一种实时测量风速传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种实时测量风速传感器，属于传感器技术领域。
【背景技术】
[0002]目前风速的测量不仅是气象检测的重要部分，而且与采矿行业也密切相关。目前有关风速检测的仪器结构复杂，成本高昂，且比较笨重，不方便携带。本专利提出一种便携式的实时测量风速传感器，能有效的测量矿洞中的风速。
【发明内容】
[0003]本发明提供了一种实时测量风速传感器，以用于解决测试装置结构复杂，成本高昂，精度低，不便于携带的问题。
[0004]本发明的技术方案是:一种实时测量风速传感器，包括风速检测模块17、信号放大模块18、信息存储模块19、遥控接收模块20、单片机21、LED驱动模块22、频率信号输出模块23以及稳压模块24 ;其中风速检测模块17、信号放大模块18、信息存储模块19、遥控接收模块20、LED驱动模块22、频率信号输出模块23分别与单片机21相连，电源通过稳压模块24跟单片机21相连。
[0005]所述风速检测模块17包括风轮1、匀状叶片2、齿轮I 3、转轴I 4、传动齿轮5、齿轮II 6、转轴II 7、电容固定器8、电容器动片9、电容器定片10、绝缘板11、隔板12、复位键13、导线14、固定线圈15、防尘罩16 ;其中风轮I与勺状叶片2被固定在转轴I 4上，齿轮I 3套在转轴I 4上与其一起转动，齿轮I 3与传动齿轮5咬合，固定在穿过隔板12的转轴II 7上的齿轮II 6与传动齿轮5咬合，电容器动片9用电容固定器8固定在转轴II 7上并随其一起转动，电容器定片10固定在隔板12上，其与隔板12间填充绝缘板11，导线14一端与电容器定片10连接，导线14另一端穿过位于传感器外部的固定线圈15，复位键13位于传感器外部并固定在转轴II 7上，防尘罩16安装在传感器内部并与匀状叶片2之间存在间距。
[0006]所述单片机21-AT89S52的端口 POl与遥控接收模块20的信号输入端Kll连接；端口 P02与频率信号输出模块23中的信号输出端KOl连接；端口 P03与信号放大模块18中的对外接口 U3连接；端口 P04与信息存储模块19的对外接口连接；端口 P05与LED驱动模块22对外接口连接；端口 P06与稳压模块24对外接口连接；端口 P07与风速检测模块17的导线14连接。
[0007]所述信号放大模块18包括滑动电阻R14，可变电阻R15，等量电阻R13和R12，电阻R6、R7、R8、R9、R10、R11，运算放大器0P1、0P2、0P3 ;所述滑动电阻R15 —端接电源VCC，一端接地；等量电阻R13 —端和R12相连，电阻R13另一端与滑动电阻R15的滑动端相连，R12的一端与运算放大器0P3连接，可变电阻R14 —端为信号放大模块18中的对外接口 UO，一端连接在运算放大器0P3的极，运算放大器0P3的“ + ”级接地，运算放大器0P3与滑动电阻R14连线的中部与R13和R12连线的中部相连接；R10 —端与运算放大器0P3的输出端连接，另一端连接运算放大器0P2的极；电阻Rll —端接地，另一端接运算放大器0P2的“ + ”极；R9 —端接在RlO与OP2的连线上，另一端接电阻R7，电阻R7的另一端接运算放大器OPl的极；运算放大器0P2的输出端接在电阻R9与电阻R7的连线上；电阻R8 一端接地，另一端接运算放大器OPl的“+”极；电阻R6 —端接在电阻R7与运算放大器OPl 极的连线上，另一端接在运算放大器OPl的输出端上。
[0008]所述信息存储模块19包括A/D转换器、电阻R16、三极管Q1、电容C2、二极管D2和滑动电阻R17，存储端；其中A/D转换器的输出端X2接地，输出端Xl与电阻R16 —端连接，电阻R16的另一端与三极管Ql的基极相连，三极管Ql的发射极与电容C2相连，电容C2另一端接地，而三极管Ql的集电极与二极管D2的负极连接，二极管D2的正极连接滑动电阻R17，滑动电阻R17的另一端连接存储端中的铁芯线圈的一端。
[0009]所述遥控接收模块20包括包括电阻Rl、R2、R3，光耦合组件TLP521 ;其中电阻R3一端接电源VCC，另一端接光耦合组件TLP521的4号端口，信号输入端KIl接在R3与4号端口的连线上；光耦合组件TLP521的3号端口接地；电阻Rl —端接输出信号口 K12，另一端连接光耦合组件TLP521的I号端口，电阻R2 —端连接在电阻Rl与光耦合组件TLP521的I号端口的连线上，另一端连接2号端口，并与2号端口一起接地。
[0010]所述LED驱动模块22包括2线_4线译码器、三片8bit并行输出口、位移时钟SCK、数据锁存时钟RCK、数据输入端SER ;其中2线-4线译码器通过MOSFET连接并行输出口，并行输出口连接LED显示器，位移时钟SCK、数据锁存时钟RCK以及数据输入端SER通过并行输出口与2线-4线译码器连接。
[0011]所述频率信号输出模块23包括定值电阻R4、R5，三极管放大器VT1，电容Cl，二极管Dl，继电器JDl，开关端口 K01A、KOlB ;其中电阻R5 —端接信号输出端KOl，一端接三极管放大器VTl的基极，电容Cl 一端与R5和三极管放大器VTl的基极的连线相连，另一端与VTl的发射极连接并接地；电阻R4 —端与电阻R5和三极管放大器VTl的基极的连线相连，另一端接在电容Cl与VTl发射极的连线上；VT1的集电极接12V电压；二极管Dl的正极连接电源VCC，二极管Dl的负极接在VTl的集电极上；继电器JDl —端接电源VCC，另一端接12V电压；开关端口 K01A，KOlB也与继电器JDl连接。
[0012]所述稳压模块24的电路包括稳压器LM78H03-500、电容C3 ;其中稳压器LM78H03-500的c脚与电容C3相连，电容C3与单片机21-AT89S52的P06端口相连，稳压器LM78H03-500的a端、b端与直流相连。
[0013]本发明的工作原理是:
使用本装置时，首先将风速检测模块17朝着风口，然后将装置接上电源。
[0014]当风通过风速检测模块17最前端的防尘罩16后，勺状叶片2开始转动，此时风轮I带动转轴I 4和齿轮I 3转动，与齿轮I 3咬合的传动齿轮5随之转动，此时与传动齿轮5相连接的齿轮II 6也被带动转动，转轴II 7转动时将带动被电容固定器8固定的电容器动片9 一起旋转。此时电容器动片9和电容器定片10之间的面积由于转动产生变化，该变化量转化为电压信号。当风速检测模块停止工作时，旋转复位键13，电容器动片9和电容器定片10回到最初靠近转轴II 7的位置。由于转动产生变化量转化为的电压信号，其值与风速的大小成一种函数关系，此时信号通过频率信号输出模块23中的信号输出端KOl输出电压。
[0015]单片机AT89S52的端口 POl与遥控接收模块20的信号输入端Kll连接，当风速检测模块17检测到信息数据时，信息经过P07端口将信息传导到单片机AT89S52，并通过信号输入端KIl使信号传输进入光耦合组件TLP521，电阻R3 —端接入电压，通过电阻R3流向光耦合组件TLP521，使光耦合组件TLP521接通电压进行工作，光耦合组件TLP521的一端接地，当信息数据进入光耦合组件TLP521后，通过二极管进行信号转换，使信号从光耦合组件TLP521另一端输出，通过电阻Rl后接输出信号口 K12进行信息的输出.传送到信号放大模块18的接口 U0，通过调节R15，给从输出信息口 K12的信号加一个偏差，用来校准零位，也可以改变R14来调节线路的增益，从而输出电压Ul。Ul进入电路后利用放大器0P2放大为U2，公式为U2= _(R2/R1)U1，为一反相电压，0P1、R6，R7组成反相器，其中R6=R7，将反相电压U2变为正向电压U3。OPl的输出端连接单片机AT89S52，利用A/D转换器将其转换为数字信号输入到单片机21中。而数字信号通过单片机与信息存储模块的接口将信息输入到信息存储模块19中。
[0016]单片机AT89S52的P04端口连接信息存储模块19，当数字信号输入到信息存储模块19的A/D转换器时，通过A/D转换器的Xl输出端进行信号输出，使数字信号通过电阻R16流向三极管Ql的基极，至三极管Ql导通，而使信号量通过三极管Ql的集电极流向二极管D2，使二极管D2有工作电压，并通过滑动电阻R17的调节，控制信号量的大小，最终开启信息存储模块19，存储端口可以连接数字存储卡、存储硬盘等存储设备，对采集来的数字信息进行存储。
[0017]单片机AT89S52的端口 P02与频率信号输出模块23中的信号输出端KOl连接，当电压流电阻R5后，使三极管VTl导通，三极管VTl的发射极与电阻R4、电容Cl接地，三极管VTl的集电极与二极管Dl的负极相连，使信号量从三极管VTl流向二极管D1，然后通过继电器JD1，并通过开关K01A、KOlB的闭合控制频率信号是否正常输出。
[0018]单片机AT89S52的P05端口连接LED驱动模块22，当电压流向LED驱动模块22时，位移时钟SCK、数据锁存时钟RCK以及数据输入端SER对时间数据、信息数据进行传输，并使2线-4线译码器通过MOSFET连接并行输出口，而输出口连接LED显示器，使数字信息传输至LED显示器上进行显示。
[0019]单片机AT89S52的P06端口连接稳压模块24，其中稳压模块24中稳压器LM78H03-500的a端与b端外加直流相连，c端与电容连接，当数字信号输入到单片机21中时，通过稳压模块24当输入电路中的电压或负载变化时，稳压模块24的稳压器进行取样、比较、放大，然后驱动伺服电机转动，使调压器碳刷的位置改变，通过自动调整线圈匝数比，从而保持输出电压的稳定达到电压稳压的目的。
[0020]单片机21的数据输出口，显示器采用共阴极8段LED，显示位数为3位，显示接口有一片MC14499和单片机21连接。数据输出端口用来向MC14499发送数据，单片机中的另一个输出端口用来向MC14499发送时钟脉冲。LED的限流电阻和上拉电阻，使单片机21输出电平与MC14499输入电平相兼容。此处利用单片机进行电容变化量的计算和处理是现有技术中的常见使用方法。
[0021]本发明的有益效果是:结构简单、成本低廉，操作便捷，精确度高，可以根据传感器探头来检测风速，并对风速进行有效的测量，便于工作中的操作，降低了人力成本，提高了整体工作效率。
【附图说明】
[0022]图1为本发明的结构框图；
图2为本发明的整体结构图；
图3为本发明的信号放大模块电路原理图；
图4为本发明单片机与信息存储模块，稳压模块，LED驱动模块连接原理图；
图5为本发明的遥控接收模块电路原理图；
图6为本发明的频率信号输出模块电路原理图；
图中各标号为:1-风轮，2-匀状叶片，3-齿轮I，4_转轴I，5-传动齿轮，6-齿轮II，7-转轴II，8-电容固定器，9-电容器动片，10-电容器定片，11-绝缘板，12-隔板，13-复位键，14-导线，15-固定线圈，16-防尘罩，17-风速检测模块，18-信号放大模块，19-信息存储模块，20-遥控接收模块，21-单片机，22-LED驱动模块，23-频率信号输出模块，24-稳压模块。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和实施例，对本发明作进一步说明，但本发明的内容并不限于所述范围。
[0024]实施例1:如图1-6所不，一种实时测量风速传感器，包括风速检测模块17、信号放大模块18、信息存储模块19、遥控接收模块20、单片机21、LED驱动模块22、频率信号输出模块23以及稳压模块24 ;其中风速检测模块17、信号放大模块18、信息存储模块19、遥控接收模块20、LED驱动模块22、频率信号输出模块23分别与单片机21相连，电源通过稳压模块24跟单片机21相连。
[0025]所述风速检测模块17包括风轮1、匀状叶片2、齿轮I 3、转轴I 4、传动齿轮5、齿轮II 6、转轴II 7、电容固定器8、电容器动片9、电容器定片10、绝缘板11、隔板12、复位键13、导线14、固定线圈15、防尘罩16 ;其中风轮I与勺状叶片2被固定在转轴I 4上，齿轮I 3套在转轴I 4上与其一起转动，齿轮I 3与传动齿轮5咬合，固定在穿过隔板12的转轴II 7上的齿轮II 6与传动齿轮5咬合，电容器动片9用电容固定器8固定在转轴II 7上并随其一起转动，电容器定片10固定在隔板12上，其与隔板12间填充绝缘板11，导线14一端与电容器定片10连接，导线14另一端穿过位于传感器外部的固定线圈15，复位键13位于传感器外部并固定在转轴I