[发明专利]潜器全方位推进器三通道螺距检测转换装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种水下潜器的信号转换装置。

背景技术

全方位推进器是一种新型的特种推进装置，其桨叶旋转一周的过程中，通过桨叶螺距角的周期性变化，使其不仅产生与桨轴平行的轴向推力，也能在侧向产生推力。因此，使用全方位推进器除了可以实现普通螺旋桨推进器可以实现的功能外，还可以实现横向和垂直方向的运动，可以省去横向和垂向的槽道推进器，大大减轻潜器重量，改善潜器结构和布局。正因为全方位推进器是通过改变螺旋桨螺距角来产生任意方向推力的，所以对螺距角进行准确的检测和反馈成为对全方位推进器进行控制的关键，成为亟待解决的问题之一。

现在潜器全方位推进器的三路螺距角由绝对式光电编码器检测，以同步串行信号形式输出。但同步串行信号存在着传送距离短、速率低、极易受到干扰的缺点，无法保证螺距检测的准确性与可靠性。

数据的远距离传输工程上通常采用CAN总线，RS-485总线等。目前应用十分广泛的CAN总线其直接通信距离最远可达10km，最高通信速率可达1Mbps，且拥有国际通用的通信协议。而RS-485总线虽然传输距离与传输速度方面不如CAN总线优越，但相较于CAN更易实现，且满足本发明工作实际的传输距离要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以实现多路螺距检测信号实时、准确、可靠的传输的潜器全方位推进器三通道螺距检测转换装置。

本发明的目的是这样实现的：

包括信号采集单元、数据通信单元和液晶显示单元；信号采集单元的三路绝对式光电轴角编码器检测全方位推进器三个桨叶的螺距角值并编码、然后以同步串行信号形式输出，信号采集单元的主控芯片采集编码器输出的同步串行信号，经过数据处理后将得到的数据通过串口送出；数据通信单元的RS-485信号驱动端将送入的串行的TTL电平信号转换为标准RS-485差分信号送入RS-485总线进行远距离的传输，RS-485信号接收端将接收到的差分信号转变回为TTL电平信号送入液晶显示单元的主控芯片；液晶显示单元将得到的数据转换为螺距角值对应的ASCLL码并驱动LCD显示相应的螺距角值。

本发明的特点主要体现在：

1、针对同步串行信号传输速率低、易受干扰、不宜远距离传输的缺点，本发明采用了“先转换后传输”的方案，避免外部干扰，保证螺距角信号传输的准确性。

2、采用高性能8位单片机MC9S08DZ60作为螺距检测转换装置的主控芯片，满足螺距检测转换装置功能要求，同时简化了系统结构。

3、利用MC9S08DZ60集成的串行外设接口(SPI)配合数据选择器74LS153来实现同时对三路螺距检测信号进行采集和转换，在满足螺距检测转换装置多路转换、实时输出的要求基础上，简化了系统结构同时降低对系统软件资源的占用。

4、对于数据的远距离通信，采用RS-485总线标准接口，利用RS-485信号传输速度快、传输距离远、通用性强、抗干扰能力出众等优点，实现螺距角信号的远距离可靠传输。

5、在系统硬件设计上，将单片机最小系统单独设计为带有BDM接口的子板(最小系统板)，方便了软件升级或功能变换，提高单片机的重复利用率，缩减开发成本。

本发明中的螺距检测转换装置具有多路转换、实时输出、功耗低、可靠性好、寿命长、结构简单、坚固等特点。可以配备潜器全方位推进器，保证螺距检测信号传输的准确性和可靠性。能够实时显示螺距角值，使工作人员能够更直观的掌握螺距角的变化情况。螺距检测转换装置的使用可以解决潜器全方位推进器螺距检测信号传输方面存在的问题，提高螺距角信号反馈的准确性，对提高全方位推进器对潜器的控制精度具有一定意义。

附图说明

图1螺距检测转换装置系统组成图；

图2螺距检测转换装置系统结构图；

图3绝对式轴角光电编码器工作时序图；

图4最小系统板电路原理图；

图5信号采集单元电路原理图；

图6数据通信单元电路原理图；

图7液晶显示单元电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1，其中角度传感器U1为三路绝对式光电轴角编码器、多路选通器U2采用74LS153芯片、主控芯片U3为飞思卡尔MC9S08DZ60、RS-485驱动端U4及接收端U5采用MAX485芯片、液晶显示单元主控芯片U6同样为MC9S08DZ60单片机、液晶显示模块U7采用MS25664A。