一种船用自动操舵仪的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于船舶航行设备技术领域，涉及船舶自动驾驶技术，特别是一种自动操舵装置。
【背景技术】
[0002]我国拥有漫长的海岸线，船舶数量众多。从功能上主要分为:商船、客船和渔船，商船和客船制造成本相对较高，一般都安装价格昂贵的进口自动操舵设备，以日本、荷兰生产的自动操舵产品为主。在我国的三类船舶中，渔船所占的比例最大，而渔船制造成本相对较低，一般使用的是我国自主研制的自动操舵仪。从上个世纪二十年代第一台船舶自动操舵装置的诞生到今天，船舶自动驾驶技术经历了机械式、电气式、模拟式、数字式等几个时代，随着电子技术的发展船舶自动驾驶技术已经迈进了智能时代。目前，国内缺少研发生产自动操舵仪的龙头企业，所以市场上的产品质量良莠不齐，与国际水平还存在很大的差距，甚者在我国范围内，也会因地域、船型等因素而无法有效地实现产品的互换性。同时，自动操舵仪在安装调试完毕以后，它的功能就基本固化，系统功能无法实现升级更新。
[0003]随着技术的进步，船舶上辅助设备越来越多，自动化程度越来越高。目前，市面上的操舵仪基本上都是一个独立的主体，它与其它功能设备基本上没有信息或数据的共享，同时也无法实现整条船舶的有效监控。中国专利《一种自动操舵仪》(申请号:201020131694.X)中通过设置丰富的外围接口来实现这个功能，这样做的缺点是接口繁多、布线复杂，给后期维修和维护带来不便。
[0004]自动操舵仪需要获得舵角信号，传统的自动操舵仪都是通过电位器式舵角传感器来获取，中国专利《一种自动操舵仪》(申请号:201220466118.X)和中国专利《一种自动操舵仪》(申请号:201210338321.3)均使用电位器式舵角传感器来获取舵角信号。电位器式舵角传感器的核心部件是电位器，它属于接触式元件，具有易磨损、寿命短等致命缺点，出现磨损后输出的舵角信号不稳定，轻则无法实现自动操舵，重则会导致船舶翻覆。
【发明内容】
[0005]本发明目的是提供一种船舶用的自动操舵仪，它具有安装调试方便、维护维修容易、适用性更广、可靠性和性价比更高等特点，在减少操舵仪外围接口、简化布线的前提下，实现与其它船用设备进行信息和数据的共享，提高船舶自动化程度。解决现有操舵仪互换性差、无法在线升级，或者是接口繁多、接线复杂等缺点，摒弃现有操舵系统中易磨损、寿命短的电位器式舵角传感器。
[0006]为了解决技术背景中所述的问题，本发明采用以下技术方案:它由主机、操舵功能模块和其它功能模块组成，主机与各功能模块通过PWM总线进行连接。其它功能模块可以是0个，也可以是多个。
[0007]所述的主机包括液晶屏、MCU、键盘和PWM总线接口。液晶屏显示舵角、航向、航行状态、位置、设置参数等相关信息，如果PWM总线连接了其它功能模块，在液晶屏上也可以显示该设备的状态和相关数据信息。MCU主要有以下功能:一接收从键盘输入的操作信息；二运算和处理PWM总线上传来的数据，并把处理后的数据通过PWM总线传输给目标设备;三把需要显示的内容传输给液晶屏。P丽总线接口由24V线、电源地、BUS+、BUS-四根线组成，其中，24V线和电源地线给各功能模块提供电源，BUS+和BUS-两根线是P丽总线的差分信号线，用于主机与各功能模块，或者功能模块与功能模块的之间进行通信。
[0008]所述的操舵功能模块包括MCU、PWM总线接口、GPS、无接触式舵角传感器、电子罗经和电磁阀。MCU内置有信号处理电路，所需的舵角信号来自无接触式舵角传感器。
[0009]所述的其它功能模块可以是AIS收发模块、无线遥控模块、Wifi模块、柴油机监控模块、机舱水位监控模块等，可以根据实际需要选择连接到PWM总线上，以上所述模块都必须包含有PWM总线接口。
[0010]本发明有以下有益效果:它具有功能可扩展、安装调试方便、维护维修容易、适用性更广、可靠性和性价比更高等特点，在减少操舵仪外围接口、简化布线的前提下实现功能扩展，提高船舶自动化程度。
【附图说明】
[0011]下面对本发明说明书中涉及到的附图表达内容和图中标记作简要说明:
[0012]附图1是本发明提供的船用自动操舵仪系统结构示意图；
[0013]附图2是本发明提供的船用自动操舵仪主机结构示意图；
[0014]附图3是本发明提供的船用自动操舵仪操舵功能模块结构示意图；
[0015]附图4是本发明提供的船用自动操舵仪AIS收发功能模块结构示意图；
[0016]附图5是本发明提供的船用自动操舵仪实施例系统结构示意图；
[0017]上述图中根据连接的功能模块个数标记为:其它功能模块1、其它功能模块2、……其它功能模块η。
【具体实施方式】
[0018]参照附图1、5，本【具体实施方式】采用以下技术方案:所述船用自动操舵仪由主机、操舵功能模块和其它功能模块组成，本实施案例选用1个其它功能模块，亦即AIS收发功能丰旲块。
[0019]具体连接方式:把附图3所述的操舵功能模块和附图4所述的AIS收发功能模块通过PWM总线连接到附图2所述的主机上。
[0020]所述主机包括液晶屏、Μ⑶、键盘和HVM总线接口。液晶屏选用天马8寸TL080SN100液晶屏，显示舵角、航向、航行状态、位置、设置参数、AIS相关图文信息。MCU采用3 2位ARM处理器，自带LCD驱动接口、SDRAM驱动接口。键盘设置有数字键、方向键、选择键和一些功能键，可以选用硅胶按键、轻触开关按键和薄膜开关等，本实施案例采用轻触开关按键。PWM总线接口由软件部分和硬件部分组成，符合IS0-J1850标准。
[0021 ]所述操舵功能模块包括Μ⑶、PWM总线接口、GPS、无接触式舵角传感器、电子罗经和电磁阀。GPS采用UM220II1-N模块，它支持北斗和GPS双系统，通过串口与Μ⑶进行通信。采用三轴磁阻式弱磁传感器和三轴MEMS陀螺仪、三轴MEMS加速度计一起组成倾角补偿式的三轴电子罗盘，通过串口与mj进行通信。利用mj内部自带的A/D转换接口，将来自电感式舵角指示系统中舵角表接线柱上的舵角信号转换成数据，通过MCU的计算得到对应舵角。MCU经过光电耦合器驱动开关管，开关管推动电磁阀工作。
[0022]所述AIS收发功能模块通过PWM总线接口把接收到的数据传送给主机，同时将主机传送来的数据通过AIS模块发送出去。
[0023]以上的【具体实施方式】仅为本发明的较佳实例，并不用以限制本发明，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种船用自动操舵仪，其特征在于:它由主机、操舵功能模块和其它功能模块组成。2.根据权利要求1所述的船用自动操舵仪，其特征在于:主机和各个功能模块均有PWM总线接口。3.根据权利要求1、2所述的一种船用自动操舵仪，其特征在于:主机与各功能模块通过PWM总线进行连接。4.根据权利要求1、2、3所述的船用自动操舵仪，其特征在于:其它功能模块可以选择0个，也可以选择多个。5.根据权利要求1、2、3所述的船用自动操舵仪，其特征在于:主机包括液晶屏、MCU、键盘和PWM总线接口。6.根据权利要求1、2、3所述的船用自动操舵仪，其特征在于:操舵功能模块包括MCU、PWM总线接口、GPS、舵角传感器、电子罗经和电磁阀。7.根据权利要求1、2、3和6所述的船用自动操舵仪，其特征在于:舵角传感器是非接触式舵角传感器。
【专利摘要】本发明提供一种船舶用自动操舵仪，属于船舶航行设备技术领域，涉及船舶自动驾驶技术。它由主机、操舵功能模块和其它功能模块组成，主机与各功能模块通过PWM总线进行连接，其它功能模块可以是0个，也可以是多个。它具有功能可扩展、安装调试方便、维护维修容易、适用性更广、可靠性和性价比更高等特点，在减少操舵仪外围接口、简化布线的前提下，实现与其它船用设备进行信息和数据的共享，提高船舶自动化程度。
【IPC分类】G05D1/02
【公开号】CN105467999
【申请号】CN201511015448
【发明人】卢运娇, 祝春来, 麦冬玲, 林喜辉, 汪卫星
【申请人】卢运娇
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年12月31日