专利名称：一种船用自动操舵仪的制作方法
技术领域：
本发明属机电技术，特别是涉及船用自动操舵仪的设计和制造。 二-
背景技术：
目前的船用自动操舵仪主要采用模拟电路，控制航向精度低，船舶的航向 控制转点靠人为控制。此外，目前的船用自动操舵仪驱动采用继电器工作，致 使要频繁修正航向，故障多，使用不方便。
三.
发明内容
本发明的目的是设计制造一种船用自动操舵仪，以克服现时船用自动操 舵仪带来的航向精度低、故障多和使用不方便的缺点。
本发明的目的是这样实现的 一种船用自动操舵仪，包括电源、航向传感 转换器、舵角跟踪器、控制面板、GPS，其特征在于具有与电源分配电路、 移位锁存电路、反相驱动电路、卫星数据电路、报警电路、模数转换电路、控 制面板和应急遥控接口相接的数据处理电路，与电源分配电路、航向传感转换 器和采样比较电路相连的方位放大电路，与方位放大电路和模数转换电路相接 的采样比较电路，与采样比较电路、数椐处理电路、舵角跟踪器和参数采样电 路相接的模数转换电路，与模数转换电路和控制面板相接的参数采样电路，与 数据处理电路相接的报警电路，与数据处理电路和GPS接口相接的卫星数据电 路，与反相驱动电路和输出驱动接口相接的输出电路，与输出电路和数据处理 电路相接的反相驱动电路，与数据处理电路和显示电路电路相接的移位锁存电 路，与移位锁存电路和电源分配电路相接的显示电路，与数据处理电路、显示 电路、方位放大电路和电源相接的电源分配电路。数据处理电路的数据处理器
仏采用51系列集成电路CPU。模数转换电路的模数转换器1]2采用集成电路 ADC0809。本发明的软件流程为初始化后，顺序至输入电压报警、罗经模数转换、 数字滤波、反正切计算、罗经校正、十进制调整、手动开关判别、舵角模数转 换、航向与舵角显示，再至判别操舵方式，若为手动返回初始化；若为自动与 卫星导航，则顺序至调整航向旋钮判别、航向设定与偏航计算、控制参数采 样与模数转换计算、偏航与舵角限位报警计算、卫星导航参数计算、左右舵角 输出计算、航向修正比较，再返回初始化。
采取以上措施的本发明，可实现船舶的自动操舵，行驶，程序设定转向。 可实现自动、手动、随动、应急和限距设定程序转换航线等。本发明省油、省 时、舒适直航减少油耗，可适合于各种船舶使用。
以下再结合附图和实施例对发明作进一步的详述。
四.
附图l是本发明的电路方框附图2是本发明实施例的部分电气原理附图3是本发明实施例的部分电气原理附图4是本发明的软件流程图。
五.
具体实施例方式
附图1给出了本发明的电路方框图。
本发明对采用模拟电路的船用自动操舵仪进行了改进。除常规的电源、航 向传感转换器、舵角跟踪器、控制面板、GPS外，还具有与电源分配电路、移 位锁存电路、反相驱动电路、卫星数据电路、报警电路、模数转换电路、控制 面板和应急遥控接口相接的数据处理电路，与电源分配电路、航向传感转换器 和采样比较电路相连的方位放大电路，与方位放大电路和模数转换电路相接的 采样比较电路，与采样比较电路、数椐处理电路、舵角跟踪器和参数采样电路
相接的模数转换电路，与模数转换电路和控制面板相接的参数采样电路，与数 据处理电路相接的报警电路，与数据处理电路和GPS接口相接的卫星数据电路，
与反相驱动电路和输出驱动接口相接的输出电路，与输出电路和数据处理电路 相接的反相驱动电路，与数据处理电路和显示电路电路相接的移位锁存电路，
4与移位锁存电路和电源分配电路相接的显示电路，与数据处理电路、显示电路、
方位放大电路和电源相接的电源分配电路。数据处理电路的数据处理器u,采用
51系列集成电路CPU。模数转换电路的模数转换器U2采用集成电路ADC0809。 附图2和附图3给出了本发明实施例的全电气原理图，按附图2和附图3
实施即可完成本发明的硬件制造任务。
附图2和附图3中，数据处理电路，主要的元件包括集成电路CPU — 51
系列、集成电路Us-7400、集成电路U3-74HC74、集成电路U6-74132。
方位放大电路，主要的元件包括集成电路1115-308、集成电路1]16-308、
晶体三极管Q5-IRF540、电感U传感器和磁罗经。
采样比较电路，主要的元件包括集成电路仏-308、集成电路T4-7805。 模数转换电路，主要的元件包括模数转换集成电路112-0809。 参数采样电路，主要的元件包括电阻W广IOK电位器、电阻W厂IOK电位
器、电阻W3-IOK电位器、电阻WrIOK电位器。
报警电路，主要的元件包括蜂鸣器U,9、晶体三极管Q2-IRF540。 卫星数据电路，主要的元件包括集成电路Uf 4N38、集成电路1118-4016 、
晶体二极管D3、晶体二极管D4-1N4007。
输出电路，主要的元件包括晶体三极管Q厂IRF540、晶体三极管Q厂IRF540、
晶体二极管Dh晶体二极管D2-1N5406。
反相驱动电路，主要的元件包括集成电路Ur7404。
移位锁存电路，主要的元件包括集成电路U7-74164、集成电路U8 -74164、
集成电路U9 -74164、集成电路仏。-74164、集成电路Un -74164、集成电路
U12-74164 、集成电路Un -74164、集成电路U14-74164。
显示电路，主要的元件包括0. 5数码管LEDi、 0. 5数码管LED2、 0. 5数码
管LED3 、 0. 5数码管LED4 、 0. 5数码管LED5、 0. 5数码管LED6、 0. 5数码管LED 、
0. 5数码管LED8。
电源分配电路，主要的元件包括晶体三极管Q5-IRF540、晶体三极管 Q6—A1396,晶体三极管Q7—C1384、集成电路T,-7808、集成电路^-7805。
5附图4给出了本发明的软件流程图。流程为初始化后，顺序至输入电 压报警、罗经模数转换、数字滤波、反正切计算、罗经校正、十进制调整、手 动开关判别、舵角模数转换、航向与舵显示，再至判别操舵方式，若为手动返 回初始化；若为自动与卫星导航，则顺序至调整航向旋钮判别、航向设定与 偏航计算、控制参数采样与模数转换计算、偏航与舵角限位报警计算、卫星导 航参数计算、左右舵角输出计算、航向修正比较，再返回初始化。
使用适当的计算机语言，即可编写出以上流程的源程序。
实施例是这样工作的当主机通电后，18-32伏DC由晶体三极管Qe、晶体
三极管Q7将电压稳压11V，再由集成电路L-7808分二路送给集成电路T2、集 成电路T3和晶体三极管Q5方位传感产生振荡，提高方位精度。集成电路T2给 中央处理通电进行初始化，然后检测当前航向、舵角和侍机的手动与电控。方 位数据传送部份由罗经、方位数据传送器采集和GPS方位数据画EA0183进 行解调，比较、采样、放大，送至主机中央处器理按程序处理。罗经传感器由
中央处理器提供触发脉冲，经集成电路U4c:和晶体三极管Q5激励传感器，而电
感Lh电感L2传感的方位信号经集成电路仏5、集成电路IU放大。放大的SIN 和COS电压，送AD的27、 26脚转换给CPU处理器作程序处理，然后CPU的10、 11脚输出给集成电路U7-集成电路仏4移位寄存器与数码管LED结合显示航向。 当工作模式在自动操舵时，目标航向与当前航向产生左偏航，当前航向数据与 CPU存储数据比较，CPU的8脚输出信号，经集成电路U4B与晶体三极管Q4通 电给电磁阀或电机，使船舶航向回正。船舶航行向右偏航，CPU的7脚输出信 号经U4A和晶体三极管Q3通电给电磁阀或电机使船舶航向回正。显示面板控制 部份显示船舶行驶方向、舵角和参量变化的面板控制部份，由指令控制功能 和模式转换进行自动操舵。船舶设定在自动导航操舵的模式航行，调节航向旋 扭可改变当前航向和航线，按向左或向右键也可修改航向。当按下GPS模式下 航行，GPS设定航向和方位，然后将MNEA0183方位语句通过集成电路U8、集成 电路仏8送CPU进行程序处理。跟踪当前航向与方位比较，程序判断是否需要修正航向偏差和航线转向。在自动导航操舵模式下按限距键，可实施二船左或 右限定距离行驶，二艘船平行作业，两船左舷与右舷距离保持不变。
权利要求
1、一种船用自动操舵仪，包括电源、航向传感转换器、舵角跟踪器、控制面板、GPS，其特征在于具有与电源分配电路、移位锁存电路、反相驱动电路、卫星数据电路、报警电路、模数转换电路、控制面板和应急遥控接口相接的数据处理电路，与电源分配电路、航向传感转换器和采样比较电路相连的方位放大电路，与方位放大电路和模数转换电路相接的采样比较电路，与采样比较电路、数椐处理电路、舵角跟踪器和参数采样电路相接的模数转换电路，与模数转换电路和控制面板相接的参数采样电路，与数据处理电路相接的报警电路，与数据处理电路和GPS接口相接的卫星数据电路，与反相驱动电路和输出驱动接口相接的输出电路，与输出电路和数据处理电路相接的反相驱动电路，与数据处理电路和显示电路电路相接的移位锁存电路，与移位锁存电路和电源分配电路相接的显示电路，与数据处理电路、显示电路、方位放大电路和电源相接的电源分配电路。
2、根据权利要求l所述的船用自动操舵仪，其特征在于软件流程为， 初始化后，顺序至输入电压报警、罗经模数转换、数字滤波、反正切计算、 罗经校正、十进制调整、手动开关判别、舵角模数转换、航向与舵角显示，再 至判别操舵方式，若为手动返回初始化；若为自动与卫星导航，则顺序至调 整航向旋钮判别、航向设定与偏航计算、控制参数采样与模数转换计算、偏航 与舵角限位报警计算、卫星导航参数计算、左右舵角输出计算、航向修正比较， 再返回初始化。
3、 根据权利要求l所述的船用自动操舵仪，其特征在于数据处理电路 的数据处理器仏采用51系列集成电路CPU。
4、 根据权利要求l所述的船用自动操舵仪，其特征在于模数转换电路 的模数转换器U2采用集成电路ADC0809。
全文摘要
一种船用自动操舵仪，包括电源、航向传感转换器、舵角跟踪器、控制面板、GPS，其特征在于具有数据处理电路，方位放大电路，采样比较电路，模数转换电路，参数采样电路，报警电路，卫星数据电路，输出电路，反相驱动电路，移位锁存电路，显示电路，电源分配电路。本发明可实现船舶的自动操舵，行驶，程序设定转向。可实现自动、手动、随动、应急和限距设定程序转换航线等。本发明省油、省时、舒适直航减少油耗，可适合于各种船舶使用。
文档编号G05D1/02GK101452291SQ20071019704
公开日2009年6月10日 申请日期2007年11月30日 优先权日2007年11月30日
发明者朱普国 申请人:朱普国