Репитер
Репитер, включающий узел управления, вход которого связан с выходом компаса в формате NMEA, а выход связан через исполнительный преобразователь с управляющим входом шагового двигателя, кинематически связанного с соосно расположенными, шкалами грубого и точного отсчета, которые выполнены с возможностью соосного вращения и снабжены линией обратной связи с управляющим входом узла управления, содержащей оптические детекторы положения шкал, при этом репитер снабжен регулируемой системой подсветки, отличается тем, что в качестве узла управления использован микропроцессор, предпочтительно, не менее чем 8-разрядный, при этом репитер снабжен инкрементальным энкодером, выход которого связан с одним из управляющих входов микропроцессора, причем энкодер выполнен с возможностью управления степенью подсветки шкал или сброса репитера, для чего его кнопка управления выполнена с возможностью вращения вокруг своей оси с произвольной скоростью или линейного перемещения в режиме двухпозиционного кнопочного выключателя, кроме того, в качестве шагового двигателя, использован шаговый двигатель с точностью не менее 200 шагов/оборот. Использование заявленного технического решения обеспечивает повышение эксплуатационных характеристик устройства (уменьшаются массо-габаритные характеристики, обеспечивается возможность самовосстановления показаний курса при отклонении его до 10° от заданного, упрощается диагностирование и ремонт устройства (репитер может работать кроме «рабочего» режима еще и в «отладочном», который необходим только после технического обслуживания репитера). 4 илл.
Полезная модель относится к средствам навигации, а точнее к аналоговым репитерам (повторителям) курса судна, вырабатываемого системой курсоуказания.
Известен репитер для использования с электронным устройством, имеющим средство присоединения рабочего терминала и средство присоединения внешнего запоминающего устройства, отличающийся тем, что он содержит группу соединительных элементов подключения рабочих терминалов, группу соединительных элементов подключения внешних запоминающих устройств, соответствующих упомянутым соединительным элементам подключения рабочих терминалов, и оконечный соединительный элемент подключения к основному блоку электронного устройства с возможностью обеспечения связи присоединенных к репитеру рабочих терминалов и внешних запоминающих устройств с упомянутым электронным устройством и возможностью связи упомянутых соединительных элементов подключения рабочих терминалов и упомянутого электронного устройства через систему связи с рабочим терминалом независимо от связи между упомянутыми соединительными элементами подключения внешних запоминающих устройств и упомянутым электронным устройством, осуществляемой через систему связи с внешним запоминающим устройством, причем упомянутые система связи с рабочим терминалом и система связи с внешним запоминающим устройством объединены в упомянутом оконечном соединительном элементе подключения к основному блоку. Кроме того, упомянутая система связи с рабочим терминалом дополнительно содержит вывод соединения с рабочим терминалом, а упомянутая система связи с внешним запоминающим устройством дополнительно содержит вывод соединения с внешним запоминающим устройством, причем упомянутый вывод соединения с рабочим терминалом выполнен с возможностью соединения с упомянутым средством присоединения рабочего терминала, а упомянутый вывод соединения с внешним запоминающим устройством выполнен с возможностью соединения с упомянутым средством присоединения внешнего запоминающего устройства. Кроме того, упомянутые вывод соединения с рабочим терминалом и вывод соединения с внешним запоминающим устройством выполнены с возможностью их одновременного соединения, соответственно, с упомянутым средством присоединения рабочего терминала и упомянутым средством присоединения внешнего запоминающего устройства. Кроме того, упомянутые первая и вторая корпусные части расположены в корпусе независимо друг от друга. Кроме того, упомянутый корпус имеет выступающую часть захвата рукой пользователя упомянутого оконечного соединительного элемента подключения к основному блоку (см. RU 2001128660, G06F 13/00, 2001).
Недостатком данного устройства является его громоздкость и конструктивная сложность.
Известен также репитер, включающий узел управления, вход которого связан с выходом компаса в формате NMEA, а выход связан через исполнительный преобразователь с управляющим входом шагового двигателя, кинематически связанного с соосно расположенными, шкалами грубого и точного отсчета, которые выполнены с возможностью соосного вращения, кроме того репитер снабжен оптическими детекторами положения шкал, выходы которых связаны с управляющим входом узла управления, при этом репитер снабжен регулируемой системой подсветки (см. описание Репитера шагового 38-РШМ, 38-РШМ2, производства компании РНК (Нижний Новгород), сайт www.radionavcom.ru). Прибор обеспечивает индикацию курса судна, вырабатываемого системой курсоуказания. Данные о курсе судна поступают по NMEA линии на блок логики устройства, который, анализируя поступившие данные и текущее положение, вырабатывает управляющие сигналы для силовой схемы управления двигателем (сельсином). Двигатель приводит во вращение шкалы точного и грубого отсчетов через шестереночные передачи. На шкалах смонтированы «флаги», которые обеспечивают срабатывание оптопар при прохождении через них, что служит для детектирования текущего положения шкал.
Недостатки известного решения - неудовлетворительные эксплуатационные характеристики:
- логический и силовой блоки собраны на уже устаревшей базе элементов, поэтому репитер не обеспечивает возможность самовосстановления показаний курса, кроме того, он неудобен в эксплуатации, особенно при диагностировании и ремонте («флаги» шкал закреплены на шестеренках, к которым непосредственно крепятся шкалы отсчета, но на самих шестеренках нет посадочных мест, которые однозначно фиксируют шкалу, поэтому после снятия шкал их юстировка представляет собой трудно выполнимую задачу, так как «флаги» должны срабатывать на определенных значениях показаний репитера);
- на корпусе устройства нет никаких органов управления, таких как сброс репитера, управления уровнем подсветки (они выполнены на отдельном выносном пульте, который также надо где-то размещать);
- существенные массогабаритные характеристики устройства в целом, для данного типа устройства;
- уровень шума при работе устройства достаточно высок;
- разрешение прибора 0,1°.
Задача, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение обеспечение повышения эксплуатационных характеристик устройства.
Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи, выражается в обеспечении возможности самовосстановления показаний курса при отклонении его до 10° от заданного, упрощается диагностирование и ремонт устройства (репитер может работать кроме «рабочего» режима еще и в «отладочном», который необходим только после технического обслуживания репитера, при этом, переключение режимов осуществляют кнопкой, расположенной внутри корпуса на плате, что исключает ее случайное нажатие. В отладочном режиме происходит юстировка шкал с помощью энкодера, в процессе которой происходит запоминание величины калибрации в памяти управляющего микропроцессора, что позволяет устранить необходимость расположение «флагов» в строго фиксированных местах и, потому, намного упрощает процесс технического обслуживания репитера. Все управляющие кнопки размещены непосредственно на корпусе репитера. Репитер имеет малые массо-габаритные характеристики. Точность шкалы разработанного репитера равна 0,01°.
Для решения поставленной задачи репитер, включающий узел управления, вход которого связан с выходом компаса в формате NMEA, а выход связан через исполнительный преобразователь с управляющим входом шагового двигателя, кинематически связанного с соосно расположенными, шкалами грубого и точного отсчета, которые выполнены с возможностью соосного вращения и снабжены линией обратной связи с управляющим входом узла управления, содержащей оптические детекторы положения шкал, при этом репитер снабжен регулируемой системой подсветки, отличается тем, что в качестве узла управления использован микропроцессор, предпочтительно, не менее чем 8-разрядный, при этом репитер снабжен инкрементальным энкодером, выход которого связан с одним из управляющих входов микропроцессора, причем энкодер выполнен с возможностью управления степенью подсветки шкал или сброса репитера, для чего его кнопка управления выполнена с возможностью вращения вокруг своей оси с произвольной скоростью или линейного перемещения в режиме двухпозиционного кнопочного выключателя, кроме того, в качестве шагового двигателя, использован шаговый двигатель с точностью не менее 200 шагов/оборот.
Сопоставительный анализ совокупности существенных признаков предлагаемого технического решения и совокупности существенных признаков прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».
При этом совокупность признаков полезной модели обеспечивает решение поставленной задачи, а именно - повышение эксплуатационных характеристик устройства.
Заявленное устройство иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид репитера; на фиг.2 показана блок-схема разработанного репитера; фиг.3 показан общий алгоритм работы репитера; на фиг.4 показан подробный алгоритм работы репитера.
На чертежах показаны корпус 1 репитера, кнопка 2 управления энкодером 3, соосно расположенные, шкалы грубого 4 и точного 5 отсчета, входной узел 6 репитера, связывающий его с выходом компаса (на чертежах не показан) в формате NMEA, а также служащим для подводки электропитания к шаговому двигателю 7 и средствам подсветки шкал. Корпус 1 репитера выполнен разъемным, из металла, и снабжен вырезом 8, закрытым окном из прозрачного материала, на которое нанесена риска 9 для считывания показаний с вращающихся шкал.
Энкодер 3 датчик угла поворота предназначен для преобразования угла поворота своего вала (на чертежах не показан)/вращаемого кнопкой 2 в электрические сигналы, позволяющие определить угол ее поворота. Энкодер генерирует параллельный импульсный цифровой код по двум линиям передачи, содержащий информацию относительно угла поворота объекта. Если вал энкодера останавливается, то прекращается и передача импульсов энкодером. При работе энкодера в составе заявленного репитера выявляют сам факт поворота вала энкодера (точнее, его кнопки 2), при этом направление поворота вычисляется по изменению сигналов на линиях передачи энкодера.
Энкодер также служит для юстировки шкал в отладочном режиме работы репитера. В отладочном режиме происходит юстировка шкал с помощью энкодера. В процессе юстировки происходит запоминание величины калибрации в памяти управляющего микропроцессора 10.
Кнопка 2 управления энкодером 3 выполнена с возможностью вращения вокруг своей оси с произвольной скоростью (в этом режиме она работает, как регулятор яркости подсветки шкал) или с возможностью работы в режиме двухпозиционного кнопочного выключателя (в этом режиме она обеспечивает сброс репитера). Распознавание режимов ее работы обеспечивается программными средствами, с учетом соответствия ее крайних линейных положений логическому нулю или единице.
Первый выход микропроцессора 10 (предпочтительно, микросхемы семейства 51, содержащей процессор, память и периферийные устройства, например, типа С8051 F410), через исполнительный преобразователь 11 связан с управляющим входом 12 шагового двигателя 7, кинематически связанного с, соосно расположенными, шкалами грубого 4 и точного 5 отсчета, которые выполнены с возможностью соосного вращения. Выходы оптических детекторов 13 положения шкал 4 и 5, связаны с управляющими входами 14 и 15 микропроцессора 10. Выход 16 энкодера 3 связан с управляющим входом 16 микропроцессора 10. Второй выход микропроцессора 10 связан со средством подсветки шкал (выполненных, например, из светодиодов известной конструкции).
В качестве шагового двигателя 7, используют шаговый двигатель известной конструкции с точностью не менее 200 шагов/оборот.
Исполнительный преобразователь 11 реализован как программное средство.
В качестве оптических детекторов 13 положения шкал 4 и 5, используют оптопары (оптроны) известной конструкции т.е. электронные приборы, состоящие из излучателя света (обычно - светодиод) и фотоприемника (биполярных и полевых фототранзисторов, фотодиодов, фототиристоров, фоторезисторов). Оптрон обеспечивает преобразование электрического сигнала в свет, его передачу по оптическому каналу и последующее преобразование обратно в электрический сигнал.
Параметры электропитания репитера соответствуют параметрам питания аналоговых репитеров сходного назначения Напряжение питания постоянного тока 24 В. Конструкция крепления позволяет размещать его на столе, переборке, подволоке. Габариты, мм 200×165×55
Репитер размещают в удобном для его эксплуатации месте (с учетом сравнительно небольшой стоимости и массогабаритных характеристик и малых энергопотребностей устройства репитеров может быть несколько, с позиционированием в том числе в каюте капитана и т.п.). Репитер известным образом связывают с соответствующим выходом магнитного компаса в формате NMEA, и подключают к сети питания.
Заявленное устройство работает следующим образом (см. фиг.3) данные в формате NMEA поступают на вход микропроцессора 10, который анализирует текущее состояние кнопки 20. Поскольку кнопка находится на плате корпуса 1 то она может быть нажата только при его «раскрытом» состоянии, обеспечивающем доступ к кнопке. Если кнопка 20 находится в нажатом состоянии, это означает работу репитера в режиме «отладки», при этом микропроцессор 10 и энкодер 3 задействуются на фиксацию положения шкал 4 и 5, направления их вращения и выполнение других логических и вычислительных операций предусмотренных алгоритмом работы репитера (см.на фиг.4 «верхнюю петлю» алгоритма работы репитера, соответствующую «операции «Режим работы «отладка»). По завершению режима «отладка» нажимают повторно кнопку 20, сбрасывая ее «утопленное состояние», поэтому микропроцессор 10 обеспечивает выход репитера в рабочий режим.
Если репитер работает в темное время суток, то поворотом кнопки 2 вокруг ее оси, обеспечивают соответствующую интенсивность подсветки шкалы, при этом яркость подсветки пропорциональна углу поворота кнопки 2. Величину угла поворота кнопки отслеживает энкодер 3, а сигнал управляющий яркостью подсветки вырабатывает микропроцессор 10.
При получении данных о текущем курсе судна, микропроцессор 10, через исполнительный преобразователь 11 включает в работу шаговый двигатель 7, обеспечивая поворот шкал на соответствующий угол по отношению к риске 9. При этом величину угла поворота шкал отслеживает энкодер 3.
В процессе работы репитера, оптопары 13 обеспечивают:
- сброс репитера в ноль (в этом случае микропроцессор 10 выдает управляющие сигналы для поворота шкалы до тех пор пока оптопара 13 шкалы 4 грубого отсчета не сработает). После этого происходит ожидание срабатывания оптопары 13 шкалы 5 точного отсчета. После чего репитер считается в нулевом положении (механически, т.к. показания на шкалах не будут показывать нулевой курс), поэтому, далее считывается величина поправки, выработанная при юстировке шкал (если она производилась). После чего, выдается команда для выхода в нулевое положение курса с последующем переходом репитера в рабочий режим;
- самосинхронизацию репитера в процессе его работы (каждые 10° срабатывает оптопара 13 шкалы точного отсчета 5, причем, в этот момент микропроцессор 10 сравнивает количество шагов пройденных шаговым двигателем 7 и эталонным значением, которое он должен был пройти для срабатывания оптопары 13). При их соответствии коррекция курса не происходит, в противном случае текущий курс корректируется.
В режиме работы репитера возможны нештатные случае ведущие к уходу показаний репитера от вводимых данных. Для избегания подобных случаев в программу управляющего микропроцессора 10 внедрен алгоритм самосинхронизации в процессе работы. Разработанный алгоритм позволяет восстановить показания курса при отклонении его до 10° от заданного. Если отклонение больше, то это уже считается аварийной ситуацией, вызванное возможным заеданием репитера. В этом случае репитер принудительно сбрасывается. Сброс репитера происходит при удержании кнопки энкодера нажатой в течение 3х секунд (для исключения сброса репитера, при случайном ее нажатии).
В режиме сброса подсветка работает в мигающем режиме, что сигнализирует о режиме работы репитера и является дополнительным информационным аспектом работы репитера.
Репитер, включающий узел управления, вход которого связан с выходом компаса в формате NMEA, а выход связан через исполнительный преобразователь с управляющим входом шагового двигателя, кинематически связанного с соосно расположенными шкалами грубого и точного отсчета, которые выполнены с возможностью соосного вращения и снабжены линией обратной связи с управляющим входом узла управления, содержащей оптические детекторы положения шкал, при этом репитер снабжен регулируемой системой подсветки, отличающийся тем, что в качестве узла управления использован микропроцессор предпочтительно не менее чем 8-разрядный, при этом репитер снабжен инкрементальным энкодером, выход которого связан с одним из управляющих входов микропроцессора, причем энкодер выполнен с возможностью управления степенью подсветки шкал или сброса репитера, для чего его кнопка управления выполнена с возможностью вращения вокруг своей оси с произвольной скоростью или линейного перемещения в режиме двухпозиционного кнопочного выключателя, кроме того, в качестве шагового двигателя использован шаговый двигатель с точностью не менее 200 шагов/оборот.
