专利名称：船用智能数显舵角显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种船用智能数显舵角显示器，是一种船舶操舵系统工作过程中自动显示航向方位角度的装置。属于机械制造及电子技术领域。
背景技术：
船舶操舵系统是船舶导航设备的关键部件之一，它能控制船舶始终保持正确的航向运行。为保证船舶不偏航，船舶操舵系统必须能够精确显示航向位置角度信息。
当前船舶操舵系统的角度显示通常采用陀螺罗经带动自整角机连接指针式刻度盘，其航向角度从刻度盘上读出。当船舶航向发生变化时，船舶陀螺随动系统工作，在系统出现角度偏离时，通过传感器信号使随动系统带动陀螺罗经刻度盘，并指示出方位角度的读数。这种读取船舶方位角度信号的方法一直在航海业中应用，虽经有关船舶设备制造厂不断改进，仍不太理想。如温岭市航海电器仪表厂生产的电感式舵角指示器，它采用惠斯登电桥原理，利用无触点可变电感作舵角发讯器，用毫安表作指示器的舵角指示器，精度仍较难分辨。通常指针式的显示器每5度为一读数单位，如4度时操作人员需仔细近看才能分辨，且有读数误差。同时，指针式角度显示器的精度也不够理想，它不能指示0.1-0.9度的数值。有些较好的角度指示器在无照明的条件下，一般可以看清刻度盘的距离为1.5米，在夜间航行时使用尤为不便。
发明内容
本发明的目的在于针对现有机械指针式舵角显示器在实船应用上的不足，提供一种船用智能数显舵角显示器，具有结构简单、性能可靠、能够实时精确显示船舶的方位角度的特点，并能通过无线传送使操舵及指挥人员掌握信息，控制船舶保持正确航向。
为实现这样的目的，本发明通过自动操舵仪的传动马达带动同步带轮，通过传动轴带动编码器产生船舶航向的角度信号，由智能数显器接收角度信号，经内部信号处理后即时显示实际航行的正负向角度信号，无线通讯发送器通过智能数显器的通讯口接收到角度信号，并发送到远程驾驶舱的无线接收器给另一智能数显器，使远程驾驶舱的人员也能适时看到船舶航行的方向与角度。
本发明的船用舵角显示器具有红色发光二极管(LED)数字式正负角度显示功能，具体结构包括同步带轮、传动轴、弹性连轴器、高精度编码器、智能数显器。传动轴通过轴承、轴承座安装在公共座板上，与自动操舵仪相连的同步带轮安装在传动轴上，并在传动轴的一端紧固一个螺钉与垫圈，防止运转时同步带轮滑出。传动轴的另一端通过一个弹性连轴器连接编码器的转动轴，弹性连轴器外周的过渡法兰一端连公共座板，另一端与编码器相连接。编码器的输出控制线接到智能数显器上，通过智能数显器上的发光二极管直接显示角度值。智能数显器的输出通讯接口连接无线通讯发送器，通过无线天线发射信息给远程机房的无线接收器，设置在远程机房的无线接收器与机房内PC机或智能数显器连接。
工作时，自动操舵仪转动轴带动同步带轮同转，而同步带轮则带动传动轴运转，传动轴又通过弹性连轴器使编码器的转动轴同步运转。编码器运转一圈产生的每个脉冲表示确定的角度信号，能正负计值角度信号，并将输出脉冲发送给智能数显器，经智能数显器内部A/D转换后直接变换成LED数显，由数显器直接显示舵机实时运行角度。数显器同时通过RS-232通讯口传输给无线发送器，远程无线接收器将信号传输给PC机(或另一智能数显器)，其他人员可通过PC机的人机界面(或智能数显器)也可看到实时运行的舵角信号。
本发明可在不改变现有舵机的指针式刻度盘上角度显示的基础上(考虑到操舵人员习惯性操作)，另外增加了一个使操舵员一目了然的LED舵角值显示功能，特别在晚间灯光较暗时，指挥和操舵人员在较远处也能醒目看到航行方位精确角度值。同时，为自动驾驶仪提供了高精度的反馈信号。本发明的舵角显示器安装方便、使用可靠，精度较高，能正负方向实时数显，可预设置方位角度偏航值，到达预设偏置值即会输出报警信号，且也能连接打印机打印航行过程中航向角度曲线。同时也可将智能数显器的实时数显角度值通过无线发送器发送给其他远程驾驶舱内的PC机或智能数显器，便于航行指挥人员随时掌握航行方位角度信号，指挥控制船舶保持正确航向。
图1为本发明船用智能舵角显示器的结构示意图。
图中，1为螺钉，2为传动轴，3为轴承，4为弹性连轴器，5为编码器，6为无线通讯发送器，7为智能数显器，8为过渡法兰，9为公共座板，10为轴承座，11为同步带轮，12为垫圈，13为无线天线。
具体实施例方式
以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步描述。
本发明船用舵角显示器的结构如图1所示，主要由同步带轮11、传动轴2、弹性连轴器4、编码器5、智能数显器7组成。传动轴2通过轴承3、轴承座10安装在公共座板9上，与自动操舵仪相连的同步带轮11安装在传动轴2上，在传动轴2的一端紧固一个螺钉1和垫圈12，防止运转时同步带轮11滑出，传动轴2的另一端通过一个弹性连轴器4连接编码器5的转动轴，弹性连轴器4外周的过渡法兰8一端连公共座板，另一端与编码器5相连接。编码器5的输出控制线接到智能数显器7上。智能数显器7输出通讯接口连接无线通讯发送器6，通过无线天线13发射信息，远程机房的无线接收器与机房内PC机或智能数显器连接。
本发明的舵角显示器的工作过程自动操舵仪运转带动同步带轮11同转，而同步带轮11则带动传动轴2运转，通过弹性连轴器4使编码器5转动轴同步运转。而编码器5运转一圈就会产生7200个脉冲，每个脉冲表示0.05角度信号，该编码器能正负计值角度信号，并将输出脉冲发送给智能数显器7，智能数显器内部A/D转换后直接变换成LED数显，实时显示舵机运行角度。智能数显器7同时通过RS-232通讯接口将角度信号传输给无线发送器6。远程无线接收器设置在驾驶舱或的船舶指挥中心，当无线接收器接收到角度信号后即会传输给指挥中心的PC机，船长或其他指挥人员可通过PC机的人机界面或LED智能数显器看到轮船实时运行的舵角信号，以便及时准确地发布指挥命令，控制船舶保持正确航向。
本发明通过智能显示器上较大的红色LED值数字显示，操作者在远离数显器6米左右均能看清从0.1-0.9的角度值，且数显器的精度值远远高于指针式的舵角指示器，绝对误差值不超过±0.1度，可与高精度自动驾驶仪进行匹配和反馈使用。
本发明装置中联接器部份的同步带及传动轴可高精度国产化加工，而编码器、数显器、无线数据收发器可市场采购。如远程监控采用PC机的话，人机界面软件只需有计算机专业基础的人员即能编制，可用最直观的VB高级语言来编制。如远程监控采用智能数显器则价格更便宜而且也不用编程。
本发明在某国家重点船舶专业仪表厂的自动操舵仪及实验室舵机执行机构的闭环系统中试用，显示出精度高，读值方便明了，反馈信号精确，实施容易，价格便宜等优点，可推广应用到各种大中型船舶操舵系统中。
权利要求
1.一种船用智能数显舵角显示器，其特征在于包括同步带轮(11)、传动轴(3)、弹性连轴器(4)、编码器(5)、智能数显器(7)，传动轴(2)通过轴承(3)、轴承座(10)安装在公共座板(9)上，与自动操舵仪相连的同步带轮(11)安装在传动轴(2)上，在传动轴(2)的一端紧固一个螺钉(1)和垫圈(12)，另一端通过一个弹性连轴器(4)连接编码器(5)的转动轴，弹性连轴器(4)外周的过渡法兰(8)一端连公共座板，另一端与编码器(5)相连接，编码器(5)的输出控制线接到智能数显器(7)上。
2.根据权利要求1的船用智能数显舵角显示器，其特征在于所述智能数显器(7)的输出通讯接口连接无线通讯发送器(6)，通过无线天线(13)发射信息给远程机房的无线接收器。
全文摘要
一种船用智能数显舵角显示器，由船舶自动操舵仪的传动联接器、弹性连轴器、高精度编码器、智能数显器组成，自动操舵仪的传动马达带动联接器的同步带，通过其传动轴带动编码器产生船舶航向的角度信号，由智能数显器接收角度信号，经内部信号处理后即时显示实际航行的正负向角度信号，无线通讯发送器通过智能数显器的输出通讯接口接收到角度信号，并发送到远程驾驶舱的无线接收器给智能数显器，使远程驾驶舱的人员也能适时看到船舶航行的方向与角度。本发明具有红色LED数字式正负角度显示功能，安装方便、使用可靠，精度较高，能使航行指挥人员随时掌握航行方位角度信号，指挥控制船舶保持正确航向。
文档编号B63H25/36GK1586991SQ20041006620
公开日2005年3月2日 申请日期2004年9月9日 优先权日2004年9月9日
发明者翁新华, 王春香, 朱爰, 杨汝清 申请人:上海交通大学