船舶航行燈半自動控制系統的製作方法

2023-10-30 16:42:42 1

專利名稱：船舶航行燈半自動控制系統的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於船用照明設備技術領域，具體涉及一種船舶航行信號燈監測報警控制系統。
背景技術：
為了保證船舶安全順利的航行，避免與其它船舶相互碰撞，船舶需要通過航行信號燈向外界表明其自身所在位置、航向、作業狀態等相關信息。因此必須要在駕駛室或控制室安裝航行信號燈控制系統，用以對各路航行信號燈的狀況進行監測、報警，以便值班人員及時開、關各種號燈，同時，如果航行信號燈如果出現故障，能夠及時報警提醒值班人員注意並處理，以免影響船舶的正常航行。傳統的航行信號燈控制系統，採用鈕子開關控制燈的電源，用相應功率的電流繼電器與外接燈進行串聯，燈正常點亮後，繼電器動作，用繼電器的輔助觸點進行面板顯示控制。這種控制方式存在很多不足之處，已經不太適合船舶現代化的要求，而且對於VDR (船載航行數據記錄儀)信號採集還需要大量接線，很不方便。

實用新型內容本實用新型的目的在於克服上述提到的缺陷和不足，而提供一種船舶航行燈半自動控制系統，用以對各路航行信號燈的狀況進行監測、報警。本實用新型為實現其目的採用的技術方案如下。船舶航行燈半自動控制系統，包括信號燈、CPU、指示燈和控制面板。所述控制面板上設置有一組與CPU信號連接用以控制相應信號燈的指燈按鍵，所述CPU連接有第一輸出移位寄存器和第二輸出移位寄存器，所述第一輸出移位寄存器通過單獨的電源電路模塊與信號燈並行相連，所述電源電路模塊還連接有電源檢測模塊，所述電源檢測模塊與CPU連接，所述第二輸出移位寄存器與指示燈並行連接。所述電源電路模塊包括第一 TLP181光稱、2N5551三極體、電源繼電器和信號燈電源；所述第一 TLP181光耦輸入端與第一輸出移位寄存器連接，輸出端與2N5551三極體連接；所述2N5551三極體輸出端與電源繼電器連接；所述電源繼電器連接有信號燈電源和信號燈；所述信號燈電源採用DC24V或AC220V。所述電源檢測模塊包括74HC4052D模擬多路復用器、0P07C運算放大器和第二TLP181光耦；所述74HC4052D模擬多路復用器與電源電路模塊連接；所述0P07C運算放大器輸入端與74HC4052D模擬多路復用器連接，輸出端與第二 TLP181光耦連接；所述第二TLP181光耦與CPU連接。所述控制面板上還設置有消音鍵、復位鍵、試燈鍵或調光鍵中一種以上。所述CPU通過RS485通訊電路與VDR系統連接；所述RS485通訊電路輸入端與CPU連接，輸出端與VDR系統連接。所述RS485通訊電路包括相互信號連通的物理層晶片和隔離電路；所述物理層晶片採用SP485EN半雙工收發器，並與CPU信號相連；所述隔離電路內設光耦並與VDR系統相連。所述CPU通過CAN通訊電路與延伸報警裝置連接；所述CAN通訊電路輸入端與CPU相連，輸出端與延伸報警裝置相連。所述CAN通訊電路包括CAN控制器、隔離晶片和收發裝置；所述CAN控制器與CPU信號連接併集成於CPU ;所述收發裝置通過隔離晶片與CAN控制器信號連接，所述收發裝置採用TJA1040收發器。與傳統的航行燈控制系統相比，本實用新型採用的技術方案具有如下優點:1、可靠性高:此系統工作時，即使有某個航行信號燈發生故障不能正常工作，系統會自動切換到其對應的備用燈，確保了船舶的安全航行，提高了系統的可靠性。2、適用性廣:因為系統是把線路板的工作電源與航行信號燈的電源分開布置的，航行信號燈的電源只是外接燈的供電電源，不參與其它功能，所以此系統可以適用各種規格電源(船舶航行信號燈的電源主要有DC24V和AC220V兩種)的燈。3、維修接線方便:燈的電流檢測為單個的小模塊，通過接插件和螺絲固定在線路板上，如果有哪路模塊發生故障，只需要鬆開三個固定螺絲就可以更換小模塊。4、可以通過RS485通訊把各個航行信號燈的狀態信號及時的發送給VDR系統，便於整個船舶系統的事故分析極故障原因排除。5、可以通過CAN通訊把各個航行信號燈的狀態信號及時的發送給需要延伸顯示的艙室，增加了值班的可靠性。6、體積小:整個系統通過單片機控制，體積小巧，安裝方便。

圖1是本實用新型的原理框圖；圖2是本實用新型電源電路模塊和電源檢測模塊的原理框圖；圖3是本實用新型RS485通訊電路的原理框圖；圖4是本實用新型CAN通訊電路的原理框圖；圖5是本實用新型RS485通訊電路的電原理圖；圖6是本實用新型CAN通訊電路的電原理圖；圖中:1-信號燈，2-電源電路模塊，2a_第一 TLP181光耦，2b_2N5551三極體、2c-電源繼電器，2d-信號燈電源，3-第一輸出移位寄存器，4-CPU，5-第二輸出移位寄存器，6-指示燈，7-控制面板，8-延伸報警裝置，9-VDR系統，10-電源檢測模塊，10a_74HC4052D模擬多路復用器，10b-0P07C運算放大器，IOc-第二 TLP181光耦，11-RS485通訊電路，IIa-物理層晶片，IIb-隔離電路，12-CAN通訊電路，12a_CAN控制器，12b-隔離晶片，12c-收發裝置。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。船舶航行燈半自動控制系統，包括信號燈1、電源電路模塊2、第一輸出移位寄存器3、CPU4、第二輸出移位寄存器5、指示燈6、控制面板7、延伸報警裝置8、VDR系統9、電源檢測模塊10、RS485通訊電路11和CAN通訊電路12。所述控制面板7上設置有一組與CPU4信號連接用以控制相應信號燈I的指燈按鍵，所述CPU4連接有第一輸出移位寄存器3和第二輸出移位寄存器5，所述第一輸出移位寄存器3通過單獨的電源電路模塊2與信號燈I並行相連。所述信號燈I為η盞，η為自然數。進一步，所述信號燈I為24盞，每盞信號燈I對應設置有單獨的電源電路模塊2。所述電源電路模塊2還連接有電源檢測模塊10，所述電源檢測模塊10與CPU4連接，所述第二輸出移位寄存器5與指示燈6並行連接。所述指示燈6數目與信號燈I相同，用以顯示對應的信號燈I是否正常工作。所述指示燈6還連接有蜂鳴器。所述電源電路模塊2包括第一 TLP181光耦2a、2N5551三極體2b、電源繼電器2c和信號燈電源2d。所述第一 TLP181光f禹2a輸入端與第一輸出移位寄存器3連接,輸出端與2N5551三極體2b連接。所述2N5551三極體2b輸出端與電源繼電器2c連接。所述電源繼電器2c連接有信號燈電源2d和信號燈I。所述信號燈電源2d採用DC24V或AC220V。把線路板的工作電源與信號燈I的工作電源分開布置和連接，從而實現此系統適用於各種規格電源(信號燈I的電源主要有DC24V和AC220V兩種)的燈，提高了系統的適用性。所述電源檢測模塊10包括74HC4052D模擬多路復用器10a、0P07C運算放大器IOb和第二 TLP181光耦10c。所述74HC4052D模擬多路復用器IOa與電源電路模塊2中的2N5551三極體2b連接。所述0P07C運算放大器IOb輸入端與74HC4052D模擬多路復用器IOa連接，輸出端與第二 TLP181光耦IOc連接。所述第二 TLP181光耦IOc與CPU4連接。工作原理:船舶航行燈半自動控制系統接通電源後，CPU4會實時地查詢控制面板7上指燈按鍵狀態。如果有指燈按鍵按下，CPU4會檢測到指燈按鍵的狀態變化，根據指燈按鍵位置，CPU4會控制第一輸出移位寄存器3輸出相應的控制信號，經過第一 TLP181光耦2a將第一輸出移位寄存器3的輸出信號隔離後，導通2N5551三極體2b,從而接通電源繼電器2c,實現信號燈電源2d與信號燈I的連通，點亮外面的信號燈I。電源檢測模塊10用於檢測相應的信號燈I的迴路中的信號，通過74HC4052D模擬多路復用器IOa檢測信號燈I的主迴路的電流信號，再通過0P07C運算放大器IOb把信號放大，經過第二 TLP181光耦IOc將信號隔離後，把此信號直接傳給CPU4。電源檢測模塊10為單個的小模塊，通過接插件和螺絲固定在線路板上，如果有哪路模塊發生故障，只需要鬆開三個固定螺絲就可以更換小模塊。所述CPU4根據收到的控制面板7的按鍵信號和電源檢測模塊10發回的信號，發送輸出信號給第二輸出移位寄存器5，控制指示燈6的工作狀態。如果這兩個信號都有，相應的指示燈6為亮；如果有按鍵信號，沒有電源檢測模塊10發回的信號，則系統會發出聲光報警，相應的指示燈6閃爍，蜂鳴器報警，同時，CPU4驅動備用的信號燈I的相關線路，從而點亮相應備用的信號燈I和指示燈6。確保了船舶的安全航行，提高系統的可靠性。進一步，所述控制面板7上還設置有消音鍵、復位鍵、試燈鍵或調光鍵中一種以上。消音鍵，用於當信號燈I發生故障時消除報警聲。復位鍵，用於對整個系統進行復位。試燈鍵，用於檢測指示燈6的好壞。調光鍵，用以調節指示燈6的亮度，防止夜間航行時燈光太亮而影響值班人員的視線。更進一步，所述CPU4通過RS485通訊電路11與VDR系統9連接，便於整個船舶系統的事故分析及故障原因排除。所述RS485通訊電路11包括相互信號連通的物理層晶片Ila和隔離電路Ilb ;所述物理層晶片I Ia採用SP485EN半雙工收發器，並與CPU4信號相連，滿足RS-485和RS-422規範，且數據傳輸速率高達5Mbps。所述隔離電路IIb與VDR系統9相連，其內設光耦實現電平轉換，並隔離5V電源，充分保證了系統的穩定性和可靠性。所述CPU4通過CAN通訊電路12與延伸報警裝置8連接，增加值班的可靠性。延伸報警裝置8，包括設置在其它艙室的檢測設備。所述CAN通訊電路12包括CAN控制器12a、隔離晶片12b和收發裝置12c ;所述CAN控制器12a與CPU4信號連接併集成於CPU4，提供了完整的CAN協議，減少了 CPU4的開銷，因此只需要外置收發設備即可。所述收發裝置12c通過隔離晶片12b與CAN控制器12a信號連接，所述收發裝置12c採用PHILIP公司的TJA1040收發器。TJA1040是CAN協議控制器和物理總線的接口，此器件對CAN總線提供差分發送能力，對CAN控制器12a提供差分接收能力。收發裝置12c採用5V供電。隔離晶片12b設置在收發裝置12c和CPU4之間以實現電平轉換。同時，由D4、D3、C5、L1、C6、C7、C8和V2組成的電源隔離電路，使CPU4和CAN總線之間實現信號隔離和電源隔離，達到充分保護CPU4的作用。本實用新型按照實施例進行了說明，在不脫離本實用新型原理的前提下，本系統還可以作出若干變形和改進。應當指出，凡採用等同替換或等效變換等方式所獲得的技術方案，均落在本實用新型的保護範圍內。
權利要求1.船舶航行燈半自動控制系統，包括信號燈(I)、CPU(4)、指示燈(6)和控制面板(7),其特徵在於，所述控制面板(7)上設置有一組與CPU (4)信號連接用以控制相應信號燈(I)的指燈按鍵，所述CPU (4)連接有第一輸出移位寄存器(3 )和第二輸出移位寄存器(5 )，所述第一輸出移位寄存器(3)通過單獨的電源電路模塊(2)與信號燈(I)並行相連，所述電源電路模塊(2)還連接有電源檢測模塊(10)，所述電源檢測模塊(10)與CPU (4)連接，所述第二輸出移位寄存器(5)與指示燈(6)並行連接。
2.如權利要求1所述的船舶航行燈半自動控制系統，其特徵在於，所述電源電路模塊(2)包括第一 TLP181光耦(2a)、2N5551三極體(2b)、電源繼電器(2c)和信號燈電源(2d);所述第一 TLP181光耦(2a)輸入端與第一輸出移位寄存器(3)連接，輸出端與2N5551三極體(2b)連接；所述2N5551三極體(2b)輸出端與電源繼電器(2c)連接；所述電源繼電器(2c)連接有信號燈電源(2d)和信號燈(I);所述信號燈電源(2d)採用DC24V或AC220V。
3.如權利要求1所述的船舶航行燈半自動控制系統，其特徵在於，所述電源檢測模塊(10)包括74HC4052D模擬多路復用器(IOa)、0P07C運算放大器(IOb)和第二TLP181光耦(IOc);所述74HC4052D模擬多路復用器(IOa)與電源電路模塊(2)連接；所述0P07C運算放大器(IOb)輸入端與74HC4052D模擬多路復用器(IOa)連接，輸出端與第二 TLP181光耦(IOc)連接;所述第二 TLP181光耦(IOc)與CPU (4)連接。
4.如權利要求1所述的船舶航行燈半自動控制系統，其特徵在於，所述控制面板(7)上還設置有消音鍵、復位鍵、試燈鍵或調光鍵中一種以上。
5.如權利要求1所述的船舶航行燈半自動控制系統，其特徵在於，所述CPU(4)通過RS485通訊電路(11)與VDR系統(9 )連接；所述RS485通訊電路(11)輸入端與CPU (4 )連接，輸出端與VDR系統(9)連接。
6.如權利要求5所述的船舶航行燈半自動控制系統，其特徵在於，所述RS485通訊電路(11)包括相互信號連通的物理層晶片(Ila)和隔離電路(lib);所述物理層晶片(Ila)採用SP485EN半雙工收發器，並與CPU (4)信號相連；所述隔離電路(Ilb)內設光耦並與VDR系統(9)相連。
7.如權利要求1所述的船舶航行燈半自動控制系統，其特徵在於，所述CPU(4)通過CAN通訊電路(12)與延伸報警裝置(8)連接；所述CAN通訊電路(12)輸入端與CPU (4)相連，輸出端與延伸報警裝置(8)相連。
8.如權利要求7所述的船舶航行燈半自動控制系統，其特徵在於，所述CAN通訊電路(12)包括CAN控制器(12a)、隔離晶片(12b)和收發裝置(12c);所述CAN控制器(12a)與CPU (4)信號連接併集成於CPU (4);所述收發裝置(12c)通過隔離晶片(12b)與CAN控制器(12a)信號連接，所述收發裝置(12c)採用TJA1040收發器。
專利摘要船舶航行燈半自動控制系統，屬於船用照明設備技術領域，包括信號燈、CPU、指示燈和控制面板。所述控制面板上設置有一組與CPU信號連接用以控制相應信號燈的指燈按鍵，所述CPU連接有第一輸出移位寄存器和第二輸出移位寄存器，所述第一輸出移位寄存器通過單獨的電源電路模塊與信號燈並行相連，所述電源電路模塊還連接有電源檢測模塊，所述電源檢測模塊與CPU連接，所述第二輸出移位寄存器與指示燈並行連接。此系統工作時，即使有某個航行信號燈發生故障不能正常工作，系統會自動切換到其對應的備用燈，確保了船舶的安全航行，提高了系統的可靠性。
文檔編號H05B37/02GK202998554SQ201220528489
公開日2013年6月12日 申請日期2012年10月16日 優先權日2012年10月16日
發明者黃振 申請人:浙江恆信船舶設備有限公司