水下二维拉绳测速仪制造技术

本实用新型专利技术创造提供了一种利用力矩电机恒张力原理的新型水下二维环境下的拉绳传感器。它包括测速机构和内部控制电路两个部分，测速机构包括支架、设置在支架一端的箱体和设置在箱体内的绕线轮、测速力矩电机，测速力矩电机与绕线轮同轴设置，绕线轮上的拉绳直接与被测对象相连，内部控制电路设置在箱体内，测速力矩电机电连接内部控制电路，内部控制电路电连接外部上位机控制器。本实用新型专利技术创造能够适应水下移动物体测速环境，结构简单、安装方便、性价比高，适合一般的科研需要，且经久耐用、实用性强、可扩展性强。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

水下二维拉绳测速仪(一)
本专利技术创造涉及计量领域，具体设计水下二维环境下被测对象的速度、位移的计量。(二)
技术介绍
目前，针对水下测速环境复杂、影响因素繁多，而现有的测速仪器又不能很好的达到试 验要求、适应水下测速环境，要不,就是造价过高一般用户承担不起，这就给一些具体的课题 研究带来了很大的不便。此外市场上现有的拉绳传感器产品(例如美国CELESCO公司生 产的PT系列、德国WAYCON型)，大多数是通过一根高柔性的不锈钢芯同被测物体直接相 连，应用恒力弹簧平衡原理，将直线运动转换成旋转运动，通过编码器来获得位置信息，其 转动机构用的不是恒力矩电机而是恒力弹簧，这就严重影响了应用的范围，对于加速度大的 情况下，可能发生不可恢复变形改变恒力，造成较大的测量误差。(三)
技术实现思路
本专利技术创造的目的在于提出一种利用力矩电机恒张力原理的新型水F二维环境下的拉绳 传感器。本专利技术创造的目的是这样实现的它包括测速机构和内部控制电路两个部分，测速机构 包括支架、设置在支架一端的箱体和设置在箱体内的绕线轮、测速力矩电机，测速力矩电机 与绕线轮同轴设置，绕线轮上的拉绳直接与被测对象相连，内部控制电路设置在箱体内，测 速力矩电机电连接内部控制电路，内部控制电路电连接外部上位机控制器。本专利技术创造还有这样一些技术特征1、 所述的支架为T字形支架，箱体固定在支架末端；2、 所述的箱体由电机支架、联轴器、绕线轮支架、外罩组成，测速力矩电机设置在电 机支架上，通过联轴器同轴连接测速力矩电机与绕线轮，绕线轮设置在绕线轮支架上；3、 所述的测速力矩电机配带有光电编码器，光电编码器电连接内部控制电路；4、 所述的控制电路由主控制器电路、JTAG电路、电源模块电路、复位/晶振电路、串 口电路、QEP上拉电路、I/O 口电路组成，其电连接关系为主控制器电路U1的144、 1、 139、 142、 135、 90、 91脚分别与JTAG电路中的1 、 2、 3、 7、 11、 13、 14脚相连；主控制 器电路U1中标号为+3.3A、 +3.3、 AGND、 GND分别与电源模块电路中标号为+3.3A、 +3.3、 AGND、 GND相连；主控制器电路U1中的133、 11、 10、 123、 124脚分别与复位/晶振电路 中的RS弁、PLLF、 PLLF2、 XTAL1、 XTAL2脚相连；主控制器电路Ul中的25、 26脚分别 与串口电路中的SCITXD—DSP、 SCIRXD—DSP脚相连；主控制器电路Ul中的83、 79、 88、 81脚分别与QEP上拉电路中的QEP1、 QEP2、 QEP3、 QEP4脚相连；主控制器电路Ul的58、 118、 121、 23、 21、 7、 137、 70、 72、 75、 69、 120、 87、 93、 122、 119、 89、 82、 84 脚分别与I/O 口电路中的VCCP、MP/MC#、BOOT—EN#、XINT1、XINT2、PDPINTA、PDPINTB、 CANRXD、 CANTXD、 CAP3、 CAP6、 READY 、 DS、 RD#、 EN A 144、 B詣、WE、 IS、 PS脚相连；5、 所述的主控制器电路由DSP芯片及其外围电路组成，其电连接关系为主控制器 Ul的73与J6的1脚相连；Ul的3、 28、 41、 49、 66、 76、 85、 95、 97、 125、 128、 140脚 相连接GND; Ul的4、 29、 42、 50、 67、 77、 86、 95、 129、 141脚相连接+3.3; 12、 115、 116脚接+3.3A; 114、 117脚接AGND;6、 所述的JTAG电路由双排插座U3和电阻R6、 R7组成，电阻R6连接在插座U3的 13脚EMU0端，电阻R7连接在插座U3的14脚EMU1端，U3的1脚与主控制器Ul的144 脚相连，U3的2脚与主控制器U1的1脚相连，U3的3脚与主控制器U1的139脚相连，U3 的7脚与主控制器U1的142脚相连，U3的11脚与主控制器Ul的135脚相连，U3的13脚 与主控制器Ul的卯脚相连，U3的14脚与主控制器Ul的91脚相连；7、 所述电源模块电路由电源转换芯片、电源输入端子J5、磁珠Ll-L3、 LED Vl-V2 和滤波电容C14-C21组成，电源输入端子J5连接外部电源；8、 所述复位/晶振电路由复位按键SWl，复位电阻R8，电容C8， 20M无源晶振，起 振电容C9、 C7，锁相环外接滤波器电容C5-C6和匹配电阻R9组成；9、 所述串口电路由串口转换芯片MAX232A，串口母座Jl和匹配电容C10-C13组成；10、 所述QEP上拉电路由上拉电阻Rl-R4、电容Cl-C4和编码器信号输入端子JP1-JP2 组成；11 、 所述I/O 口电路由电阻R12-R21 、跳线端子J2-J4、电阻R2-R3和电容C22组成。本专利技术创造克服上述现有拉绳传感器恒力弹簧的变形引起张力变化而带来的测量误差、 应用范围有限的缺点，其优点在于拉绳力矩恒定，可以直接通过各种接口与上位处理器连 接，提取速度/位移值，进行一系列的算法研究，可以单台使用，也可多台组网使用。本专利技术 创造能够适应水下移动物体测速环境，结构简单、安装方便、性价比高，适合一般的科研需 要，且经久耐用、实用性强、可扩展性强。 附图说明图1是本专利技术创造的主控制器电路原理图；图2是本专利技术创造的电源模块电路原理图；图3是本专利技术创造的I/0 口电路原理图；图4是本专利技术创造的JTAG电路原理图5是本专利技术创造的QEP上拉电路原理图； 图6是本专利技术创造的串口电路原理图； 图7是本专利技术创造的复位/晶振电路原理图； 图8-10是本专利技术创造的整体结构装配图； 图11是本专利技术创造的第一种实施方案结构示意图； 图12是本专利技术创造建立坐标系的示意图； 图13是本专利技术创造的第二种实施方案示意图。 具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术创造作进一歩的说明 实施例1:结合图ll，本实施例包括安装在陆地上的T字形支架1，在支架水端分别安装有定滑轮 2、 3和一台测速传感器。本方案主要是针对实验环境中作业地点和水下实验环境有高度落差 时，借助支架1来调整使其拉绳和被测速对象保持在同一水平面，以保证测速的精度。将传 感器中的拉绳穿过支架定滑轮连到水下被测对象上，进行速度/位移测量。结合图8-10，测速传感器包括测速机构和内部控制电路两个部分，测速机构包括支架、 设置在支架一端的箱体和设置在箱体内的绕线轮、测速力矩电机，测速力矩电机与绕线轮同 轴设置，绕线轮上的拉绳直接与被测对象相连，内部控制电路设置在箱体内，测速力矩电机 电连接内部控制电路，内部控制电路电连接外部上位机控制器。其中，所述绕线轮为自制的直径为190mm，宽为30mm，材料为硬塑，内嵌V型槽，用 于绕线，有效距离50m，也可根据需要加宽，加长。所述测速力矩电机为订购北京勇光高特微电机有限公司的SYL-5E-M型电机，并配带有 光电编码器，其电机参数见下表<table>table see original document page 6</column&g本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水下二维拉绳测速仪，它包括测速机构和内部控制电路两个部分，其特征在于所述的测速机构包括支架、设置在支架一端的箱体和设置在箱体内的绕线轮、测速力矩电机，测速力矩电机与绕线轮同轴设置，绕线轮上的拉绳直接与被测对象相连，内部控制电路设置在箱体内，测速力矩电机电连接内部控制电路，内部控制电路电连接外部上位机控制器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张铭钧，王玉甲，徐建安，窦普，刘晓白，储定慧，赵文德，齐军，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：实用新型
国别省市：93[中国|哈尔滨]