jī)反饋時(shí)間，達(dá)到自動(dòng)回舵的目的；E、當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障，如舵機(jī)方向不正確舵機(jī)運(yùn)行無(wú)應(yīng)答即啟動(dòng)自動(dòng)報(bào)警程序，運(yùn)行停止、恢復(fù)為手動(dòng)。
由于本儀器用電腦進(jìn)行數(shù)字控制，反應(yīng)速度快，精度高，可以與多種數(shù)字羅徑配合使用，操作簡(jiǎn)單。解決了360度與0度的之間的過(guò)渡問(wèn)題以及自動(dòng)進(jìn)行回舵跟蹤，在保持航向的程序運(yùn)行中自動(dòng)糾正偏航，保持船舶左右偏差一旦大于0.5度立即糾正偏航。


圖1為舵機(jī)自動(dòng)操作儀線路原理框圖，圖2為舵機(jī)自動(dòng)操作儀程序框圖；圖3為0度與360度的無(wú)接點(diǎn)聯(lián)接程序圖；圖4為改變航向的五個(gè)工作段選擇程序圖；圖5為自動(dòng)回舵程序圖；圖6為舵機(jī)反饋部分線路圖。
具體實(shí)施方式
由圖1所示，它包括主控部分1、實(shí)際航向輸入部分2、指令航向輸入部分3、舵角反饋輸入部分4，主控部分CPU采用W87E52B芯片，實(shí)際航向輸入部分采集由數(shù)字羅徑送來(lái)的浮點(diǎn)串行數(shù)字信號(hào)經(jīng)MC1488、MC1489串行接口與CPU相連接，指令航向輸入部分由面板鍵盤(pán)通過(guò)輸入擴(kuò)展接口8155芯片與CPU相連接，舵角反饋輸入部分由電位器W1作為舵角傳感器測(cè)得的舵角模擬信號(hào)經(jīng)由芯片ICL7135的A/D變換再經(jīng)接口SN74F157A輸入至CPU，由實(shí)際航向輸入信號(hào)、指令航向輸入信號(hào)、舵角反饋輸入信號(hào)經(jīng)CPU函數(shù)運(yùn)算由無(wú)接點(diǎn)開(kāi)關(guān)向舵機(jī)輸出左舵、右舵、運(yùn)行、報(bào)警的輸出接點(diǎn)控制舵機(jī)運(yùn)行。由圖1、圖6所示，舵角反饋輸入部分4包括舵角反饋電位器、電橋、A/D轉(zhuǎn)換器及其輸出接口，舵角反饋電位器W1輸出經(jīng)W2-W7組成的電橋電路和A/D轉(zhuǎn)換器ICL7135連接，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出一路經(jīng)接口芯片SN74F157和CPU連接，以參加運(yùn)算，另一路經(jīng)譯碼電路MC14513和數(shù)碼管連接，以顯示實(shí)際舵角數(shù)據(jù)。
由圖2所示，舵機(jī)自動(dòng)操作儀的運(yùn)行程序?yàn)锳、經(jīng)鍵盤(pán)輸入指令航向數(shù)據(jù)與數(shù)字羅徑輸入的實(shí)際航向數(shù)據(jù)至CPU，B、根據(jù)輸入指令航向數(shù)據(jù)和實(shí)際航向數(shù)據(jù)進(jìn)入0度與360度的無(wú)接點(diǎn)聯(lián)接程序，經(jīng)函數(shù)運(yùn)算分成兩組子程序，a.確定是左舵還是右舵進(jìn)入左右舵確認(rèn)系統(tǒng)；b.根據(jù)輸入指令航向數(shù)據(jù)和實(shí)際航向數(shù)據(jù)差確定船舶轉(zhuǎn)向的角度；C、根據(jù)指令航向與實(shí)際航向間之差船舶轉(zhuǎn)向的角度自動(dòng)進(jìn)行選擇的五個(gè)工作段程序；D、根據(jù)船舶大小、載重量、船舶航速自動(dòng)進(jìn)行回舵跟蹤程序，控制舵機(jī)反饋時(shí)間，達(dá)到自動(dòng)回舵的目的；E、當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障，如舵機(jī)方向不正確舵機(jī)運(yùn)行無(wú)應(yīng)答即啟動(dòng)自動(dòng)報(bào)警程序，運(yùn)行停止、恢復(fù)為手動(dòng)。
由圖3所示，0度與360度的無(wú)接點(diǎn)聯(lián)接子程序?yàn)閍.指令航向X與實(shí)際航向Y舵角數(shù)據(jù)差值運(yùn)算；b.判斷其差值Z是＞+180°還是＜-180°；c.(Z)＞+180°，則Z-360°，(Z)＜-180°，則(Z)+360°，使(Z)≤+180°或(Z)≥-180°；d.當(dāng)(Z)≤+180°時(shí)，(1)確定(Z)為正數(shù)，進(jìn)入右舵工作程序，(2)送往選擇五個(gè)工作段子程序，當(dāng)(Z)≥-180°時(shí)，(1)確定(Z)為負(fù)數(shù)，進(jìn)入左舵工作程序，(2)去掉負(fù)號(hào)變?yōu)?Z)≤+180°進(jìn)入選擇五個(gè)工作段子程序。
由圖4所示，五個(gè)工作段選擇程序?yàn)?
(1)第一選擇段為保持航向工作段，由0°與360°的無(wú)接點(diǎn)聯(lián)接子程序輸入的(Z)≤+180°數(shù)據(jù)至第一選擇段＞0.5度＜5度認(rèn)定，控制舵角2度，在＜0.5度，或＞0.5度＜5度時(shí)，有風(fēng)浪時(shí)本段不于理睬返回，程序結(jié)束；＞5度進(jìn)入下一選擇段；(2)第二選擇段為有風(fēng)浪運(yùn)行時(shí)的保持航向段，根據(jù)第一選擇段的＞5度的數(shù)據(jù)經(jīng)本段認(rèn)定＞5度＜10度工作范圍，控制舵角5度，舵機(jī)返回為自動(dòng)返回，允許返回時(shí)間由自動(dòng)返回子程序控制，當(dāng)＞10度進(jìn)入下一選擇段；(3)根據(jù)第三選擇段的＞10度的數(shù)據(jù)經(jīng)本段認(rèn)定＞10度＜30度工作范圍，控制舵角10度，舵機(jī)返回為自動(dòng)返回，允許返回時(shí)間由自動(dòng)返回子程序控制，當(dāng)＞30度進(jìn)入下一選擇段；(4)根據(jù)第四選擇段的＞30度的數(shù)據(jù)經(jīng)本段認(rèn)定＞30度＜60度工作范圍，控制舵角20度，舵機(jī)返回時(shí)壓舵5度，舵機(jī)回舵為自動(dòng)回舵，時(shí)間由自動(dòng)回舵子程序控制，當(dāng)＞60度進(jìn)入下一選擇段；(5)根據(jù)第五選擇段的＞60度的數(shù)據(jù)經(jīng)本段認(rèn)定＞60度的工作范圍，控制舵角30度舵機(jī)返回時(shí)壓舵5度，舵機(jī)回舵為自動(dòng)回舵，時(shí)間由自動(dòng)回舵子程序控制。由圖5所示，回舵跟蹤程序?yàn)?1)指令航向的舵角與實(shí)際航向的舵角數(shù)據(jù)進(jìn)行差值運(yùn)算，兩者差值為Z；(2)指令航向的舵角與實(shí)際航向的舵角數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移至新地址并封鎖后計(jì)算出固定差值W；(3)根據(jù)W-Z＝T，選定控制舵角船舶旋轉(zhuǎn)角度T；(4)差值Z與差值T進(jìn)行比較，誤差在±0.5度時(shí)給選定工作段發(fā)出指令信號(hào)；(5)根據(jù)Z與T比較后，誤差在±0.5度時(shí)，給選定工作段發(fā)出指令信號(hào)啟動(dòng)舵機(jī)的反向運(yùn)行，回舵跟蹤程序結(jié)束。
權(quán)利要求1.舵機(jī)自動(dòng)操作儀，其特征在于，它包括主控部分、實(shí)際航向輸入部分、指定航向輸入部分、舵角反饋輸入部分，主控部分采用CPU，實(shí)際航向輸入部分采集由數(shù)字羅徑送來(lái)的浮點(diǎn)串行數(shù)字信號(hào)經(jīng)串行接口與CPU相連接，指定航向輸入部分由面板鍵盤(pán)通過(guò)輸入擴(kuò)展接口與CPU相連接，舵角反饋輸入部分由舵角傳感器測(cè)得的舵角模擬信號(hào)經(jīng)A/D變換輸入至CPU，由實(shí)際航向輸入信號(hào)、指令航向輸入信號(hào)、舵角反饋輸入信號(hào)經(jīng)CPU函數(shù)運(yùn)算由無(wú)接點(diǎn)開(kāi)關(guān)向舵機(jī)輸出左舵、右舵、運(yùn)行、報(bào)警的輸出接點(diǎn)控制舵機(jī)運(yùn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的舵機(jī)自動(dòng)操作儀，其特征在于，所述的舵角反饋輸入部分包括舵角反饋電位器、電橋、A/D轉(zhuǎn)換器及其輸出接口，舵角反饋電位器W1輸出經(jīng)W2-W7組成的電橋電路和A/D轉(zhuǎn)換器連接，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出一路經(jīng)接口和CPU連接，以參加運(yùn)算，另一路經(jīng)譯碼電路和數(shù)碼管連接，以顯示實(shí)際舵角數(shù)據(jù)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種舵機(jī)自動(dòng)操作儀,特點(diǎn)是它包括主控、實(shí)際航向與指定航向輸入、舵角反饋輸入等部分,實(shí)際航向由數(shù)字羅徑信號(hào)經(jīng)串行接口與主控部分CPU相連接,指定航向輸入部分由鍵盤(pán)通過(guò)接口與CPU連接,舵角反饋輸入部分由舵角傳感器測(cè)得的舵角信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換至CPU,由實(shí)際航向、指令航向、舵角反饋等輸入信號(hào)經(jīng)CPU函數(shù)運(yùn)算由無(wú)接點(diǎn)開(kāi)關(guān)向舵機(jī)輸出左舵、右舵、運(yùn)行、報(bào)警的輸出接點(diǎn)控制舵機(jī)運(yùn)行。優(yōu)點(diǎn)是,由電腦數(shù)字控制,反應(yīng)快、精度高、易操作、省力。
文檔編號(hào)G05D1/02GK2514313SQ0127642
公開(kāi)日2002年10月2日 申請(qǐng)日期2001年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月30日
發(fā)明者張宏根, 莊鈉 申請(qǐng)人:張宏根, 莊鈉