[发明专利]一种用于小型水下航行器的推进器转速转向控制装置

说明书

本发明提出一种用于小型水下航行器的推进器转速转向控制装置，由软控模块、系统晶振、可编程定时器/计数器、反向放大电路、可编程数字I/O模块、第一反相器、光耦电平转换电路、第二反相器、继电器、瞬态抑制二极管组成。本发明可以很好的实现这类推进器的输入控制要求，不仅电路简单、器件集成度高、占用体积小，而且利用第二反相器的反相逻辑，可以避免继电器线圈两端产生反向感应电压，可以很好的消除电压切换对继电器的不利影响，从而实现保护继电器的功能，提高系统工作的可靠性。

技术领域

本发明涉及水下推进器控制领域，具体为一种用于水下推进器转速和转向的控制装置。

背景技术

水下航行器作为一种水下运载工具，以其大潜深、多用途和智能化等优势，在海洋这块人类极具价值的发展空间开发过程中起着至关重要的作用。水下推进器作为水下航行器动力系统的主要组成部分，是水下航行器稳定、安全、可靠运行的关键设备，而良好的推进器控制装置则是航行器的机动性、航程、航速等相关性能的有力保证。

目前，市场中普遍应用的水下推进器转速和转向控制方式主要有两大类，一类是+/-5V DC的输入控制方式，另一类是PWM形式转速信号和电压形式转向信号的输入控制方式。针对输入控制方式不同的水下推进器,需要设计配套的控制装置。

与推进器配套的控制装置很大一部分是嵌入式产品，由于它通常需要放在狭小的仪器舱中，特别是用于小型水下航行器时，它的重量和体积会受到严格的限制，故水下推进器生产厂家很少提供推进器控制装置的货架产品，需要推进器的用户根据自己需要设计电路简单、器件集成度高、占用体积小的推进器控制装置。

产生电压形式转向信号时通常用到继电器，继电器线圈需要流过较大的电流才能使继电器吸合，所以直接用继电器进行电压切换控制的时候，线圈容易产生较大的感应电压以及电火花，不仅影响继电器的寿命和工作可靠性，而且严重时会影响推进器控制装置的电磁兼容性，故产生电压形式转向信号的电路中需要加入必要的保护环节。

发明内容

本发明针对输入控制方式为PWM形式转速信号与电压形式转向信号的这一类推进器，设计出一种电路简单、器件集成度高、占用体积小，很好消除电压切换对继电器的不利影响，稳定、可靠的推进器控制装置。

本发明的技术方案为：

所述一种用于小型水下航行器的推进器转速转向控制装置，其特征在于：转速控制信号为PWM形式信号；转向控制信号为电压形式极性开关信号；所述控制装置由软控模块、系统晶振、可编程定时器/计数器、反向放大电路、可编程数字I/O模块、第一反相器、光耦电平转换电路、第二反相器、继电器、瞬态抑制二极管组成；

其中可编程定时器/计数器由软控模块确定计数初值，并结合系统晶振生成占空比可调的PWM信号PWM_1，PWM_1经反向放大电路输出PWM_2作为水下推进器的PWM形式转速控制信号；

软控模块控制可编程数字I/O模块输出信号；当可编程数字I/O模块输出信号经第一反相器后，由第一反相器的输出端引入到光耦电平转换电路输入端的阴极，经由光电隔离和电平转换，光耦电平转换电路输出端的发射极输出信号再输入第二反相器，第二反相器的输出端引入到继电器的输入端；当继电器的输入端为低电平时，继电器动作，输出转向控制信号为DIR+＝24VDC，DIR-＝0VDC，当继电器的输入端为高电平，继电器不动作，输出转向控制信号为DIR+＝0VDC，DIR-＝24VDC；在转向控制信号输出DIR+和DIR-两端并联瞬态抑制二极管作为输出双向过压保护。