一种实验室气流系统变风量通风柜面风速传感器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种实验室气流系统变风量通风柜面风速传感器，包括：在不同的PN结温度下输出不同正向电压的检测二极管探头；与检测二极管探头相连，用于给所述检测二极管探头加热以使所述检测二极管探头处于不同的PN结温度的加热电阻；用于输出恒定正向电压的参考二极管探头；分别与检测二极管探头和参考二极管探头相连，用于获取所述检测二极管探头输出的正向电压和所述参考二极管探头输出的正向电压的压差并输出压差信号的差分比较放大电路。所述检测二极管探头的输入端和所述参考二极管探头的输入端分别连有用于提高输入阻抗的第一电阻和第二电阻。本实用新型在使用时无需依赖调节窗位移传感器，而且具有成本可控、控制可靠的优势。
【专利说明】一种实验室气流系统变风量通风柜面风速传感器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及面风速传感器领域，特别是涉及一种实验室气流系统变风量通风柜面风速传感器。
【背景技术】
[0002]实验室通风是实验室设计中不可缺少的一个组成部分。为了使实验室工作人员不吸入或咽入一些有毒的、可致病的或毒性不明的化学物质和有机体、实验室中应有良好的通风。为阻止一些蒸气、气体和微粒(烟雾、煤烟、灰尘和气悬体)的吸收，污染物质须用通风柜、通风罩或局部通风的方法除去。通风柜是实验室中最常用的一种局部排风设备，种类繁多，由于其结构不同，使用的条件不同，其排风效果也不相同。通风柜的性能好环，主要取决于通过通风柜空气移动的速度。使用通风柜的最大目的是排出实验中产生的有害气体，保护实验人员的健康，也就是说要有高度的安全性和优越的操作性。由于通风柜在生化实验室中占有非常重要的位置，从改善实验室环境、改善劳动卫生条件，提高工作效率等方面考虑，通风柜的使用台数飞跃地增加。随之而来的是通风管道，配管、配线、排风等都成为实验室建设的重要课题。实验室气流系统中变风量通风柜为保持安全的面风速进行变风量控制。
[0003]传统的面风速传感器类型主要有压差式面风速传感器和热线式面风速传感器。压差式面风速传感器利用测量通风柜内外之间的压差间接测量面风速，这种测量方式离不开通风柜调节窗高度传感器。热线式面风速传感器是将通电加热的细金属丝(称热线)置于气流中，热线在气流中的散热量与流速有关，而散热量导致热线温度变化而引起电阻变化。这种测量方式存在探头易损坏且成本较高的特点。
实用新型内容
[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种实验室气流系统变风量通风柜面风速传感器，用于解决现有技术中的面风速传感器或测量繁琐或易损坏且成本较高的问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种实验室气流系统变风量通风柜面风速传感器，所述面风速传感器包括:在不同的PN结温度下输出不同正向电压的检测二极管探头；与所述检测二极管探头相连，用于给所述检测二极管探头加热以使所述检测二极管探头处于不同的PN结温度的加热电阻；用于输出恒定正向电压的参考二极管探头；分别与所述检测二极管探头和所述参考二极管探头相连，用于获取所述检测二极管探头输出的正向电压和所述参考二极管探头输出的正向电压的压差并输出压差信号的差分比较放大电路。
[0006]优选地，所述检测二极管探头的输入端连有用于提高输入阻抗的第一电阻；所述参考二极管探头的输入端连有用于提高输入阻抗的第二电阻。
[0007]优选地，所述检测二极管探头和所述第一电阻之间连接有一个偏置电阻。[0008]优选地，所述差分比较放大电路的输出端连有负载电阻。
[0009]优选地，所述差分比较放大电路由两个双运算放大器构成。
[0010]优选地，每一个双运算放大器的电压正端连有输出正电压的正电源电路，每一个双运算放大器的电压负端连有输出负电压的负电源电路。
[0011]优选地，所述双运算放大器为TL082双运算放大器。
[0012]优选地，所述差分比较放大电路的输出端连有信号输出处理电路。
[0013]如上所述，本实用新型的一种实验室气流系统变风量通风柜面风速传感器，具有以下有益效果:
[0014]本实用新型的面风速传感器利用一个加热电阻持续给一个在气流中的二极管探头恒功率加热，流动的气流带走二极管上的热量，二极管表面的温度会与气流的流速相关，此二极管在不同的PN结温度下，正向电压呈线性变化，考虑到环境温度及气流温度的影响，利用另一个同质二极管以及两个双运算放大器形形成的一个差分比较放大电路，最终输出模拟信号用于变风量通风柜控制，而经过二极管探头的空气流速可以通过测量两个二极管正向电压的差可以换算得到，所以通过本实用新型可以有效获取空气流速，此外，本实用新型在使用时无需依赖调节窗位移传感器，而且具有成本可控、控制可靠的优势。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1显示为二极管电流、电压及温度特性示意图。
[0016]图2显示为本实用新型的一种实验室气流系统变风量通风柜面风速传感器的结构示意图。
[0017]图3显示为本实用新型的一种实验室气流系统变风量通风柜面风速传感器中正电源电路的电路图。
[0018]图4显示为本实用新型的一种实验室气流系统变风量通风柜面风速传感器中负电源电路的电路图。
[0019]图5显示为本实用新型的一种实验室气流系统变风量通风柜面风速传感器中差分比较放大电路的电路图。
[0020]图6和图7分别显示为本实用新型的一种实验室气流系统变风量通风柜面风速传感器中双运算放大器与正、负电源电路的连接示意图。
[0021]元件标号说明
[0022]I面风速传感器
[0023]11差分比较放大电路
[0024]12正电源电路
[0025]13负电源电路
【具体实施方式】
[0026]以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0027]需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0028]本实用新型的目的在于提供一种实验室气流系统变风量通风柜面风速传感器，用于解决现有技术中的面风速传感器或测量繁琐或易损坏且成本较高的问题。以下将详细描述本实用新型的一种实验室气流系统变风量通风柜面风速传感器的原理和实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本实用新型的一种实验室气流系统变风量通风柜面风速传感器。
[0029]在详细阐述本实用新型的具体方案以前，首先说明本实用新型的原理。
[0030]参考图1，在保持的正向电流If不变的情况下二极管的正向电压Vf随PN结温度升高而呈线性降低，可表示为:
[0031]Vf = Ws (I)
[0032]其中，Vf为二极管的正向电压，ts为二极管PN结温度，C0和C1为常数系数。
[0033]传感器探头在气流中的对流换热可以按照相似理论，近似为空气横掠单圆管的强迫对流换热。
[0034]Q=I2R (2)
[0035]式(2)中Q为加热电阻的发热量，I是经过电阻的电流，R是电阻的阻值。
【权利要求】
1.一种实验室气流系统变风量通风柜面风速传感器，其特征在于，所述面风速传感器包括: 在不同的PN结温度下输出不同正向电压的检测二极管探头； 与所述检测二极管探头相连，用于给所述检测二极管探头加热以使所述检测二极管探头处于不同的PN结温度的加热电阻； 用于输出恒定正向电压的参考二极管探头； 分别与所述检测二极管探头和所述参考二极管探头相连，用于获取所述检测二极管探头输出的正向电压和所述参考二极管探头输出的正向电压的压差并输出压差信号的差分比较放大电路。
2.根据权利要求1所述的实验室气流系统变风量通风柜面风速传感器，其特征在于，所述检测二极管探头的输入端连有用于提高输入阻抗的第一电阻；所述参考二极管探头的输入端连有用于提高输入阻抗的第二电阻。
3.根据权利要求2所述的实验室气流系统变风量通风柜面风速传感器，其特征在于，所述检测二极管探头和所述第一电阻之间连接有一个偏置电阻。
4.根据权利要求1所述的实验室气流系统变风量通风柜面风速传感器，其特征在于，所述差分比较放大电路的输出端连有负载电阻。
5.根据权利要求1所述的实验室气流系统变风量通风柜面风速传感器，其特征在于，所述差分比较放大电路由两个双运算放大器构成。
6.根据权利要求5所述的实验室气流系统变风量通风柜面风速传感器，其特征在于，每一个双运算放大器的电压正端连有输出正电压的正电源电路，每一个双运算放大器的电压负端连有输出负电压的负电源电路。
7.根据权利要求5或6所述的实验室气流系统变风量通风柜面风速传感器，其特征在于，所述双运算放大器为TL082双运算放大器。
8.根据权利要求1所述的实验室气流系统变风量通风柜面风速传感器，其特征在于，所述差分比较放大电路的输出端连有信号输出处理电路。
【文档编号】G01P5/10GK203745483SQ201420100919
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年3月6日 优先权日:2014年3月6日
【发明者】孔鹏, 王来军 申请人:上海卓思控制技术有限公司