[发明专利]一种船舶主机遥控系统测试台

权利要求书

1.一种船舶主机遥控系统测试台，其特征在于，包括：

控制驱动板，所述控制驱动板分别连接直流电机M1、直流电机M2和齿轮箱，直流电机M2用于模拟艉轴电机，直流电机M1用于模拟船用主机；

控制驱动板的输入端接收一路4～20mA模拟信号作为直流电机M1的转速控制信号、接收5路数字信号作为直流电机M1的工作状态控制信号，所述5路数字信号为主机启动信号、主机停车信号、紧急停车信号、超速停车信号、故障降速信号，

齿轮箱接收两路用于控制直流电机M2的数字信号，所述两路数字信号为齿轮箱正车信号、齿轮箱倒车信号，齿轮箱对外提供用于连接船舶主机遥控系统的齿轮箱正车反馈接口和齿轮箱倒车反馈接口；

直流电机M1上设有主机测速齿轮，

直流电机M2上设有艉轴测速齿轮，

三个霍尔测速元件与转速显示电路连接并显示其测速结果，其中一个霍尔测速元件对主机测速齿轮进行测速从而得出直流电机M1的转速以模拟船用主机的转速，另外两个霍尔测速元件对艉轴测速齿轮进行测速从而得出直流电机M2的转速以模拟艉轴电机的转速和直流电机M2的运行状态，所述运行状态是指正转状态和反转状态。

2.如权利要求1所述的船舶主机遥控系统测试台，其特征在于：当有改变直流电机M2转向的信号时，齿轮箱将该信号转发给控制驱动板，如果控制驱动板判断出该信号要改变直流电机M2转向，则控制驱动板先对直流电机M2进行减速，当直流电机M2减速至怠速状态时控制驱动板再对直流电机M2进行以下的反向驱动从而改变直流电机M2的转向：

当齿轮箱接收到齿轮箱正车信号时，通过连接控制驱动板的导线给直流电机M2发送相应的信号，使直流电机M2处于正转状态，

当齿轮箱接收到齿轮箱倒车信号时，通过连接控制驱动板的导线给直流电机M2发送相应的信号，使直流电机M2处于反转状态。

3.如权利要求1或2所述的船舶主机遥控系统测试台，其特征在于，所述控制驱动板包括：

中央控制单元U1，是型号为STC12C5A的单片机，

JP1为控制信号输入端口，该端口有一路模拟信号输入和七路数字信号输入，所述一路模拟信号为4～20mA电流信号，该模拟信号输入作为直流电机M1转速控制信号，所述七路数字信号输入包括：主机启动信号、主机停车信号、紧急停车信号、超速停车信号、故障减速信号、齿轮箱正车信号、齿轮箱倒车信号；

主机启动信号输入中央控制单元U1的P00管脚，且中央控制单元U1在没有收到主机停车信号、紧急停车信号、超速停车信号和故障降速信号时，主机转速控制信号通过P10/T管脚输入到中央控制单元U1，中央控制单元U1通过对P10/T管脚输入的主机转速控制信号进行逻辑分析，并根据逻辑分析的结果从中央控制单元U1的P20、P22和P23管脚分别向带三线加/减式串行接口的数字电位器U2的CS管脚、管脚和INC管脚发送片选信号、滑动方向控制信号和滑动端控制信号；

带三线加/减式串行接口的数字电位器U2在收到上述的三个信号之后，从UW管脚输出对应的主机驱动电压，该主机驱动电压通过由运算放大器U4A及其由电阻R41和电阻R42构成的外围电路组成的电压放大电路进行电压放大后，该电压再经过稳压管U5及其由二极管D51、D52、D53、D54、D55、电容C51、C52、C53和电阻R51构成的外围电路组成的稳压电路后变为驱动电流信号，该驱动电流信号经过闭合状态的继电器J1加到直流电机M1上，从而驱动直流电机M1按照所需要的速度进行运转，继电器J1和直流电机M1间设有一插座JP3，该插座JP3还用于连接直流电机M2；

由于直流电机M1和直流电机M2的转速存在着如下的比例关系：直流电机M1转速∶直流电机M2转速＝3∶1，所以中央控制单元U1通过对直流电机M1的转速信号进行分析判断就可以计算出直流电机M2控制转速，中央控制单元U1通过P23、P22和P21管脚分别向带三线加/减式串行数字电位器U3的INC管脚、管脚和CS管脚分别发送滑动端控制、滑动方向信号控制信号线和片选信号；

带三线加/减式串行数字电位器U3在收到上述的三个信号之后，从UW管脚输出对应的直流电机M2驱动电压信号，该直流电机M2驱动电压信号经过运算放大器U4B及其由电阻R43和R44构成的外围电路组成的电压放大电路进行电压放大后，该电压再经过由稳压管U6及其由二极管D61、D62、D63、D64、D65、电容C61、C62、C63和电阻R61构成的外围电路组成的稳压电路后变为驱动电流信号，该驱动电流信号通过继电器J2和J3组成的转向选择通道实现直流电机M2的正转控制和反转控制，继电器J2和J3的通道选择由齿轮箱正车信号输入和齿轮箱倒车信号输入所决定，当齿轮箱正车信号输入有效时选择继电器J2通道实现直流电机M2正转，当齿轮箱倒车信号有效时选择继电器J3通道实现直流电机M2反转；

发光二极管LD121～LD124和LD72～LD74及每个指示灯对应的型号为74HC132的施密特触发器或者型号为74S86的STTL型四2输入异或门组成的电路是数字输入信号状态显示，当某一路数字输入信号存在时，则其相应的发光二极管亮起；

施密特触发与非门U10B、发光二极管LD101和电阻R101组成了齿轮箱正车指示电路，施密特触发与非门U10A、发光二极管LD102和电阻R102组成了齿轮箱倒车指示电路；

当齿轮箱正车信号输入中央控制单元U1时，中央控制单元P25管脚和P26管脚分别输出高电平和低电平，P25管脚输出的高电平经过施密特触发与非门U10B后变成低电平输出，则发光二极管LD101发光指示此时齿轮箱为正车状态，P26管脚输出的低电平经过施密特触发与非门U10A输出高电平，则发光二极管LD102不发光；

当齿轮箱倒车信号输入中央控制单元U1时，中央控制单元P25管脚和P26管脚分别输出低电平和高电平，P25管脚输出的低电平经过施密特触发与非门U10B后变成高电平输出，则发光二极管LD101不发光，P26管脚输出的高电平经过施密特触发与非门U10A输出低电平，则发光二极管LD102发光指示此时齿轮箱为倒车状态；

继电器J4、继电器J5、二极管D4、二极管D5、电阻R84、电阻R85和插座JP4组成齿轮箱反馈电路，插座JP4用于连接船舶主机遥控系统，是齿轮箱正车反馈接口和齿轮箱倒车反馈接口；当直流电机M2正转时，继电器J4吸合导通，继电器J5不吸合导通，使得插座JP4的1、2管脚短路导通，插座JP4的3、4管脚通过电阻R85连接；当直流电机M2反转时，继电器J4不吸合导通，继电器J5吸合导通，使得插座的1、2管脚通过电阻R84连接，插座3、4管脚短路导通；

可控光电耦合器0C1和485收发芯片U9及其由电阻R91、R92、R93、R94、R95、R97、R98、R99、R910、R911、电容C91、施密特触发器U10D和二极管D91、VD91、VD92构成的外围电路组成485通信模块，该485通信模块与中央控制单元U1的RXD、TXD管脚连接；

稳压芯片U11、二极管D111、D112、发光二极管LD111、电容C111、C112、C113、电阻R111和电感L111组成的是一个开关电源模块，该模块将船用24V直流电变成稳定的5V直流电供驱动电路使用；其中，VCC对应5V直流电，VDD对应24V直流电；

由电容C11、电容C12、晶体振荡器XT11和电阻R1组成的RC振荡电路，该RC振荡电路与中央控制单元U0的X1、X2管脚连接提供中央控制单元U0工作所需的时钟频率；

电源VCC与地之间设置了6个滤波电容C301、C303～C307，电源VDD与地之间设置了1个滤波电容C302，使得整个控制器不会受电源的尖峰或电压突变影响，增强控制器整体的供电安全。