专利名称：可接收多路航向信号的通用航向复示器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种船舶航向复示装置，特别涉及一种能够接收和显示多路不同类型航向信号的船舶航向复示器，属于航海设备技术领域。
背景技术：
罗经航向复示器是船舶上必备的航向显示设备，船舶操纵人员主要通过航向复示器观察船舶的艏向运动。航向复示器的主要功能是将罗经输出的航向信号转换为直观的机械转动，其目的是便于操作人员观察船舶的航向运动。目前的航向复示器产品主要存在如下问题一、航向复示器不能同时接收多种罗经信号 国内船舶上通常同时配备有多种罗经如电罗经、磁罗经、GPS罗经等，为了显示不同罗经输出的航向信号，船舶上需要配置多个航向复示器，成本较高，安装不方便。ニ、航向机械复示器不能同时接收数字信号和自整角机模拟信号罗经发送的航向信号包括数字航向信号和自整角机模拟航向信号。现有的航向复示器产品主要分为两种类型，一种用于接收自整角机模拟航向信号；另ー种用于接收数字航向信号，这两种航向复示器产品不能同时接收数字航向信号和自整角机模拟航向信号。国外如日本UNIKAS公司的EC-50复式罗经、德国安修士(Raytheon Anschutz)公司生产的Gyro Star (Ray Gyro G1500)分罗经等产品；国内的数字航向复示器产品，如重庆长平机械厂生产的SX-3型数字航向分罗经，大连宁安航海电子有限公司生产的C42数字式罗经航向复示器，中国实用新型专利申请200820025422. 4公开的ー种数字式舵角航向复合型指示器，上述产品均只接收数字航向信号，不能接收模拟航向信号。航向复示器不能同时接收数字和模拟航向信号的原因是(I)信号的形式不同。模拟航向信号是自整角机同步信号，该信号为交流电压信号，数字航向信号为符合相应数字通信协议的数字信号。(2)信号的内容不同。数字航向信号一般传输船舶航向的准确值；模拟航向信号采用的是1°转值的自整角机同步信号。(3)操作使用方法不同。模拟航向信号采用的是1°转值的自整角机同步信号，即航向每变化1°，航向复示器中的接收自整角机转动ー圈，航向的整度数由机械齿轮累加得至IJ，因此模拟航向复示器中需要手动输入航向初值(即匹配航向)；数字航向复示器接收航向的准确值，因此不需要手动输入航向初值。为了适应不同类型的罗经航向信号，船舶上需要配置多个不同类型的航向复示器，成本较高，安装和操作均不方便。三、采用数字显示的航向复示器产品不符合船员的操作和使用习惯。国外航向复示器产品的显示部分主要采用直观的航向机械刻度盘。与国外产品不同，上述国内航向复示器产品没有采用机械刻度盘显示航向值，主要采用数字方式(如数码管、液晶屏等)显示航向值。该显示方式不符合船员的操作和使用习惯，使用人员从航向复示器上很难直观地了解船舶的航向运动，不利于船员对船舶航向的操纵。
实用新型内容本实用新型的目的在于针对背景技术所述不足，提供一种通用航向复示器，该复示器装置既能接收自整角机航向信号，又能接收数字航向信号；该装置的航向显示部分采用直观的航向机械刻度盘，通过信号选择，可同时接收和显示多路不同类型的航向信号。为实现上述目的，本实用新型采用的具体技术方案是一种通用航向复示器，其特征在于，包括航向信号输入单元，用于接收外部输入的航向信号，该航向信号包括数字航向信号和自整角机模拟航向信号；信号转换选择单元，与所述航向信号输入单元电连接，用于对输入所述航向信号 输入单元的航向信号中的模拟航向信号进行转换处理，将其转换为数字航向信号，同时选择该转换后的数字航向信号或者输入的航向信号中的数字航向信号作为输出信号；数字航向信号接口单元，与所述信号转换选择单元电连接，用于接收所述信号转换选择单元输出的数字航向信号；航向信号跟踪控制单元，与所述数字航向信号接口单元电连接，用于对航向信号接口单元接收的数字航向信号进行处理，输出控制指令；航向刻度盘驱动单元，其包括驱动电机和齿轮传动机构所述驱动电机，所述驱动电机的输出轴与齿轮传动机构连接，驱动电机根据所述控制指令驱动齿轮传动机构运动，进而带动航向刻度盘转动，实现对输入航向的实时跟踪。作为本实用新型的改进，所述齿轮传动机构包括双联减速齿轮，中心小齿轮，中心大齿轮，航向粗刻度盘和航向精刻度盘，其中，所述中心小齿轮固定安装在驱动电机的输出轴上，所述航向精刻度盘同轴固装在该中心小齿轮上，所述中心大齿轮与中心小齿轮同轴，且可相对转动地套装在该中心小齿轮外围，所述航向粗刻度盘同轴安装在所述航向精刻度盘外周，并与所述中心大齿轮同轴固接，所述双联减速齿轮用于分别与所述中心小齿轮和中心大齿轮啮合。作为本实用新型的改进，所述齿轮传动机构上还设置有精刻度同步盘，其同轴紧固安装在中心小齿轮上，随驱动电机的输出轴与所述中心小齿轮同步转动。作为本实用新型的改进，所述精刻度同步盘和航向粗刻度盘上分别固定设置有遮光杆，所述齿轮传动机构上对应所述遮光杆安装有红外传感器，用于在所述航向粗刻度盘和航向精刻度盘经过零度位置时，相应的遮光杆遮挡住所述红外传感器中的红外光线，以产生过零信号。作为本实用新型的改进，所述驱动电机为步进电机，所述控制指令包括控制所述驱动电机转动方向的信号指令和控制所述驱动电机转动的脉冲信号指令。作为本实用新型的改进，所述航向刻度盘驱动单元还包括步进电机驱动单元和红外传感器组件，其中，所述步进电机驱动单元根据所述航向信号跟踪控制单元传输的控制指令控制步进电机转动，所述红外传感器组件用于检测航向刻度盘的转角位置。所述航向信号跟踪控制单元包括角度差计算单元和步进电机控制信号输出单元，该角度差计算单元用于计算外部输入的航向值与航向机械刻度盘角度位置之间的角度差，所述步进电机控制信号输出单元根据该角度差确定驱动电机的转动方向和歩数，得到驱动电机的控制信号，驱动电机工作，使刻度盘实时跟踪输入的航向值。作为本实用新型的改进，所述的航向信号输入单元具有数字航向信号接口和模拟航向信号接ロ，分别用于接收数字航向信号和自整角机输出的模拟航向信号。本实用新型的通用航向复示器装置工作时，首先收外部输入的自整角机航向信号或者数字航向信号；然后进行初始航向匹配，使航向机械刻度盘显示的航向与外部输入的航向信号一致；最后，航向信号跟踪控制単元根据航向信号接ロ单元输入的航向信号计算并输出控制步进电机的控制指令，使航向刻度盘实时跟踪船舶的航向变化。本实用新型的这种可接收多路不同类型航向信号、采用机械刻度盘显示航向值的通用航向复示器装置，可以减少船舶上为多种航向信号配套复示器的成本，简化了操作，同时航向的显示方式准确、直观，符合船员的操作和使用习惯，其具体具有如下有益效果 (I)采用ー个航向复示器实现了对多路不同类型航向信号的接收和精确复示，具有较好的适应能力。減少了船舶上配置航向复示器的数量，降低了成本。(2)本实用新型采用航向机械刻度盘显示航向，显示直观，符合船员的操作使用习惯。(3)本实用新型设计了航向复示器操作显示面板上的开关旋钮，利用其相互组合完成所需的各种功能，可实现不同类型航向信号的接收和显示。简化了显示面板的结构，操作方便。(4)本实用新型设计了航向刻度盘的齿轮传动机构，采用一个步进电机同步驱动航向粗刻度盘和航向精刻度盘，保证了两个机械刻度盘能够同步转动，消除了粗精刻度盘之间的失步现象，提高了航向显示的准确度。(5)本实用新型采用步进电机细分技术，提高了航向显示的精度和灵敏度，可以满足航向变化较慢的大型船舶对航向显示精度和灵敏度的要求。(6)本实用新型具有航向机械刻度盘的跟踪控制功能，自动寻找航向机械刻度盘零位功能，航向跟踪误差自动矫正功能，能有效消除步进电机开环控制的累计误差，提高了航向显示的准确性和可靠性。
图I为本实用新型的显示操作面板布置图。图2为本实用新型的原理框图。图3为本实用新型的机械传动系统的原理框图。图4为本实用新型的机械传动系统的整体结构图。图5为本实用新型的机械传动系统的装配图。图6为本实用新型的信号转换选择单元的原理框图。图7为本实用新型的航向信号跟踪控制単元的程序流程图。图8为本实用新型的步进电机驱动单元的原理框图。图I中，26-航向信号源选择开关、23-航向匹配开关、24-加按键、25-减按键、535-航向粗刻度盘、536-航向精刻度盘。图2中，I-航向信号输入，2-信号转换选择单元，3-数字航向信号接ロ単元，4-航向信号跟踪控制单元，5-航向刻度盘驱动单元。图3中，50-步进电机，51-综合控制电路板，52-红外传感器组件，53-航向刻度盘的齿轮传动机构。图4和图5中，530-双联减速齿轮，531-中心小齿轮，532-航向精刻度同步盘，533-轴承，534-中心大齿轮，535-航向粗刻度盘，536-航向精刻度盘，537-压盘，538-遮光杆。图6中，12-自整角机模拟航向信号接口电路，11-数字航向信号接口电路，21-模拟航向信号转换模块，22-信号源选择电路。图8中，501-步进电机控制信号处理单元，502-步进电机细分驱动模块。
具体实施方式
·[0053]
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。参见图2，本实用新型的航向复示器包括航向信号输入单元1，信号转换选择单元2，数字航向信号接口单元3，航向信号跟踪控制单元4，航向刻度盘电机驱动单元5。航向信号输入单元I用于接收外部输入的各种类型的多路航向信号，图2中，航向信号输入单元I中包含两种航向接口，一种是自整角机模拟航向信号接口，另一种是数字航向信号接口。如附图6所示，本实施例中每一种接口设计了两路信号接口。自整角机模拟航向信号接口 12中各接口包括5个接线端子，其中2个接入激磁信号，3个接入自整角机同步信号；数字航向信号接口 11中各接口包括3个接线端子，用于接收RS-422串口信号，通讯距离较短的应用场合可采用2个接线端子的RS-232接口。信号转换选择单元2包括模拟航向信号转换模块21、两路信号源选择电路26以及相应的两路信号源选择开关22。该信号转换选择单元2用于将自整角机模拟航向信号转换为数字航向信号并完成航向初值的设定，并且根据航向信号选择开关的位置选择相应的航向数字信号作为本单元的输出。该信号转换选择单元2转换后的数字信号采用与外部数字航向信号相同的报文格式，航向初值的设置由航向匹配开关23、加按键24、减按键25配合本单元2中的模拟航向信号转换模块21(具体可以是微处理芯片AT89C4051)完成。其中，航向匹配开关23控制模拟航向信号转换模块21的启动和关闭，加按键24和减按键25分别控制模拟航向信号转换模块21进行航向信号量的增加和减少，上述航向匹配开关23、加按键24和减按键25均设置在一显示操作面板上，便于操作者的控制。图6为信号转换选择单元2的原理框图，该单元2中的两路自整角机模拟航向信号首先接入信号源选择电路26，然后根据其中一个信号源选择开关22的位置确定将哪一路自整角机模拟航向信号输出给模拟航向信号转换模块21 ;模拟航向信号转换模块21优选采用微处理芯片AT89C4051，用于将自整角机模拟航向信号转换为数字信号，然后采用RS-422总线的串口信号输出数字航向信号，该信号的报文格式及波特率与外部输入的数字航向信号相同；模拟航向信号转换模块21输出的数字航向信号与外部输入的两路数字航向一起再接到另一个信号源选择电路26，在该信号源选择电路26中再根据相应的信号源选择开关22的位置确定将哪一路数字航向信号接到转换选择单元2的输出端。数字航向信号接口单元3用于接收信号转换选择单元2输出的数字航向。图2中的数字航向信号接口单元3为可接收RS-422总线的串口信号的光电隔离电路，光电隔离芯片优选采用6nl36，隔离电源采用功率为IW的DC5V转DC5V的电源模块，其型号优选为B0505LS-1WR。航向信号跟踪控制单元4根据航向信号接口单元输入的数字航向信号计算并输出控制步进电机的控制指令，使航向刻度盘实时跟踪船舶的航向变化。航向信号跟踪控制单元4发送两个控制指令，其中一个指令是控制步进电机转动方向的信号；另一个是控制步进电机转动步数的脉冲信号，步进电机驱动单元5接收到一个脉冲信号后，驱动步进电机转动一步。图2中航向信号的跟踪控制单元4优选由微处理芯片W78E516及其附属电路构 成，输入为信号转换选择单元2输出的符合NMEA0183/IEC61162-1/IEC61162标准数据传输格式的串行航向数字信号；输出为步进电机的控制指令。航向信号跟踪控制单元4包括角度差计算单元44、步进电机控制信号输出单元45，角度差计算单元44用于计算外部输入的航向值与航向机械刻度盘角度位置之间的角度差，步进电机控制信号输出单元45根据该角度差的符号确定步进电机的转动方向，根据角度差的大小确定步进电机下一次应走的步数，从而计算得到步进电机的控制信号，驱动电机工作，使刻度盘实时跟踪输入的航向信号值。上述航向机械刻度盘角度位置来自机械刻度盘角度位置计算单元48，该单元48根据步进电机控制信号计算输出单元45输出的步进电机转动方向及步数累计得到航向机械刻度盘下一时刻的角度位置。航向信号跟踪控制单元4还可以包括机械刻度盘零位控制单元43、精刻度盘零位信号采集单元46、航向刻度盘机械位置矫正单元47。机械刻度盘零位控制单元43用于控制机械刻度盘转到零度位置，精刻度盘零位信号采集单元46用于在机械刻度盘转到零度位置时采集其零位信号。航向刻度盘机械位置矫正单元47用于判断单元48累计得到的航向机械刻度盘的角度位置是否达到规定值，如果误差大于一定阈值，单元47将输出一个校正信号给机械刻度盘角度位置计算单元48更新其当前的角度值，消除累积误差。图7为航向信号跟踪控制单元4的程序流程图，本实用新型航向复示系统上电后，首先进入初始化单元41完成必需的初始化工作，然后主要完成航向机械刻度盘的跟踪控制、自动寻找航向机械刻度盘零位、航向跟踪误差自动矫正三个功能。其工作流程如下(I)航向机械刻度盘的跟踪控制接收当前数字航向信号42，该数字航向信号来自信号转换选择单元2;此时，如果操作人员没有按下匹配开关23，首先进入航向刻度盘与实际航向之间的角度差计算单元44，该单元44的功能是计算外部输入的航向值与航向机械刻度盘角度位置之间的角度差。根据该角度差由步进电机控制信号输出单元45计算得到步进电机的控制信号，计算方法是根据角度差的符号确定步进电机的转动方向，根据角度差的大小确定步进电机下一次应走的步数。上述航向机械刻度盘角度位置来自机械刻度盘角度位置计算单元48，该单元48根据步进电机控制信号计算输出单元45输出的步进电机转动方向及步数累计得到航向机械刻度盘下一时刻的角度位置。(2)自动寻找航向机械刻度盘零位由于航向机械刻度盘角度位置是通过累计得到的，因此本实用新型首次通电时，航向信号跟踪控制単元4不知道航向机械刻度盘的准确位置，此时需进行航向匹配，也称作航向同歩。參见图7，航向复示器通电后，首先完成初始化，如果操作人员按下匹配开关23，寻找机械刻度盘零位控制单元43，该单元43的功能是控制机械刻度盘转到零度位置，单元43输出的控制指令控制步进电机向ー个固定方向转动，直到航向粗精刻度盘上的两个遮光杆638分别停在两个红外传感器组件62中间，红外传感器组件610会输出一个精刻度盘零位信号，此时航向刻度盘的位置是零度位置即航向显示为正北，然后进入机械刻度盘角度位置计算单元48，将当前的机械刻度盘角度更新为零度，再然后以当前的角度位置为起点，再进入航向刻度盘与实际航向间的角度差计算单元44，计算获得当前航向与当前机械刻度盘之间的角度差，最后根据该角度差由步进电机控制信号输出单元45计算得到步进电机的控制信号，该控制信号控制步进电机转动，使航向机械刻度盘显示的航向值与外部输入的航向值相同。(3)航向跟踪误差自动矫正參见图7，由于在步进电机的控制过程中，航向机械刻度盘角度位置是通过累计控 制指令得到的，因此本实用新型中航向机械刻度盘的控制方法是ー种开环控制。系统长时间工作后，航向机械刻度盘与外部罗经航向之间可能会出现累积误差，为此本实用新型需要进行航向跟踪误差自动校正。在精刻度盘零位信号采集单元46中不断采集精刻度盘的零位信号；每当采集到精刻度盘零位信号时，航向刻度盘机械位置矫正单元47根据单元48累积得到的当前航向刻度盘角度位置判断当前的角度值是否正好为整十度的航向(如10°、110°、320°等)，如果误差较大，単元47将输出ー个校正信号给机械刻度盘角度位置计算单元48，単元48收到该信号后更新当前的角度值消除累积误差。本实用新型的机械传动系统的原理框图參见图3。航向刻度盘驱动单元5包括步进电机50，步进电机驱动单元51，红外传感器组件52和航向刻度盘的齿轮传动机构53。首先由有步进电机驱动单元51根据航向信号跟踪控制単元4传输过来的控制指令控制步进电机50转动，然后航向刻度盘的齿轮传动机构53将步进电机50转轴上的机械转动传输给航向刻度盘，使其转动；航向刻度盘的转角位置由红外传感器组件52进行检测，检测信号反馈给有步进电机驱动单元51。步进电机50的步距角优选可设为1.8°，型号优选为42BYGH228。步进电机驱动单元51通过ー综合控制电路板实现。參见图4，本实用新型的航向刻度盘的齿轮传动机构53由双联减速齿轮530，中心小齿轮531，航向精刻度同步盘532，轴承533，中心大齿轮534，航向粗刻度盘535，航向精刻度盘536，压盘537和遮光杆538构成。本实用新型中各部分的装配參见图4和图5，步进电机50通过4个螺丝直接固定在综合控制电路板(步进电机驱动单元51)上，为了保证电路板的強度，综合控制电路板采用4mm厚的环氧覆铜电路板制作。中心小齿轮531通过中心小齿轮上的螺孔与步进电机50的轴紧固，航向精刻度同步盘532紧固在中心小齿轮531上，航向精刻度盘536通过压盘537和三个螺丝紧固在中心小齿轮531上。完成上述装配后，当步进电机50的轴转动时，航向精刻度盘536和航向精刻度同步盘532将跟随步进电机50的转动轴同步转动。參见附图4和附图5，中心大齿轮534通过轴承533与中心小齿轮531连接在一起，中心大齿轮534与中心小齿轮531均可以绕中心轴自由转动，相互没有影响；航向粗刻度盘通过三个螺丝紧固在中心大齿轮534上；双联减速齿轮530通过两个轴承和一个支承轴被固定在综合控制电路板上，双联减速齿轮530可以绕该支承轴自由转动；双联减速齿轮530上的两个齿轮分别与中心小齿轮531、中心大齿轮534上的齿轮相互咬合，当步进电机带动中心小齿轮531转动时，首先由中心小齿轮531带动双联减速齿轮530转动，然后由双联减速齿轮530上的另一个齿轮驱动中心大齿轮534转动。本实施例中的中心小齿轮531与双联减速齿轮530间的齿数比优选为25 150，即I : 6 ;双联减速齿轮530与中心大齿轮534间的齿数比优选为25 150也即I : 6 ;通过上述装配，步进电机50转动轴上的转动角度经过两级I : 6减速传输到中心大齿轮534 ；由于航向粗刻度盘535与中心大齿轮534固连在一起，航向精刻度盘536与中心小齿轮531固连在一起，因此航向粗刻度盘与航向精刻度盘间的角度比为36 I。参见附图4和附图5，红外传感器组件52优选采用光电器件M0CH22A5安装在综合控制电路板上；两个遮光杆538分别安装在粗刻度盘535和精刻度同步盘536上，当航向粗刻度盘和精刻度盘转到零位时，两个遮光杆538正好同时处于红外传感器组件52的中 间。通过遮光杆538遮挡红外传感器组件52中的红外光线，红外传感器组件52可以提供机械刻度盘的过零信号，该信号用于自动寻找航向机械刻度盘零位以及自动矫正航向跟踪误差。步进电机驱动单元由步进电机控制指令处理单元501，步进电机细分驱动模块502两部分构成。步进电机控制指令处理单元501采用微处理芯片记录控制指令，并根据步进电机细分驱动模块502和步进电机的响应速度调整输入给细分驱动模块的控制信号，保证步进电机50响应每一个控制指令，防止步进电机50开环控制中出现累积误差。图8为步进电机驱动单元5的原理框图，步进电机控制指令处理单元501首先采用40106对航向信号跟踪控制单元4输出的控制信号进行整形，滤除干扰，然后采用微处理芯片AT89C4051记录控制指令，为了防止步进电机开环控制中出现累积误差，AT89C4051将根据步进电机细分驱动模块502和步进电机50的响应速度调整输入给细分驱动模块502的控制信号，保证步进电机有时间响应每一个控制指令。细分驱动模块采用两片步进电机控制芯片PBL3717A实现步进电机细分驱动，其输出为四根接到步进电机的控制线A+、A-、B+、B-，用于控制步进电机按控制指令转动。参见附图1，本实用新型的航向复示器的操作控制通过一个显示操作面板进行，该显示操作面板上设置有航向信号源选择开关26、航向匹配开关23、加按键24、减按键25，同时显示航向粗刻度盘635和航向精刻度盘636。上述航向粗刻度盘535显示范围为0°到359°，最小刻度为1° ;航向精刻度盘536的显示范围为0°到9°，最小刻度为0.1°。通过航向粗刻度盘535和航向精刻度盘536可以使航向复示器的显示精度达到0. 1°。图I中，信号源选择开关26转到模拟时，航向复示器接收自整角机航向信号；信号源选择开关26转到数字时，航向复示器接收数字航向信号。当外部航向信号为自整角机信号时，首先将信号源选择开关转到“模拟”，然后按下匹配开关23使其接通、再通过加按键24和减按键25进行航向初值的调整，调整完成后再按匹配开关23使其断开。当外部航向信号为数字航向信号时，首先将信号源选择开关26转到数字，然后按下匹配开关23使其接通，此时复示器自动完成航向同步，使航向机械刻度盘显示的航向与外部输入的数字航向一致，航向同步完成后再按匹配开关23使其断开。显示操作面板针对模拟航向信号可完成航向初值的设定操作；针对数字航向信号可完成航向刻度盘与输入数字航向间的同步操作；针对多个外接航向信号源，操作人员可以方便地通过航向信号选择开关切换到相应的信号源；操作人员还可以通过按键调节航向复示器的亮度。上述功能均通过开关旋钮的组合操作完成。其中航向信号选择开关26用于操作人员选择外部输入的航向信号类型及通道；针对自整角机模拟航向信号利用航向匹配开关23、加按键24、减按键25进行 航向初值的设定；针对数字航向利用航向匹配开关23进行航向同步操作；加按键24和减按键25还可用于航向复示器的亮度调节。见图6，图6中的航向匹配开关23、加按键24、减按键25组合完成航向初值的设定功能，该开关和按键均连接到模拟航向信号转换模块21中的单片机AT89C4051上。模拟航向信号采用的是1°转值的自整角机同步信号(即航向每变化1°，航向复示器中的接收自整角机转动ー圏)，为了使航向复示器与当前航向一致，需要用户调整航向的整度数，即匹配航向。操作人员首先按下匹配开关23使其接通，然后通过加按键24和减按键25调整航向的整度数，调整的过程中从航向机械刻度盘上可以观察到航向的变化，当机械刻度盘显示的航向与主罗经的航向相同时，断开航向匹配开关23，完成航向匹配。图6中当航向匹配开关23处于断开状态时，通过加按键24和减按键25可以调整航向复示器的亮度，亮度调整由模拟航向信号转换模块21完成。当按下加按键24或减按键25后，由单片机AT89C4051控制复示器的亮度逐步增加或减小。
权利要求1.一种通用航向复示器，其特征在于，包括 航向信号输入单元(1)，用于接收外部输入的航向信号，该航向信号包括数字航向信号和自整角机模拟航向信号； 信号转换选择单元(2)，与所述航向信号输入单元(I)电连接，用于对输入所述航向信号输入单元(I)的航向信号中的模拟航向信号进行转换处理，将其转换为数字航向信号，并选择该转换后的数字航向信号或者输入的航向信号中的数字航向信号作为输出信号； 数字航向信号接口单元(3)，与所述信号转换选择单元(2)电连接，用于接收所述信号转换选择单元(2)输出的数字航向信号； 航向信号跟踪控制单元(4)，与所述数字航向信号接口单元(3)电连接，用于对航向信号接口单元(3)接收的数字航向信号进行处理，输出控制指令； 航向刻度盘驱动单元(5)，其包括驱动电机(50)和齿轮传动机构(53)，所述驱动电机(50)的输出轴与齿轮传动机构(53)连接，驱动电机(50)根据所述控制指令驱动齿轮传动机构(53 )运动，进而带动航向刻度盘转动，实现对输入航向的实时跟踪。
2.根据权利要求I所述的通用航向复示器，其特征在于，所述齿轮传动机构(53)包括双联减速齿轮(530)，中心小齿轮(531)，中心大齿轮(534)，航向粗刻度盘(535)和航向精刻度盘(536)，其中， 所述中心小齿轮(531)固定安装在驱动电机(50)的输出轴上，所述航向精刻度盘(536)同轴固装在该中心小齿轮(531)上，所述中心大齿轮(534)与中心小齿轮(531)同轴，且可相对转动地套装在该中心小齿轮(531)外周，所述航向粗刻度盘(535)同轴安装在所述航向精刻度盘(536)外周，并与所述中心大齿轮(534)同轴固接，所述双联减速齿轮(530)用于分别与所述中心小齿轮(531)和中心大齿轮(534)啮合。
3.根据权利要求2所述的通用航向复示器，其特征在于，所述齿轮传动机构上还设置有精刻度同步盘(532)，其同轴紧固安装在中心小齿轮(531)上，随驱动电机(50)的输出轴与所述中心小齿轮(531)同步转动。
4.根据权利要求3所述的通用航向复示器，其特征在于，所述精刻度同步盘(532)和航向粗刻度盘(535)上分别固定设置有遮光杆(538)，所述齿轮传动机构上对应所述遮光杆(538 )安装有红外传感器(52 )，用于在所述航向粗刻度盘(535 )和航向精刻度盘(532 )经过零度位置时，相应的遮光杆(538)遮挡住所述红外传感器(52)中的红外光线，以产生过零信号。
5.根据权利要求3或4所述的通用航向复示器，其特征在于，所述驱动电机(50)为步进电机，所述控制指令包括控制所述驱动电机(50 )转动方向的信号指令和控制所述驱动电机(50)转动步数的脉冲信号指令。
6.根据权利要求1-4之一所述的通用航向复示器，其特征在于，所述航向刻度盘驱动单元(5)还包括步进电机驱动单元(51)和红外传感器组件(52)，其中，所述步进电机驱动单元(51)根据所述航向信号跟踪控制单元(4 )传输的控制指令控制步进电机(50 )转动，所述红外传感器组件(52 )用于检测航向刻度盘的转角位置。
7.根据权利要求1-4之一所述的通用航向复示器，其特征在于，所述航向信号跟踪控制单元(4)包括角度差计算单元(44)和步进电机控制信号输出单元(45)，该角度差计算单 元(44)用于计算外部输入的航向值与航向机械刻度盘角度位置之间的角度差，所述步进电机控制信号输出单元(45)根据该角度差确定驱动电机(60)的转动方向和步数，得到驱动电机(60 )的控制信号,驱动电机工作,使刻度盘实时跟踪输入的航向值。
8.根据权利要求1-4之一所述的通用航向复示器，其特征在于，所述的航向信号输入单元(I)具有数字航向信号接口和模拟航向信号接口，分别用于接收数字航向信号和自整角机输出的模拟航向信号。
专利摘要本实用新型公开了一种通用航向复示器，包括航向信号输入单元，信号转换选择单元，数字航向信号接口单元，航向信号跟踪控制单元和航向刻度盘驱动单元，其中，航向信号通过航向信号输入单元输入，并传入信号转换选择单元进行转换选择，再通过数字航向信号接口单元输入到航向信号控制单元进行处理并输出控制信号给航向刻度盘驱动单元，由航向刻度盘驱动单元驱动刻度盘实时跟踪航向。本实用新型还公开了一种航向复示器的控制方法。本实用新型的通用航向复示器采用机械刻度盘显示航向值，并可接收和显示多路不同类型航向信号，可以减少船舶上为多种航向信号配套复示器的成本，简化了操作，同时航向的显示方式准确、直观，符合船员的操作和使用习惯。
文档编号G01C21/00GK202522925SQ201220084548
公开日2012年11月7日 申请日期2012年3月7日 优先权日2012年3月7日
发明者刘勇, 周岗, 李文魁, 杨鹏, 贾玉柱, 陈永冰, 陈阳, 高杨 申请人:中国人民解放军海军工程大学