一种航向发送设备及航向发送方法技术

本发明专利技术涉及一种航向发送设备，该航向发送设备包括有接口单元、位置反馈单元、运动控制单元、运动执行单元、齿轮链和发送单元；航向发送方法是利用接口单元接收到传感器发出的数字接口航向角后，作为目标角度发送至运动控制单元，位置反馈单元检测到当前发送单元所处的实际角度，反馈至运动控制单元，运动控制单元获得目标角度值和实际角度值后比较计算，输出控制电压信号至伺服放大器，伺服放大器驱动执行电机带动齿轮链和发送单元向目标角度靠近，直至实际角度值和目标角度值相同。本发明专利技术的航向发送设备接收传感器发出的数字航向角，可输出多路模拟航向角，具有驱动能力强、精度高、实时性高、输出格式多样化的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种航向发送设备及航向发送方法
本专利技术涉及船舶设备，特别涉及到一种船舶航向时导航技术中的航向发送设备。
技术介绍
船舶在航行时需要正确的、源头一致的航向信息，而船舶的航向信息是由各类传感器(例如磁罗经、陀螺罗经、光纤罗经)产生的。航向发送设备的功能是将传感器发出的航向角精确地发送给需要该信息的设备，例如自动舵、雷达、电子海图、航向复示器等。航向发送设备一方面可以提高发送功率，驱动更多的负载；另一方面可以使负载与传感器系统相互隔离，提高系统的可靠性。航向发送设备的性能优劣会直接影响到船舶航向信息的正确性。现有技术中的航向发送设备多为模拟转模拟、模拟转数字或数字转数字型式，并且航向发送设备输出的接口航向信号格式单一、驱动能力弱、精度低、实时性差。
技术实现思路
本专利技术专利的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，提供一种新的航向发送设备。本专利技术的航向发送设备要能做到接收数字航向角，输出多路驱动能力强、高精度、高实时性和多格式的模拟航向角信息。为了达到上述专利技术目的，本专利技术专利提供的技术方案如下：一种航向发送设备，其特征在于，该航向发送设备包括有：接口单元，该接口单元用于接收传感器发出的数字接口航向角信息，经格式转换后发送至运动控制单元；运动控制单元，该运动控制单元用于接收接口单元发出的航向角度和发送单元的实际角度，进行比较计算，输出电压信号至运动执行单元；运动执行单元，该运动执行单元包括有伺服放大器和执行电机，用于根据运动控制单元的电压信号，来驱动执行电机带动齿轮链和发送单元转动；齿轮链和发送单元，发送单元根据负载需求选择不同的输出功率、电压、频率、速比的旋转变压器或自整角发送机，设计装配于齿轮链的各个传动级；位置反馈单元，用于检测当前发送单元所处的实际角度，发送至运动控制单元。在本专利技术的航向发送设备中，所述接口单元的传感器包括有磁罗经、陀螺罗经和光纤罗经。在本专利技术的航向发送设备中，所述的运动控制单元中包括有DSP数字信号处理器，该处理器用于目标角度值和实际角度值的比较计算。在本专利技术的航向发送设备中，所述齿轮链的传动级包括有1°/转、10°/转和360°/转。一种基于上述航向发送设备的航向发送方法，所述接口单元接收到传感器发出的数字接口航向角后，作为目标角度发送至运动控制单元，位置反馈单元检测到当前发送单元所处的实际角度，反馈至运动控制单元，运动控制单元获得目标角度值和实际角度值后，进行比较计算，根据计算结果输出控制电压信号至伺服放大器，伺服放大器进行功率放大后，驱动执行电机带动齿轮链和发送单元向目标角度靠近，直至实际角度值和目标角度值相同，此时运动控制单元输出的控制电压为零，执行电机停止转动，如此形成一个航向发送的闭环回路。基于上述技术方案，本专利技术的航向发送设备和航向发送方法与现有技术相比具有如下技术优点：本专利技术是一种基于全新理念设计的航向发送设备，其主要功能是接收传感器发出的数字航向角，可输出多路模拟航向角，与现有技术同类产品相比，它具有驱动能力强、精度高、实时性高、输出格式多样化的优点。附图说明图1是本专利技术一种航向发送设备的原理结构框图。图2是本专利技术的航向发送设备及发送方法中实施例1的示意图。具体实施方式此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。请看图1，由图可知。本专利技术的一种航向发送设备在结构组成上主要包括有接口单元、位置反馈单元、运动控制单元、运动执行单元、齿轮链和发送单元。各个组成部分的连接方式和功能描述如下：接口单元用于接收传感器发出的数字接口航向角信息，经格式转换后发送至运动控制单元；运动控制单元用于接收接口单元发出的航向角度和发送单元的实际角度，进行比较计算，输出电压信号至运动执行单元；运动执行单元包括有伺服放大器和执行电机，用于根据运动控制单元的电压信号，来驱动执行电机带动齿轮链和发送单元转动；针对于齿轮链和发送单元，发送单元根据负载需求选择不同的输出功率、电压、频率、速比的旋转变压器或自整角发送机，将这些不同的发送单元设计装配于齿轮链的各个传动级；位置反馈单元用于检测当前发送单元所处的实际角度，发送至运动控制单元。基于上述航向发送设备的航向发送方法，所述接口单元接收到传感器发出的数字接口航向角后，作为目标角度通过CAN网络发送至运动控制单元，目的是将不同通信协议的航向数据转换为统一的格式发送到内部CAN网络上，统一的格式包括有ID+数据，ID中设有有效标志位，数据是航向数值。位置反馈单元检测到当前发送单元所处的实际角度，反馈至运动控制单元，运动控制单元获得目标角度值和实际角度值后，进行比较计算，根据计算结果输出控制电压信号至伺服放大器，伺服放大器进行功率放大后，驱动执行电机带动齿轮链和发送单元向目标角度靠近，直至实际角度值和目标角度值相同，此时运动控制单元输出的控制电压为零，执行电机停止转动，如此形成一个航向发送的闭环回路。实施例1参照图2，本实施例中是一台航向发送设备，该设备接收一路来自光纤罗经的RS422接口航向角，向负载发送一路1°/转的自整角机信号，一路10°/转和360°/转的信号组成双通道自整角机信号，一路360°/转的旋转变压器信号。本实施例中航向发送设备包括：接口单元，用于接收光纤罗经发出的RS422接口航向角，转换成为CAN接口的目标角度值通过CAN网络发送至运动控制单元。将传感器不同通信协议的航向数据转换为统一的格式通过CAN接口发送到内部CAN网络上，统一的格式包括有ID+数据，ID中设有有效标志位，数据中是航向数值。该航向发送设备还包括：位置反馈单元，由双通道多级旋转变压器和轴角转换模块组成。其中，多级旋转变压器安装在齿轮链360°/转的传动级上，其输出的双通道模拟信号经轴角转换模块转变为并行二进制数，作为当前发送单元所处的实际角度发送至运动控制单元。该航向发送设备还包括：运动控制单元，核心处理器件选用DSP数字信号处理器，用于接收目标角度值和实际角度，进行比较计算，输出﹣10V～+10V的电压信号至运动执行单元。该航向发送设备还包括：运动执行单元，由直流伺服放大器和直流电机组成，用于根据运动控制单元输出的﹣10V～+10V电压信号，驱动直流电机带动齿轮链、发送单元转动。该航向发送设备还包括：齿轮链和发送单元，发送单元为3台自整角发送机和1台旋转变压器发送机，分别安装于齿轮链1°/转、10°/转和360°/转的传动级上。该航向发送设备的工作过程描述如下：1.接口单元接收到光纤罗经发出的RS422接口航向角后，转换成为CAN接口的目标角度值通过CAN网络发送至运动控制单元。2.齿轮链360°/转的传动级上安装有同步转动的多级旋转变压器，其输出的双通道模拟信号经轴角转换模块转变为并行二进制数，作为当前发送单元所处的实际角度发送至运动控制单元。3.运动控制单元获得了目标角度值和实际角度值后，进行比较计算，输出﹣10V～+10V的电压信号给直流伺服放大器。4.直流伺服放大器进行功率放大后，输出脉宽调制电压（脉宽调制电压为PWM信号），驱动直流电机带动齿轮链、各发送电机旋转，向目标角度靠近，直至实际角度值与目标角度值相同，此时运动控制单元输出控制电压为零，直流电机停止转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种航向发送设备，其特征在于，该航向发送设备包括有：接口单元，该接口单元用于接收传感器发出的数字接口航向角信息，经过CAN网络发送至运动控制单元；运动控制单元，该运动控制单元用于接收接口单元发出的航向角度和发送单元的实际角度，进行比较计算，输出电压信号至运动执行单元；运动执行单元，该运动执行单元包括有伺服放大器和执行电机，用于根据运动控制单元的电压信号，来驱动执行电机带动齿轮链和发送单元转动；齿轮链和发送单元，发送单元根据负载需求选择不同的输出功率、电压、频率、速比的旋转变压器或自整角发送机，设计装配于齿轮链的各个传动级；位置反馈单元，用于检测当前发送单元所处的实际角度，发送至运动控制单元。

【技术特征摘要】
1.一种航向发送设备，其特征在于，该航向发送设备包括有：接口单元，该接口单元用于接收传感器发出的数字接口航向角信息，经过CAN网络发送至运动控制单元；运动控制单元，该运动控制单元用于接收接口单元发出的航向角度和发送单元的实际角度，进行比较计算，输出电压信号至运动执行单元；运动执行单元，该运动执行单元包括有伺服放大器和执行电机，用于根据运动控制单元的电压信号，来驱动执行电机带动齿轮链和发送单元转动；齿轮链和发送单元，发送单元根据负载需求选择不同的输出功率、电压、频率、速比的旋转变压器或自整角发送机，设计装配于齿轮链的各个传动级；位置反馈单元，用于检测当前发送单元所处的实际角度，发送至运动控制单元。2.根据权利要求1所述的一种航向发送设备，其特征在于，所述接口单元相连接的传感器包括有磁罗经、陀螺罗经和光纤罗经。3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈旻雅，杨敏华，蔡忠仁，
申请(专利权)人：上海航海仪器有限责任公司，
类型：发明
国别省市：上海;31