船用摇摆仪的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本实用新型涉及摇摆仪，特指一种船用摇摆仪。
【背景技术】
[0002]现如今，角度测量装置在很多机械应用系统中都是关键的部位，而且是需要高精度的重要装置，但是在以往的一些控制系统中多数都是单凭依靠设备操作人员的主观判断来锁定目标，然后来做出相应的判断和控制，这就带来了很多问题，比如这会由于操作人员的经验，目测误差以及对装置操作问题所引起的操作误差，甚至误差过大而远远不符合实际要求。所以为了提高角度测量的精度，提高装置的可操作性，所以需要角度测量装置来帮助实现。
[0003]现有的成品摇摆仪具有高测量精度，但是其价格较高、体积较大，损坏后只能做废弃处理，较为浪费，故现有的成品摇摆仪的性价比较低。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种船用摇摆仪，解决现有成品摇摆仪的价格高、体积大、损坏后不能维修造成的浪费以及性价比低的问题。
[0005]实现上述目的的技术方案是:
[0006]本实用新型一种船用摇摆仪，包括:
[0007]主板；
[0008]设于所述主板上的两个倾角传感器，两个所述倾角传感器相互垂直设于平面内以获取所述平面相对于水平面的倾斜角度；
[0009]设于所述主板上、与所述倾角传感器连接的数据处理芯片；
[0010]设于所述主板上、与所述数据处理芯片连接的通信模块；以及
[0011 ]设于所述主板上的供电电源，与所述倾角传感器、所述数据处理芯片、以及所述通信模块连接。
[0012]本实用新型采用倾斜传感器制作船用摇摆仪，在满足角度测量精度要求的情况下，降低了成本，实现了模块化，便于管理和维护，且比现有的成品摇摆仪体积小。
[0013]本实用新型船用摇摆仪的进一步改进在于，所述通信模块与所述数据处理芯片的UART接口之间连接有上拉电阻和电源，所述通信模块与终端之间并联有第一阻抗匹配电阻、第二阻抗匹配电阻、以及电压瞬态抑制器。
[0014]本实用新型船用摇摆仪的进一步改进在于，所述供电电源包括外部电源模块、与所述外部电源模块连接的共模电感电路、以及与所述共模电感电路连接的DC-DC模块，所述DC-DC模块与所述倾角传感器、所述数据处理芯片、以及所述通信模块连接。
[0015]本实用新型船用摇摆仪的进一步改进在于，所述共模电感电路包括与所述外部电源模块正负极连接的电压瞬态抑制器、与所述电压瞬态抑制器并联的共模电感、连接于所述电压瞬态抑制器与所述外部电源模块正极连接端和所述共模电感与所述外部电源模块正极连接端之间的保护二极管、以及与所述共模电感并联的第一电容和第二电容，所述第一电容和所述第二电容串联，所述第一电容和所述第二电容之间连接有接地线，所述第一电容和所述第二电容的两端分别与所述DC-DC模块的Vin弓I脚和GND弓I脚连接。
[0016]本实用新型船用摇摆仪的进一步改进在于，还包括连接于所述DC-DC模块和所述倾角传感器、所述数据处理芯片、以及所述通信模块之间的由线性稳压器连接形成的降压保护电路。
[0017]本实用新型船用摇摆仪的进一步改进在于，所述降压保护电路包括串接于所述DC-DC模块的正极和所述线性稳压器的Vin引脚第一降压二极管、第二降压二极管、第三降压二极管、以及第四降压二极管，连接于所述DC-DC模块的正极和负极之间且相互并联的第一滤波电容和第二滤波电容，连接于所述线性稳压器的Vin引脚和Vout引脚之间的第一保护二极管，连接于所述线性稳压器的Vout引脚和所述DC-DC模块的负极之间且相互并联的第三滤波电容、第四滤波电容、以及电压瞬态抑制器，所述电压瞬态抑制器与所述DC-DC模块的负极连接端接地，与所述线性稳压器的Vout引脚连接端连接短路线。
[0018]本实用新型船用摇摆仪的进一步改进在于，所述数据处理芯片的AD转换器与所述倾角传感器连接。
[0019]本实用新型船用摇摆仪的进一步改进在于，还包括封装所述倾角传感器、所述数据处理芯片、以及所述供电电源的防水外壳。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型船用摇摆仪的系统框图。
[0021]图2和图3为本实用新型船用摇摆仪中供电电源的电路图。
[0022]图4为本实用新型船用摇摆仪中通信模块的电路图。
[0023]图5为本实用新型船用摇摆仪中倾角传感器的电路图。
[0024]图6为本实用新型船用摇摆仪中数据处理芯片的电路图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
[0026]本实用新型提供了一种船用摇摆仪，用于测量船体的前倾、后倾、左倾、以及右倾角度，测量范围在-60°至+60°之间，且误差不超过1°，还能够将测量的倾斜角度通过固定的通信协议发送出去，采用串口RS422进行数据的发送，具有较强的抗干扰能力。本实用新型的船用摇摆仪的硬件采用了两个倾角传感器、数据处理芯片、通信模块、以及供电电源，具有接线简单，便于操作和维护，提高了船舶航行的安全性，实现了模块化，便于管理，比现有的成品摇摆仪的体积小，节省成本。下面结合附图对本实用新型船用摇摆仪进行说明。
[0027]参阅图1，显示了本实用新型船用摇摆仪的系统框图。下面结合图1，对本实用新型船用摇摆仪进行说明。
[0028]如图1所示，本实用新型船用摇摆仪包括主板、倾角传感器11、倾角传感器12、数据处理芯片13、通信模块14、以及供电电源15，倾角传感器11和倾角传感器12设于主板上，倾角传感器11和倾角传感器12相互垂直设置于平面内，通过倾角传感器获取平面相对于水平面的倾斜角度，数据处理芯片13设于主板上，并与倾角传感器11和倾角传感器12连接，接收倾角传感器11和倾角传感器12测得的倾斜角度并将倾斜角度发送至终端21，通信模块14设于主板上，并与数据处理芯片13连接，通信模块14用于将数据处理芯片13接收的倾斜角度发送至终端21。供电电源15设于主板上，供电电源15与倾角传感器11、倾角传感器12、数据处理芯片13、以及通信模块14连接，为倾角传感器11、倾角传感器12、数据处理芯片13、以及通信模块14进行供电。
[0029]本实用新型的船用摇摆仪的主板采用PCB双层板，选用1.6mm厚的普通环氧板，阻焊剂选用绿色，尺寸为66mm*69mm，在主板上装设倾角传感器11、倾角传感器12、数据处理芯片13、通信模块14、以及供电电源15，而后将主板、倾角传感器11、倾角传感器12、数据处理芯片13、通信模块14、以及供电电源15—起封装于防水外壳内，在使用时，将该防水外壳安装于船舶中轴线上。
[°03°]倾角传感器选用低价单轴倾角传感器SCA60C，其具有抗冲击能力强，能耗低的特点，精度高等特点，并且其外围电路十分简单，测量范围为-90°?+90°，可以满足设计要求，并且此传感器价格低廉，可以满足设计要求。数据处理芯片13选用STC12C5A16S2单片机，它是51系列单片机的一个型号，有10为精度的AD接口，成本低，性能稳定可靠，开发容易。供电电源15采用NN2-24S12。通信模块采用美信公司的MAX488。
[0031 ]本实用新型的船用摇摆仪的通信模块14设有RS422接口，该RS422接口直接与终端21连接，进行数据的传输。数据处理芯片13的UART接口与通信模块14连接，数据处理芯片13的AD转换器与倾角传感器11和倾角传感器12连接。在船用摇摆仪上还设有调测接口，用于调试和测试使用，调测接口包括有串行口下载和测试点，串行口下载设于数据处理芯片13上，串行口下载的端子连接线与数据处理芯片13的串口下载口连接，在不使用时该串口下载口处于高阻状态，不影响其他功能的运行。测试点选用在供电电源15内的LM7805的输出引脚作为5V电源测试点。
[0032]倾角传感器11和倾角传感器12测量船舶的倾斜角度，将测得的倾斜角度发送给数据处理芯片13的AD转换器，数据处理芯片13持续地读取AD转换器中寄存器的值，接收到角度值后进行多次求平均，然后得到船舶的倾斜角度进行输出，输出的倾斜角度通过通信模块14发送至终端21。
[0033]供电电源15包括有外部电源模块、与外部电源模块连接的共模电感电路、以及与共模电感电路连接的DC-DC模块，该DC-DC模块为倾角传感器11、倾角传感器12、数据处理芯片13、以及通信模块14进行供电。如图2所示，外部电源模块J2采用DC24V电源，经过I脚和2脚输入进系统，经过共模电感电路隔离后进入DC-DC模块U5，共模电感电路包括与外部电源模块J2正负极连接的电压瞬态抑制器TVS、与电压瞬态抑制器TVS并联的共模电感LH1、连接于电压瞬态抑制器TVS与外部电源模块正极连接端和共模电感LHl与外部电源模块正极连接端之间的保护二极管D3、以及与共模电感LHl并联的第一电容Cl和第二电容C2，第一电容Cl和第二电容C2串联，第一电容Cl和第二电容C2之间连接有接地线，第一电容Cl和第二电容C2的两端分别与DC-DC模块U5的Vin引脚和GND引脚连接。其中的保护二极管D3为防止操作人员将DC24V正负极颠倒损坏系统。此处选用1N4007整流二极管，其最大持续电流可以通过IA(系统的功耗很小，IA足以)，反向耐压为1000V，满足系统的反向耐压24V。电压瞬态抑制器TVS，因为外部电源可能存在高压噪声，若不接保护可能高压脉冲会损坏DC-DC模块，此处选用电压瞬态抑制器(TVS)，当高压脉冲超过30V时，其会短路掉脉冲电流，反应速度为ns级，且通过的瞬态电流很大。因为系统的电磁辐射主要是共模电流引起的(共模电流会导致磁场正反馈式叠加)，故使用共模电感LHl来滤除共模电流。Cl，C2为共模电流提供了一个泄放回路(类似于开关电源的安规电容)C=DC-DC模块U5采用NW2-24S12，功能是将直流电压转换成需要的直流电压，其有效率高的特点，最高可以达到85%，而普通的LDO只能达到60%。且它的存在使系统的外部隔离，减小了外界干扰对系统造成损坏的风险，其输入电压为24V，输出为12V。
[0034]如图3所示，在DC-DC模块U5的输出端连接有由线性稳压器U6连接形成的降压保护电路，该降压保护电路用于为倾角传感器11、倾角传感器12、数据处理芯片13、以及通信模块14进行供电。DC-DC模块U5输出12V经过线性稳压器U