CN102917496B - 船舶航行灯半自动控制*** - Google Patents
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Abstract
船舶航行灯半自动控制***，属于船用照明设备技术领域，包括信号灯、CPU、指示灯和控制面板。所述控制面板上设置有一组与CPU信号连接用以控制相应信号灯的指灯按键，所述CPU连接有第一输出移位寄存器和第二输出移位寄存器，所述第一输出移位寄存器通过单独的电源电路模块与信号灯并行相连，所述电源电路模块还连接有电源检测模块，所述电源检测模块与CPU连接，所述第二输出移位寄存器与指示灯并行连接。此***工作时，即使有某个航行信号灯发生故障不能正常工作，***会自动切换到其对应的备用灯，确保了船舶的安全航行，提高了***的可靠性。
Description
技术领域
本发明属于船用照明设备技术领域，具体涉及一种船舶航行信号灯监测报警控制***。
背景技术
为了保证船舶安全顺利的航行，避免与其它船舶相互碰撞，船舶需要通过航行信号灯向外界表明其自身所在位置、航向、作业状态等相关信息。因此必须要在驾驶室或控制室安装航行信号灯控制***，用以对各路航行信号灯的状况进行监测、报警，以便值班人员及时开、关各种号灯，同时，如果航行信号灯如果出现故障，能够及时报警提醒值班人员注意并处理，以免影响船舶的正常航行。
传统的航行信号灯控制***，采用钮子开关控制灯的电源，用相应功率的电流继电器与外接灯进行串联，灯正常点亮后，继电器动作，用继电器的辅助触点进行面板显示控制。这种控制方式存在很多不足之处，已经不太适合船舶现代化的要求，而且对于VDR（船载航行数据记录仪）信号采集还需要大量接线，很不方便。
发明内容
本发明的目的在于克服上述提到的缺陷和不足，而提供一种船舶航行灯半自动控制***，用以对各路航行信号灯的状况进行监测、报警。
本发明为实现其目的采用的技术方案如下。
船舶航行灯半自动控制***，包括信号灯、CPU、指示灯和控制面板。所述控制面板上设置有一组与CPU信号连接用以控制相应信号灯的指灯按键，所述CPU连接有第一输出移位寄存器和第二输出移位寄存器，所述第一输出移位寄存器通过单独的电源电路模块与信号灯并行相连，所述电源电路模块还连接有电源检测模块，所述电源检测模块与CPU连接，所述第二输出移位寄存器与指示灯并行连接。
所述电源电路模块包括第一TLP181光耦、2N5551三极管、电源继电器和信号灯电源；所述第一TLP181光耦输入端与第一输出移位寄存器连接，输出端与2N5551三极管连接；所述2N5551三极管输出端与电源继电器连接；所述电源继电器连接有信号灯电源和信号灯；所述信号灯电源采用DC24V或AC220V。
所述电源检测模块包括74HC4052D模拟多路复用器、OP07C运算放大器和第二TLP181光耦；所述74HC4052D模拟多路复用器与电源电路模块连接；所述OP07C运算放大器输入端与74HC4052D模拟多路复用器连接，输出端与第二TLP181光耦连接；所述第二TLP181光耦与CPU连接。
所述控制面板上还设置有消音键、复位键、试灯键或调光键中一种以上。
所述CPU通过RS485通讯电路与VDR***连接；所述RS485通讯电路输入端与CPU连接，输出端与VDR***连接。
所述RS485通讯电路包括相互信号连通的物理层芯片和隔离电路；所述物理层芯片采用SP485EN一半双工收发器，并与CPU信号相连；所述隔离电路内设光耦并与VDR***相连。
所述CPU通过CAN通讯电路与延伸报警装置连接；所述CAN通讯电路输入端与CPU相连，输出端与延伸报警装置相连。
所述CAN通讯电路包括CAN控制器、隔离芯片和收发装置；所述CAN控制器与CPU信号连接并集成于CPU；所述收发装置通过隔离芯片与CAN控制器信号连接，所述收发装置采用TJA1040收发器。
与传统的航行灯控制***相比，本发明采用的技术方案具有如下优点：
1、可靠性高：此***工作时，即使有某个航行信号灯发生故障不能正常工作，***会自动切换到其对应的备用灯，确保了船舶的安全航行，提高了***的可靠性。
2、适用性广：因为***是把线路板的工作电源与航行信号灯的电源分开布置的，航行信号灯的电源只是外接灯的供电电源，不参与其它功能，所以此***可以适用各种规格电源（船舶航行信号灯的电源主要有DC24V和AC220V两种）的灯。
3、维修接线方便：灯的电流检测为单个的小模块，通过接插件和螺丝固定在线路板上，如果有哪路模块发生故障，只需要松开三个固定螺丝就可以更换小模块。
4、可以通过RS485通讯把各个航行信号灯的状态信号及时的发送给VDR***，便于整个船舶***的事故分析极故障原因排除。
5、可以通过CAN通讯把各个航行信号灯的状态信号及时的发送给需要延伸显示的舱室，增加了值班的可靠性。
6、体积小：整个***通过单片机控制，体积小巧，安装方便。
附图说明
图1是本发明的电路原理框图；
图2是本发明电源电路模块和电源检测模块的原理框图；
图3是本发明RS485通讯电路的原理框图；
图4是本发明CAN通讯电路的原理框图；
图5是本发明RS485通讯电路的电原理图；
图6是本发明CAN通讯电路的电原理图；
图中：1-信号灯，2-电源电路模块，2a-第一TLP181光耦，2b-2N5551三极管、2c-电源继电器，2d-信号灯电源,3-第一输出移位寄存器，4-CPU，5-第二输出移位寄存器，6-指示灯，7-控制面板，8-延伸报警装置，9-VDR***，10-电源检测模块，10a-74HC4052D模拟多路复用器，10b-OP07C运算放大器，10c-第二TLP181光耦，11-RS485通讯电路，11a-物理层芯片，11b-隔离电路，12-CAN通讯电路，12a-CAN控制器，12b-隔离芯片，12c-收发装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
船舶航行灯半自动控制***，包括信号灯1、电源电路模块2、第一输出移位寄存器3、CPU4、第二输出移位寄存器5、指示灯6、控制面板7、延伸报警装置8、VDR***9、电源检测模块10、RS485通讯电路11和CAN通讯电路12。
所述控制面板7上设置有一组与CPU4信号连接用以控制相应信号灯1的指灯按键，所述CPU4连接有第一输出移位寄存器3和第二输出移位寄存器5，所述第一输出移位寄存器3通过单独的电源电路模块2与信号灯1并行相连。所述信号灯1为n盏，n为自然数。进一步，所述信号灯1为24盏，每盏信号灯1对应设置有单独的电源电路模块2。所述电源电路模块2还连接有电源检测模块10，所述电源检测模块10与CPU4连接，所述第二输出移位寄存器5与指示灯6并行连接。所述指示灯6数目与信号灯1相同，用以显示对应的信号灯1是否正常工作。所述指示灯6还连接有蜂鸣器。
所述电源电路模块2包括第一TLP181光耦2a、2N5551三极管2b、电源继电器2c和信号灯电源2d。所述第一TLP181光耦2a输入端与第一输出移位寄存器3连接，输出端与2N5551三极管2b连接。所述2N5551三极管2b输出端与电源继电器2c连接。所述电源继电器2c连接有信号灯电源2d和信号灯1。所述信号灯电源2d采用DC24V或AC220V。把线路板的工作电源与信号灯1的工作电源分开布置和连接，从而实现此***适用于各种规格电源（信号灯1的电源主要有DC24V和AC220V两种）的灯，提高了***的适用性。
所述电源检测模块10包括74HC4052D模拟多路复用器10a、OP07C运算放大器10b 和第二TLP181光耦10c。所述74HC4052D模拟多路复用器10a与电源电路模块2中的2N5551三极管2b连接。所述OP07C运算放大器10b输入端与74HC4052D模拟多路复用器10a连接，输出端与第二TLP181光耦10c连接。所述第二TLP181光耦10c与CPU4连接。
工作原理：
船舶航行灯半自动控制***接通电源后，CPU4会实时地查询控制面板7上指灯按键状态。如果有指灯按键按下，CPU4会检测到指灯按键的状态变化，根据指灯按键位置，CPU4会控制第一输出移位寄存器3输出相应的控制信号，经过第一TLP181光耦2a将第一输出移位寄存器3的输出信号隔离后，导通2N5551三极管2b，从而接通电源继电器2c,实现信号灯电源2d与信号灯1的连通，点亮外面的信号灯1。
电源检测模块10用于检测相应的信号灯1的回路中的信号，通过74HC4052D模拟多路复用器10a检测信号灯1的主回路的电流信号，再通过OP07C运算放大器10b把信号放大，经过第二TLP181光耦10c将信号隔离后，把此信号直接传给CPU4。电源检测模块10为单个的小模块，通过接插件和螺丝固定在线路板上，如果有哪路模块发生故障，只需要松开三个固定螺丝就可以更换小模块。
所述CPU4根据收到的控制面板7的按键信号和电源检测模块10发回的信号，发送输出信号给第二输出移位寄存器5，控制指示灯6的工作状态。如果这两个信号都有，相应的指示灯6为亮；如果有按键信号，没有电源检测模块10发回的信号，则***会发出声光报警，相应的指示灯6闪烁，蜂鸣器报警，同时，CPU4驱动备用的信号灯1的相关线路，从而点亮相应备用的信号灯1和指示灯6。确保了船舶的安全航行，提高***的可靠性。
进一步，所述控制面板7上还设置有消音键、复位键、试灯键或调光键中一种以上。消音键，用于当信号灯1发生故障时消除报警声。复位键，用于对整个***进行复位。试灯键，用于检测指示灯6的好坏。调光键，用以调节指示灯6的亮度，防止夜间航行时灯光太亮而影响值班人员的视线。
更进一步，所述CPU4通过RS485通讯电路11与VDR***9连接，便于整个船舶***的事故分析及故障原因排除。
所述RS485通讯电路11包括相互信号连通的物理层芯片11a和隔离电路11b；所述物理层芯片11a采用SP485EN一半双工收发器，并与CPU4信号相连，满足RS-485和RS-422规范，且数据传输速率高达5Mbps。所述隔离电路11b与VDR***9相连,其内设光耦实现电平转换，并隔离5V电源，充分保证了***的稳定性和可靠性。
所述CPU4通过CAN通讯电路12与延伸报警装置8连接，增加值班的可靠性。延伸报警装置8，包括设置在其它舱室的检测设备。
所述CAN通讯电路12包括CAN控制器12a、隔离芯片12b和收发装置12c；所述CAN控制器12a与CPU4信号连接并集成于CPU4, 提供了完整的CAN协议，减少了CPU4的开销，因此只需要外置收发设备即可。所述收发装置12c通过隔离芯片12b与CAN控制器12a信号连接，所述收发装置12c采用PHILIP公司的TJA1040收发器。TJA1040是CAN协议控制器和物理总线的接口，此器件对CAN总线提供差分发送能力，对CAN控制器12a提供差分接收能力。收发装置12c采用5V供电。隔离芯片12b设置在收发装置12c和CPU4之间以实现电平转换。同时，由D4、D3、C5、L1、C6、C7、C8和V2组成的电源隔离电路，使CPU4和CAN总线之间实现信号隔离和电源隔离，达到充分保护CPU4的作用。
本发明按照实施例进行了说明，在不脱离本发明原理的前提下，本***还可以作出若干变形和改进。应当指出，凡采用等同替换或等效变换等方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.船舶航行灯半自动控制***，包括信号灯（1）、CPU（4）、指示灯（6）和控制面板（7），其特征在于，所述控制面板（7）上设置有一组与CPU（4）信号连接用以控制相应信号灯（1）的指灯按键，所述CPU（4）连接有第一输出移位寄存器（3）和第二输出移位寄存器（5），所述第一输出移位寄存器（3）通过单独的电源电路模块（2）与信号灯（1）并行相连，所述电源电路模块（2）还连接有电源检测模块（10），所述电源检测模块（10）与CPU（4）连接，所述第二输出移位寄存器（5）与指示灯（6）并行连接；所述电源检测模块（10）包括74HC4052D模拟多路复用器(10a)、OP07C运算放大器(10b) 和第二TLP181光耦（10c）；所述74HC4052D模拟多路复用器(10a)与电源电路模块（2）连接；所述OP07C运算放大器(10b)输入端与74HC4052D模拟多路复用器(10a)连接，输出端与第二TLP181光耦（10c）连接；所述第二TLP181光耦（10c）与CPU（4）连接。
2.如权利要求1所述的船舶航行灯半自动控制***，其特征在于，所述电源电路模块（2）包括第一TLP181光耦(2a)、2N5551三极管（2b）、电源继电器（2c）和信号灯电源（2d）；所述第一TLP181光耦(2a)输入端与第一输出移位寄存器（3）连接，输出端与2N5551三极管（2b）连接；所述2N5551三极管（2b）输出端与电源继电器（2c）连接；所述电源继电器（2c）连接有信号灯电源（2d）和信号灯（1）；所述信号灯电源（2d）采用DC24V或AC220V。
3.如权利要求1所述的船舶航行灯半自动控制***，其特征在于，所述控制面板（7）上还设置有消音键、复位键、试灯键或调光键中一种以上。
4.如权利要求1所述的船舶航行灯半自动控制***，其特征在于，所述CPU（4）通过RS485通讯电路（11）与VDR***（9）连接；所述RS485通讯电路（11）输入端与CPU（4）连接，输出端与VDR***（9）连接。
5.如权利要求4所述的船舶航行灯半自动控制***，其特征在于，所述RS485通讯电路（11）包括相互信号连通的物理层芯片（11a）和隔离电路（11b）；所述物理层芯片（11a）采用SP485EN一半双工收发器，并与CPU（4）信号相连；所述隔离电路（11b）内设光耦并与VDR***（9）相连。
6.如权利要求1所述的船舶航行灯半自动控制***，其特征在于，所述CPU（4）通过CAN通讯电路（12）与延伸报警装置（8）连接；所述CAN通讯电路（12）输入端与CPU（4）相连，输出端与延伸报警装置（8）相连。
7.如权利要求6所述的船舶航行灯半自动控制***，其特征在于，所述CAN通讯电路（12）包括CAN控制器（12a）、隔离芯片（12b）和收发装置（12c）；所述CAN控制器（12a）与CPU（4）信号连接并集成于CPU（4）；所述收发装置（12c）通过隔离芯片（12b）与CAN控制器（12a）信号连接，所述收发装置（12c）采用TJA1040收发器。
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