專利名稱：一種船用自動操舵儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬機電技術，特別是涉及船用自動操舵儀的設計和制造。 二-
背景技術：
目前的船用自動操舵儀主要采用模擬電路，控制航向精度低，船舶的航向 控制轉點靠人為控制。此外，目前的船用自動操舵儀驅動采用繼電器工作，致 使要頻繁修正航向，故障多，使用不方便。
三.

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是設計制造一種船用自動操舵儀，以克服現(xiàn)時船用自動操 舵儀帶來的航向精度低、故障多和使用不方便的缺點。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的 一種船用自動操舵儀，包括電源、航向傳感 轉換器、舵角跟蹤器、控制面板、GPS，其特征在于具有與電源分配電路、 移位鎖存電路、反相驅動電路、衛(wèi)星數(shù)據(jù)電路、報警電路、模數(shù)轉換電路、控 制面板和應急遙控接口相接的數(shù)據(jù)處理電路，與電源分配電路、航向傳感轉換 器和采樣比較電路相連的方位放大電路，與方位放大電路和模數(shù)轉換電路相接 的采樣比較電路，與采樣比較電路、數(shù)椐處理電路、舵角跟蹤器和參數(shù)采樣電 路相接的模數(shù)轉換電路，與模數(shù)轉換電路和控制面板相接的參數(shù)采樣電路，與 數(shù)據(jù)處理電路相接的報警電路，與數(shù)據(jù)處理電路和GPS接口相接的衛(wèi)星數(shù)據(jù)電 路，與反相驅動電路和輸出驅動接口相接的輸出電路，與輸出電路和數(shù)據(jù)處理 電路相接的反相驅動電路，與數(shù)據(jù)處理電路和顯示電路電路相接的移位鎖存電 路，與移位鎖存電路和電源分配電路相接的顯示電路，與數(shù)據(jù)處理電路、顯示 電路、方位放大電路和電源相接的電源分配電路。數(shù)據(jù)處理電路的數(shù)據(jù)處理器
仏采用51系列集成電路CPU。模數(shù)轉換電路的模數(shù)轉換器1]2采用集成電路 ADC0809。本發(fā)明的軟件流程為初始化后，順序至輸入電壓報警、羅經模數(shù)轉換、 數(shù)字濾波、反正切計算、羅經校正、十進制調整、手動開關判別、舵角模數(shù)轉 換、航向與舵角顯示，再至判別操舵方式，若為手動返回初始化；若為自動與 衛(wèi)星導航，則順序至調整航向旋鈕判別、航向設定與偏航計算、控制參數(shù)采 樣與模數(shù)轉換計算、偏航與舵角限位報警計算、衛(wèi)星導航參數(shù)計算、左右舵角 輸出計算、航向修正比較，再返回初始化。
采取以上措施的本發(fā)明，可實現(xiàn)船舶的自動操舵，行駛，程序設定轉向。 可實現(xiàn)自動、手動、隨動、應急和限距設定程序轉換航線等。本發(fā)明省油、省 時、舒適直航減少油耗，可適合于各種船舶使用。
以下再結合附圖和實施例對發(fā)明作進一步的詳述。
四.


附圖l是本發(fā)明的電路方框附圖2是本發(fā)明實施例的部分電氣原理附圖3是本發(fā)明實施例的部分電氣原理附圖4是本發(fā)明的軟件流程圖。
五.
具體實施例方式
附圖1給出了本發(fā)明的電路方框圖。
本發(fā)明對采用模擬電路的船用自動操舵儀進行了改進。除常規(guī)的電源、航 向傳感轉換器、舵角跟蹤器、控制面板、GPS外，還具有與電源分配電路、移 位鎖存電路、反相驅動電路、衛(wèi)星數(shù)據(jù)電路、報警電路、模數(shù)轉換電路、控制 面板和應急遙控接口相接的數(shù)據(jù)處理電路，與電源分配電路、航向傳感轉換器 和采樣比較電路相連的方位放大電路，與方位放大電路和模數(shù)轉換電路相接的 采樣比較電路，與采樣比較電路、數(shù)椐處理電路、舵角跟蹤器和參數(shù)采樣電路
相接的模數(shù)轉換電路，與模數(shù)轉換電路和控制面板相接的參數(shù)采樣電路，與數(shù) 據(jù)處理電路相接的報警電路，與數(shù)據(jù)處理電路和GPS接口相接的衛(wèi)星數(shù)據(jù)電路，
與反相驅動電路和輸出驅動接口相接的輸出電路，與輸出電路和數(shù)據(jù)處理電路 相接的反相驅動電路，與數(shù)據(jù)處理電路和顯示電路電路相接的移位鎖存電路，
4與移位鎖存電路和電源分配電路相接的顯示電路，與數(shù)據(jù)處理電路、顯示電路、
方位放大電路和電源相接的電源分配電路。數(shù)據(jù)處理電路的數(shù)據(jù)處理器u,采用
51系列集成電路CPU。模數(shù)轉換電路的模數(shù)轉換器U2采用集成電路ADC0809。 附圖2和附圖3給出了本發(fā)明實施例的全電氣原理圖，按附圖2和附圖3
實施即可完成本發(fā)明的硬件制造任務。
附圖2和附圖3中，數(shù)據(jù)處理電路，主要的元件包括集成電路CPU — 51
系列、集成電路Us-7400、集成電路U3-74HC74、集成電路U6-74132。
方位放大電路，主要的元件包括集成電路1115-308、集成電路1]16-308、
晶體三極管Q5-IRF540、電感U傳感器和磁羅經。
采樣比較電路，主要的元件包括集成電路仏-308、集成電路T4-7805。 模數(shù)轉換電路，主要的元件包括模數(shù)轉換集成電路112-0809。 參數(shù)采樣電路，主要的元件包括電阻W廣IOK電位器、電阻W廠IOK電位
器、電阻W3-IOK電位器、電阻WrIOK電位器。
報警電路，主要的元件包括蜂鳴器U,9、晶體三極管Q2-IRF540。 衛(wèi)星數(shù)據(jù)電路，主要的元件包括集成電路Uf 4N38、集成電路1118-4016 、
晶體二極管D3、晶體二極管D4-1N4007。
輸出電路，主要的元件包括晶體三極管Q廠IRF540、晶體三極管Q廠IRF540、
晶體二極管Dh晶體二極管D2-1N5406。
反相驅動電路，主要的元件包括集成電路Ur7404。
移位鎖存電路，主要的元件包括集成電路U7-74164、集成電路U8 -74164、
集成電路U9 -74164、集成電路仏。-74164、集成電路Un -74164、集成電路
U12-74164 、集成電路Un -74164、集成電路U14-74164。
顯示電路，主要的元件包括0. 5數(shù)碼管LEDi、 0. 5數(shù)碼管LED2、 0. 5數(shù)碼
管LED3 、 0. 5數(shù)碼管LED4 、 0. 5數(shù)碼管LED5、 0. 5數(shù)碼管LED6、 0. 5數(shù)碼管LED 、
0. 5數(shù)碼管LED8。
電源分配電路，主要的元件包括晶體三極管Q5-IRF540、晶體三極管 Q6—A1396,晶體三極管Q7—C1384、集成電路T,-7808、集成電路^-7805。
5附圖4給出了本發(fā)明的軟件流程圖。流程為初始化后，順序至輸入電 壓報警、羅經模數(shù)轉換、數(shù)字濾波、反正切計算、羅經校正、十進制調整、手 動開關判別、舵角模數(shù)轉換、航向與舵顯示，再至判別操舵方式，若為手動返 回初始化；若為自動與衛(wèi)星導航，則順序至調整航向旋鈕判別、航向設定與 偏航計算、控制參數(shù)采樣與模數(shù)轉換計算、偏航與舵角限位報警計算、衛(wèi)星導 航參數(shù)計算、左右舵角輸出計算、航向修正比較，再返回初始化。
使用適當?shù)挠嬎銠C語言，即可編寫出以上流程的源程序。
實施例是這樣工作的當主機通電后，18-32伏DC由晶體三極管Qe、晶體
三極管Q7將電壓穩(wěn)壓11V，再由集成電路L-7808分二路送給集成電路T2、集 成電路T3和晶體三極管Q5方位傳感產生振蕩，提高方位精度。集成電路T2給 中央處理通電進行初始化，然后檢測當前航向、舵角和侍機的手動與電控。方 位數(shù)據(jù)傳送部份由羅經、方位數(shù)據(jù)傳送器采集和GPS方位數(shù)據(jù)畫EA0183進 行解調，比較、采樣、放大，送至主機中央處器理按程序處理。羅經傳感器由
中央處理器提供觸發(fā)脈沖，經集成電路U4c:和晶體三極管Q5激勵傳感器，而電
感Lh電感L2傳感的方位信號經集成電路仏5、集成電路IU放大。放大的SIN 和COS電壓，送AD的27、 26腳轉換給CPU處理器作程序處理，然后CPU的10、 11腳輸出給集成電路U7-集成電路仏4移位寄存器與數(shù)碼管LED結合顯示航向。 當工作模式在自動操舵時，目標航向與當前航向產生左偏航，當前航向數(shù)據(jù)與 CPU存儲數(shù)據(jù)比較，CPU的8腳輸出信號，經集成電路U4B與晶體三極管Q4通 電給電磁閥或電機，使船舶航向回正。船舶航行向右偏航，CPU的7腳輸出信 號經U4A和晶體三極管Q3通電給電磁閥或電機使船舶航向回正。顯示面板控制 部份顯示船舶行駛方向、舵角和參量變化的面板控制部份，由指令控制功能 和模式轉換進行自動操舵。船舶設定在自動導航操舵的模式航行，調節(jié)航向旋 扭可改變當前航向和航線，按向左或向右鍵也可修改航向。當按下GPS模式下 航行，GPS設定航向和方位，然后將MNEA0183方位語句通過集成電路U8、集成 電路仏8送CPU進行程序處理。跟蹤當前航向與方位比較，程序判斷是否需要修正航向偏差和航線轉向。在自動導航操舵模式下按限距鍵，可實施二船左或 右限定距離行駛，二艘船平行作業(yè)，兩船左舷與右舷距離保持不變。
權利要求
1、一種船用自動操舵儀，包括電源、航向傳感轉換器、舵角跟蹤器、控制面板、GPS，其特征在于具有與電源分配電路、移位鎖存電路、反相驅動電路、衛(wèi)星數(shù)據(jù)電路、報警電路、模數(shù)轉換電路、控制面板和應急遙控接口相接的數(shù)據(jù)處理電路，與電源分配電路、航向傳感轉換器和采樣比較電路相連的方位放大電路，與方位放大電路和模數(shù)轉換電路相接的采樣比較電路，與采樣比較電路、數(shù)椐處理電路、舵角跟蹤器和參數(shù)采樣電路相接的模數(shù)轉換電路，與模數(shù)轉換電路和控制面板相接的參數(shù)采樣電路，與數(shù)據(jù)處理電路相接的報警電路，與數(shù)據(jù)處理電路和GPS接口相接的衛(wèi)星數(shù)據(jù)電路，與反相驅動電路和輸出驅動接口相接的輸出電路，與輸出電路和數(shù)據(jù)處理電路相接的反相驅動電路，與數(shù)據(jù)處理電路和顯示電路電路相接的移位鎖存電路，與移位鎖存電路和電源分配電路相接的顯示電路，與數(shù)據(jù)處理電路、顯示電路、方位放大電路和電源相接的電源分配電路。
2、根據(jù)權利要求l所述的船用自動操舵儀，其特征在于軟件流程為， 初始化后，順序至輸入電壓報警、羅經模數(shù)轉換、數(shù)字濾波、反正切計算、 羅經校正、十進制調整、手動開關判別、舵角模數(shù)轉換、航向與舵角顯示，再 至判別操舵方式，若為手動返回初始化；若為自動與衛(wèi)星導航，則順序至調 整航向旋鈕判別、航向設定與偏航計算、控制參數(shù)采樣與模數(shù)轉換計算、偏航 與舵角限位報警計算、衛(wèi)星導航參數(shù)計算、左右舵角輸出計算、航向修正比較， 再返回初始化。
3、 根據(jù)權利要求l所述的船用自動操舵儀，其特征在于數(shù)據(jù)處理電路 的數(shù)據(jù)處理器仏采用51系列集成電路CPU。
4、 根據(jù)權利要求l所述的船用自動操舵儀，其特征在于模數(shù)轉換電路 的模數(shù)轉換器U2采用集成電路ADC0809。
全文摘要
一種船用自動操舵儀，包括電源、航向傳感轉換器、舵角跟蹤器、控制面板、GPS，其特征在于具有數(shù)據(jù)處理電路，方位放大電路，采樣比較電路，模數(shù)轉換電路，參數(shù)采樣電路，報警電路，衛(wèi)星數(shù)據(jù)電路，輸出電路，反相驅動電路，移位鎖存電路，顯示電路，電源分配電路。本發(fā)明可實現(xiàn)船舶的自動操舵，行駛，程序設定轉向?？蓪崿F(xiàn)自動、手動、隨動、應急和限距設定程序轉換航線等。本發(fā)明省油、省時、舒適直航減少油耗，可適合于各種船舶使用。
文檔編號G05D1/02GK101452291SQ20071019704
公開日2009年6月10日 申請日期2007年11月30日 優(yōu)先權日2007年11月30日
發(fā)明者朱普國 申請人:朱普國