[發明專利]單霍爾接近式傳感器船舶艉軸測速裝置

有效

• 申請號: 201310686746.8
• 申請日: 2013-12-16
• 公開（公告）號: CN103698550B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 湯旭晶;曹占亮;于大疆;王斌;陳智;唐偉;孫華俊;薛俊生;吳楠
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G01P3/44
• 分類號: G01P3/44;G01P13/04
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 王守仁

技術領域

本發明涉及船舶輪機自動化技術領域，特別是一種單霍爾接近式傳感器的船舶艉軸測速裝置。

背景技術

船舶艉軸轉速是駕駛員確定船舶操縱決策的依據之一。傳統的船舶艉軸測速方案可分成兩類：測速發電機和磁感應非接觸測量。測速發電機的工作原理是將轉速轉變為電壓信號，它運行可靠但體積大、精度低；磁感應非接觸測量的工作原理是在艉軸上安裝齒輪，當艉軸旋轉時，傳感器感應發出周期性脈沖方波。目前，后者實際應用廣泛，但需采用兩支磁電傳感器錯開安裝半個齒，由D觸發器完成鑒向，其安裝精度要求高，調試困難；另外，由于傳感器支架需固定在船體上，振動、沖擊和船體軸系形變會引起傳感器與檢測齒輪間距變化，使傳感器輸出脈沖信號幅值不穩定，造成測速不準。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種單霍爾接近式傳感器的船舶艉軸測速裝置，以克服現有測速方式的技術不足，降低安裝難度和減少成本。

本發明解決其技術問題采用的技術方案是：包括永磁體抱箍、霍爾接近式傳感器，以及以電信號相連的輸入調理電路、單片機、模擬量輸出模塊、數碼顯示模塊、RS232通訊模塊。所述永磁體抱箍安裝在船舶艉軸上，霍爾接近式傳感器根據永磁體抱箍上磁鋼與傳感器之間相對位置的變化，感應出脈沖方波，脈沖方波信號經調理電路調理后輸入到單片機，單片機捕獲單元根據捕獲的脈沖方波，由程序判別計算出轉速和轉向，轉速和轉向信號分為三路：一路經模擬量輸出模塊輸出，由指針表顯示轉速和轉向；一路經RS485通訊，由數碼管顯示模塊顯示轉速和轉向；一路經RS232通訊模塊與上位機通訊。

所述的裝在船舶艉軸上的永磁體抱箍，其設有≥3組磁鋼。

所述的永磁體抱箍，是由三塊長度和高度相等但寬度不等的長方體磁鋼組成，且寬度差值≥2mm；三塊磁鋼的布置順序為：寬度最小的磁鋼在中間，且該磁鋼的極性與其它兩塊相反。

所述霍爾接近式傳感器與永磁體抱箍的配合間隙為1-10mm。

所述的霍爾接近式傳感器經過抱箍未裝磁鋼區獲得的高電平持續時間為t₁，經過第一塊磁鋼獲得的低電平持續時間為t₂、經過第二塊磁鋼獲得的高電平持續時間為t₃，第三塊磁鋼獲得的低電平持續時間為t₄，將上述四個高低電平定義為一個脈沖方波周期T；正轉時，周期T內的脈沖方波高低電平持續時間關系為：t₁>t₂>t₄>t₃；反轉時，周期T內的脈沖方波高低電平持續時間關系為：t₁>t₄>t₂>t₃。

所述的脈沖方波，采用電平跳變沿觸發單片機的CCU6捕獲單元捕獲脈沖方波，經程序判別計算，實現鑒向和轉速測量。

本發明與現有技術相比，主要有以下的優點：

其一.安裝簡單，調試方便。

其二.能夠克服現有技術中由于振動、沖擊和船體軸系形變引起的位移對傳感器信號采集的影響，從而確保船舶艉軸測速精度。

附圖說明

圖1是單霍爾接近式傳感器的船舶艉軸測速裝置的結構原理圖。

圖2是永磁體抱箍磁鋼布置示意圖。

圖3是艉軸正反轉時霍爾傳感器的脈沖方波時序圖。

圖中：1.永磁體抱箍；2.霍爾接近式傳感器；3.輸入調理電路；4.單片機；5.模擬量輸出模塊；6.數碼顯示模塊；7.RS232通訊模塊。

具體實施方式

下面結合實施例及附圖對本發明作進一步說明。

本發明提供的單霍爾接近式傳感器的船舶艉軸測速裝置，其結構原理如圖1所示，包括永磁體抱箍1、霍爾接近式傳感器2，以及以電信號相連的輸入調理電路3、單片機4、模擬量輸出模塊5、數碼顯示模塊6、RS232通訊模塊7。其中：永磁體抱箍1安裝在船舶艉軸上，霍爾接近式傳感器2對準永磁體抱箍磁鋼安裝，永磁體抱箍1上磁鋼隨艉軸旋轉時，霍爾接近式傳感器2感應出脈沖方波，脈沖方波信號經調理電路3調理后輸入到單片機4，單片機計算出轉速和轉向。轉速和轉向信號分三路輸出：一路經模擬量輸出模塊5輸出，由指針表顯示轉速和轉向；一路經RS485通訊，由數碼管顯示模塊6顯示轉速和轉向；一路經RS232通訊模塊7與上位機通訊，方便調試。