３６０度全方位舵角指示仪制造技术

本实用新型专利技术涉及一种智能化的３６０度全方位舵角指示仪，采用ＣＡＮ和／或ＲＳ４８５双总线接口，用于船舶和汽艇舵角３６０度范围内的快速显示。３６０度全方位舵角指示仪由仪表壳体、仪表插座、电源通讯电缆、指针编码器、编码器电缆、控制板、电机电缆、电机支架、直流电机、表盘、指针和表盘支架组成。其中仪表通过双总线接收和发送舵角位置信息，通过闭环控制算法，驱动直流电机带动指针进行舵角指示，具有３６０度全方位指示。该仪表基于集成ＣＡＮ控制器的单片机设计核心控制板，采用反馈指针位置的单圈绝对值编码器，通过直流电机细分驱动技术进行舵角指针定位，定位精度高、速度快，抗干扰能力强，可以快速进行仪表数据标定和故障检测，智能化程度高，易于控制网络集成。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于仪器仪表领域，涉及一种智能化的360度全方位舵角指示仪，其 采用CAN和/或RS485双总线接口，用于船舶和汽艇舵角360度范围内的快速显示。
技术介绍
舵角指示仪是船舶上的一种常用仪表，主要用于指示控制船舶运动方向的舵叶的 角度，舵角指示仪对于舟体航向和喷水动力方向的正确操控起着重要作用，是军用浮桥动 力舟操舵作业手的主要观察仪表。传统的舵角指示仪多采用自整角机进行设计，由结构、参 数均相同的两台自整角机构成自整角机组，一台用来发送转角信号，称自整角发送机；另一 台用来接收转角信号，称为自整角接收机。只要发送机转子转过一个角度，接收机的转子 就会在接收机本身生成的电磁转矩作用下转过一个相同的角度，从而实现了转角远距离再 现。采用自整角机原理的舵角指示仪需要使用IlOV或220V交流电源，对于工程装备 而言，作业控制多采用24V直流电，因此在使用自整角机舵角仪时需增加一个DC/AC逆变电 源，这样不仅增加了设备成本，还存在人员安全隐患。此外，目前数字化舵角指示仪多基于传感器检测舵角位移，通过电压的变化驱动 动磁式仪表显示，仪表指针具有死区，不能实现舵角的360度全方位指示，且指针不能就近 置位；另外现有仪表都没有采用现场总线进行数据传输，不便于组成分布式控制系统。随着 工程设备控制系统的总线化发展，对于基于总线的舵角指示仪提出了迫切需求。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供一种采用CAN总线和/或RS485双总线接口，通过控制 电路、直流电机和指针编码器进行360度全方位舵角指示的仪表。根据本技术的一个方面，360度全方位舵角指示仪由仪表壳体、控制板、直流 电机、指针、指针编码器、表盘支架和仪表插座组成。根据本技术的另一方面，提供一种360度全方位舵角指示仪，其特征在于由 仪表壳体、仪表插座、电源通讯电缆、指针编码器、编码器电缆、控制板、电机电缆、电机支 架、直流电机、表盘、指针和表盘支架组成；其中控制板、仪表插座和直流电机均固定在壳体 上。指针编码器与直流电机后端固定，其输入轴与直流电机后输出轴连接，指针与直流电机 前出轴相连，表盘通过支架与直流电机前端相连接，电源通讯电缆连接仪表插座与控制板 的C接口(JX1)，编码器电缆连接指针编码器与控制板的B接口(JX2)，电机电缆连接直流 电机与控制板的A接口(JX3)。其中仪表插座接外部电源、CAN总线和RS485总线，并通过电源通讯电缆将总线数 据传送给控制板；其中控制板采用单片机为核心的控制电路设计，电路主要包括直流电机 及其驱动电路、指针编码器控制电路、CAN收发电路、RS485收发电路和电源电路。直流电源 同时输入到直流步进式电机驱动电路和DC/DC电源模块，DC/DC电源模块输出直流到直流电机驱动电路和单片机电路；直流电机连接指针和指针编码器，在带动指针转动的同时还 带动指针编码器同步转动；指针编码器连接单片机电路，将指针的位置信号反馈到单片机 电路；单片机电路通过RS485收发器和CAN收发器与RS485总线和CAN总线双向通讯。电源电路不仅为直流电机提供DC24V电源，还通过DC-DC变换，为单片机系统、编 码器和通讯模块供电。单片机电路基于具有CAN总线控制器的单片机设计，提高了系统的 集成度。直流电机驱动电路由专业的直流电机驱动芯片构成，采用PWM斩波方式，以正弦波 微步距驱动直流电机，包括整步、半步、1/4步、1/8步四种工作状态的双极性驱动。RS485收 发电路采用了一片MAX485芯片，实现总线上的差分信号和单片机TTL电平信号的转换。本技术的工作原理如下控制板为仪表的核心，通过CAN总线和RS485总线电 路接收来自舵角传感器的位置信息作为指针的目标指向值，通过绝对值旋转编码器采集仪 表指针的当前位置值，比较当前测量值和目标值的差，通过适当的控制算法，输出脉冲信号 驱动电机带动仪表指针运动，直至指针指向目标位置。本技术的主要特点包括(1)360度全方位指示，克服了传统仪表的死区问 题；(2)指针具有就近定位功能，定位快速，完全符合全方位舵角的指示习惯；(3)采用电机 细分驱动技术，定位精度高；(4)采用闭环控制算法，可以快速跟踪舵角旋转；(5)采用CAN 总线和RS485双总线接口进行舵角信息的接收和发送，抗干扰能力强，易于控制网络集成； (6)通过总线通讯协议，可以快速进行仪表数据标定和故障检测，智能化程度高。虽然在下文中将结合一些示例性实施及使用方法来描述本技术，但本领域技 术人员应当理解，并不旨在将本技术限制于这些实施例。反之，旨在覆盖包含在所附的 权利要求书所定义的本技术的精神与范围内的所有替代品、修正及等效物。本技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐 述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或 者可以从本技术的实践中得到教导。本技术的目标和其他优点可以通过下面的说 明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用 新型作进一步的详细描述，其中图1示出了本技术360度全方位舵角指示仪结构示意图。图2是指示仪电路系统组成框图。图3是本技术实施例的单片机电路原理图。图4是本技术实施例的直流电机驱动电路原理图。图5是本技术实施例的总线通信电路原理图。具体实施方式以下结合附图对本技术的具体实施方式作进一步的详细描述。需要注意的 是，根据本技术的360度全方位舵角指示仪的实施方式仅仅作为例子，但本技术 不限于该具体实施方式。如附图1所示，本技术的360度全方位舵角指示仪由仪表壳体1、仪表插座2、电源通讯电缆3、指针编码器4、编码器电缆5、控制板6、电机电缆7、电机支架8、直流电机 9、表盘10、指针11和表盘支架12组成。其中控制板6、插座2和直流电机9均固定在壳体 1上控制板6固定在壳体1侧面上，仪表插座2固定在壳体1上，直流电机9通过电机支 架8固定在壳体1侧面上。指针编码器4与直流电机9后端固定，其输入轴与直流电机后 输出轴连接，指针11与直流电机前出轴相连，表盘10通过支架12与直流电机前端相连接， 电源通讯电缆3连接插座2与控制板6的C接口(JXl)，编码器电缆5连接指针编码器4与 控制板6的B接口(JX2)，电机电缆7连接直流电机9与控制板6的A接口(JX3)。本技术的工作原理如下控制板6为仪表的核心，通过CAN总线和RS485总线 电路接收来自舵角传感器的位置信息作为指针11的目标指向值，通过指针编码器4(本实 施例中采用绝对值旋转编码器)采集仪表指针11的当前位置值，比较当前测量值和目标值 的差，通过适当的控制算法，输出脉冲信号驱动直流电机带动仪表指针11运动，直至指针 11指向目标位置。更具体而言，控制板6接收仪表插座2送来的CAN总线和/或RS485总线数据，分 析得到需要指示的舵角值，输出控制信号以驱动直流电机9以进行指示；直流电机9带动指 针11运动，在表盘10上指示舵角；指针编码器4将指针11位置信息反馈给控制板6 ；控制 板6通过双总线接收和发送舵角位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种３６０度全方位舵角指示仪，其特征在于由仪表壳体（１）、仪表插座（２）、电源通讯电缆（３）、指针编码器（４）、编码器电缆（５）、控制板（６）、电机电缆（７）、电机支架（８）、直流电机（９）、表盘（１０）、指针（１１）和表盘支架（１２）组成；所述控制板（６）、仪表插座（２）和直流电机（９）均固定在壳体上；指针编码器（４）与直流电机（９）后端固定，其输入轴与直流电机（９）后输出轴连接，指针（１１）与直流电机（９）前出轴相连；表盘（１０）通过表盘支架（１２）与直流电机（９）前端相连接；电源通讯电缆（３）连接仪表插座（２）与控制板（６）的Ｃ接口，编码器电缆（５）连接指针编码器（４）与控制板（６）的Ｂ接口，电机电缆（７）连接直流电机（９）与控制板（６）的Ａ接口。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王彪，钟小生，沈冬祥，张万军，张祥，徐进，朱鹏程，苟明康，
申请(专利权)人：王彪，钟小生，沈冬祥，张万军，张祥，徐进，朱鹏程，苟明康，
类型：实用新型
国别省市：32[]