一种光电耦合式翻斗雨量传感器及方法
【专利摘要】本发明涉及传感器信号采集【技术领域】，具体来说是一种光电耦合式翻斗雨量传感器及方法，包括漏斗、外壳、上翻斗、第一汇集漏斗、计量翻斗、光电耦合器、裂缝遮光片、计数翻斗和第二汇集漏斗，漏斗底部通过管道连接第一汇集漏斗，漏斗下部设有上翻斗，第一汇集漏斗下部设有计量翻斗，外壳底部设有第二汇集漏斗，外壳内设有光电耦合器、裂缝遮光片和计数翻斗，计量翻斗中间底部设有光电耦合器，计量翻斗下部设有计数翻斗，计数翻斗中部设有扇形裂缝遮光片，光电耦合器设置于裂缝遮光片内。本发明的有益效果是：将雨量筒中干簧管更换成光电耦合器，由于光电耦合器开关速度非常快，以红外光线为媒体传递信号，光信号不易受到干扰，抗干扰能力强。
【专利说明】一种光电耦合式翻斗雨量传感器及方法
[【技术领域】]
[0001]本发明涉及传感器信号采集【技术领域】，具体来说是一种光电耦合式翻斗雨量传感器及方法。
[【背景技术】]
[0002]目前，翻斗式雨量传感器因其构造简单，价格低廉，维护相对方便，从而在国内外被气象监控站大量使用，尤其在我国区域自动气象站中应用非常广泛。翻斗式雨量传感器国内外种类很多，又分为单翻斗和双翻斗，但是关键在于计量传感器均是使用干簧管作为开关原件，采集雨量信息，翻斗式雨量传感器在测量中的误差因干簧管开关电路本身固有的特性，其形成的偶然误差非常大。
[0003]干簧管开关电路固有缺点有以下几个方面:
[0004]1、干簧管使用机械触点，因此使用寿命较短，在使用中，触点有可能发生抖动，从而形成出现输出雨量少计数或多计数的现象；
[0005]2、干簧管机械触点非常小，处理电压与电流的能力非常弱，常出现干簧管开关因打雷被击穿短路的现象；
[0006]3、干簧管采用玻璃封装，在更换、保管过程中常易出现玻璃破损，而换单簧管对维修人员操作的要求比较高，并且干簧管安装时与磁铁的距离要求严格，安全距离限制在2mm以内，距离稍有偏差就会出现少计数甚至不计数的现象；
[0007]4、干簧管容易受到外界的干扰，如汽车发动机，打雷都有可能引起错误的开关信号;
[0008]5、干簧管的好坏检查需要使用专业仪器，如A值测试器、绝缘耐压测试器、内阻测试器等；
[0009]6、干簧管与磁铁之间有力的作用虽然很小，但是随着开关次数增加同样也会引起
测量误差。
[0010]现有的光电式雨水传感器常采用雨水改变光的折射角的原理工作。光电式雨水传感器一般含有光发射模块和光接收模块。当光发射模块和光接收模块之间存在雨水时，光信号被雨水折射，而使得接收模块接收的光信号变弱甚至中断。
[0011]由于现有的干簧管开关电路的众多缺点及光电式雨水传感器光信号容易被雨水折射导致信号中断的技术问题，希望能找到一种在不更改自动气象站采集器电路的基础上大大提升雨量传感器的性能的方法。
[
【发明内容】
]
[0012]本发明是在不更改自动气象站采集器电路的基础上，将雨量筒中干簧管更换成光电耦合器，并解决现有的光电式雨水传感器光信号被雨水折射，而使得接收模块接收的光信号变弱甚至中断的技术问题，设计一种保留光电式雨水传感器其灵敏度和可靠性的优点，实现对雨量信号的采集，并大大提升雨量传感器的性能的光电耦合式翻斗雨量传感器及方法。
[0013]为了实现上述目的，设计一种光电耦合式翻斗雨量传感器，包括漏斗、外壳、上翻斗、第一汇集漏斗、计量翻斗、光电耦合器、裂缝遮光片、计数翻斗和第二汇集漏斗，漏斗底部通过管道连接第一汇集漏斗，漏斗下部设有上翻斗，第一汇集漏斗下部设有计量翻斗，夕卜壳底部设有第二汇集漏斗，外壳内设有光电耦合器、裂缝遮光片和计数翻斗，计量翻斗中间底部设有光电耦合器，计量翻斗下部设有计数翻斗，计数翻斗中部设有扇形裂缝遮光片，光电耦合器设置于裂缝遮光片内。
[0014]光电耦合器垂直安装在一小块电路板上，电路板和光电耦合器安装在计数翻斗正上方，裂缝遮光片与计数翻斗固定在一起，裂缝遮光片顶端深入到光电耦合器凹槽之间，裂缝遮光片在摆动过程中不能与光电耦合器相接触。
[0015]电路板上设有发光源电路及受光源电路，所述的发光源电路的电源正端连接限流电阻R的一端，限流电阻R的另一端与发光二极管LED的正极相连，发光二极管LED的负极连接至电源负端，所述的受光源电路的信号采集正端与光敏三极管的集电极相连，信号采集负端连接光敏三极管Q的发射极，光敏三极管Q的基极为光敏面接收来自发光二极管的光源信号。
[0016]光电耦合式翻斗雨量传感器的生产方法，将翻斗雨量传感器原先的干簧管拆除，换上光电耦合器，由于光电耦合器开关速度快，开关过程中的开关状态可随意转换，将计量翻斗上原先的磁铁拆除，换成中间留一条缝隙的裂缝遮光片，将裂缝遮光片挡在光电耦合器中间，裂缝遮光片跟随着雨量计数漏斗的翻转而转动，每翻转一次裂缝遮光片通过中间裂缝将光电耦合器发射端发出的红外线打开一次，从而让接收端接收到光线而导通，在信号端输出一个雨量单位，避免了光发射模块和光接收模块之间存在雨水时，光信号被雨水折射的技术问题，提高了雨量检测的准确性。
[0017]光电稱合式翻斗雨量传感器的工作原理，光电稱合器D包括发光源的发光二极管LED及受光源的光敏三极管Q，限流电阻R随接入不同的电压而改变，电源经限流电阻R给发光二极管LED供电，发光二极管LED导通后发出红外光线，红外光线照射到光敏三级管Q的光敏面上，转化为光源信号，在不下雨时，因中间有裂缝遮光片遮挡，保持截止，下雨时裂缝遮光片随计量翻斗一起转动，当裂缝遮光片的中间裂缝正对在发光二极管LED与光敏三极管Q中间时，发光二极管LED发出的红外线照到光敏三极管Q上，光敏三级管Q由截止变为导通，从而在信号输出端输出一个雨量单位，以红外光线为媒体传递信号，光信号不易受到干扰，抗干扰能力强。
[0018]同现有技术相比，本发明的有益效果是:将雨量筒中干簧管更换成光电耦合器，由于光电耦合器开关速度非常快，开关过程中的开关状态可随意转换，不会出现干簧管的接触不良的情况；由于本装置是以红外光线为媒体传递信号，光信号不易受到干扰，从而抗干扰能力非常强；光电耦合器安装过程中调整方便，只要安装到位就可以正常使用，无需像干簧管一样要进行精确调整；光电耦合器体积小，因无机械触点寿命非常长，使用过程中无需更换，且工作温度范围宽；使裂缝遮光片跟随着雨量计数漏斗的翻转而转动，随着裂缝遮光片翻转通过中间裂缝将光电耦合器发射端发出的红外线打开一次，从而让接收端接收到光线而导通，避免了光发射模块和光接收模块之间存在雨水时，光信号被雨水折射的技术问题，提高了雨量检测的准确性。[【专利附图】
【附图说明】]
[0019]图1是本发明的纵剖面构造图；
[0020]图2是本发明的电路原理图；
[0021]图1中:1.漏斗2.上翻斗3.第一汇集漏斗4.计量翻斗5.光电稱合器6.裂缝遮光片7.计数翻斗8.第二汇集漏斗9.外壳；
[0022]指定图1作为本发明的摘要附图。
[【具体实施方式】]
[0023]下面结合附图对本发明作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0024]实施例1
[0025]本发明是将翻斗雨量传感器原先的干簧管拆除，换上光电耦合器，将计量翻斗上原先的磁铁拆除，换成中间留一条缝隙的裂缝遮光片，将裂缝遮光片挡在光电耦合器中间，裂缝遮光片跟随着雨量计数漏斗的翻转而转动，每翻转一次裂缝遮光片通过中间裂缝将光电耦合器发射端发出的红外线打开一次，从而让接收端接收到光线而导通，在信号端输出
一个雨量单位。
[0026]在图1中，光电稱合式翻斗雨量传感器包括漏斗1、外壳9、上翻斗2、第一汇集漏斗
3、计量翻斗4、光电耦合器5、裂缝遮光片6、计数翻斗7和第二汇集漏斗8，漏斗I底部通过管道连接第一汇集漏斗3，漏斗I下部设有上翻斗2，第一汇集漏斗3下部设有计量翻斗4，外壳9底部设有第二汇集漏斗8，外壳9内设有光电耦合器5、裂缝遮光片6和计数翻斗7，计量翻斗4中间底部设有光电耦合器5，计量翻斗4下部设有计数翻斗7，计数翻斗7中部设有扇形裂缝遮光片6,光电稱合器5设置于裂缝遮光片6内，光电稱合器5垂直安装在一小块电路板上，安装在计数翻斗7正上方，裂缝遮光片6与计数翻斗7固定在一起，裂缝遮光片6顶端深入到光电耦合器5凹槽之间，注意裂缝遮光片6在摆动过程中不能与光电耦合器5相接触。
[0027]在图2中R为限流电阻，随接入不同的电压(v+、v-之间)而改变，一般接入15伏电压，限流电阻为1.5千欧；接入12伏电压，限流电阻为I千欧；接入5伏电压，限流电阻为680欧。D为光电耦合器，S+S-为输出信号，其接到采集器的接法与原干簧管翻斗雨量器接法相同，且必须分清正负极性。LED为发光二极管，Q为光敏三极管，发光二极管LED导通后发出红外光线，红外光线照射到光敏三级管Q的光敏面上，转化为光源信号，在不下雨时，因中间有裂缝遮光片遮挡，保持截止，下雨时裂缝遮光片随计量翻斗一起转动，当裂缝遮光片的中间裂缝正对在发光二极管LED与光敏三极管Q中间时，发光二极管LED发出的红外线照到光敏三极管Q上，光敏三级管Q由截止变为导通，从而在信号输出端输出一个雨量单位，以红外光线为媒体传递信号，光信号不易受到干扰，抗干扰能力强，避免了光发射模块和光接收模块之间存在雨水时，光信号被雨水折射的技术问题，提高了雨量检测的准确性。
【权利要求】
1.一种光电耦合式翻斗雨量传感器，包括漏斗、外壳、上翻斗、第一汇集漏斗、计量翻斗、光电耦合器、裂缝遮光片、计数翻斗和第二汇集漏斗，漏斗底部通过管道连接第一汇集漏斗，漏斗下部设有上翻斗，第一汇集漏斗下部设有计量翻斗，外壳底部设有第二汇集漏斗，其特征在于外壳内设有光电耦合器、裂缝遮光片和计数翻斗，计量翻斗中间底部设有光电耦合器，计量翻斗下部设有计数翻斗，计数翻斗中部设有扇形裂缝遮光片，光电耦合器设置于裂缝遮光片内。
2.如权利要求1所述的一种光电稱合式翻斗雨量传感器，其特征在于光电稱合器垂直安装在一小块电路板上，电路板和光电耦合器安装在计数翻斗正上方，裂缝遮光片与计数翻斗固定在一起，裂缝遮光片顶端深入到光电耦合器凹槽之间，裂缝遮光片在摆动过程中不能与光电耦合器相接触。
3.如权利要求1所述的一种光电耦合式翻斗雨量传感器，其特征在于电路板上设有发光源电路及受光源电路，所述的发光源电路的电源正端连接限流电阻R的一端，限流电阻R的另一端与发光二极管LED的正极相连，发光二极管LED的负极连接至电源负端，所述的受光源电路的信号采集正端与光敏三极管的集电极相连，信号采集负端连接光敏三极管Q的发射极，光敏三极管Q的基极为光敏面接收来自发光二极管的光源信号。
4.一种如权利要求1所述的光电耦合式翻斗雨量传感器的生产方法，其特征在于将翻斗雨量传感器原先的干簧管拆除，换上光电耦合器，将计量翻斗上原先的磁铁拆除，换成中间留一条缝隙的裂缝遮光片，将裂缝遮光片挡在光电耦合器中间，裂缝遮光片跟随着雨量计数漏斗的翻转而转动，每翻转一次裂缝遮光片通过中间裂缝将光电耦合器发射端发出的红外线打开一次，从而让接收端接收到光线而导通，在信号端输出一个雨量单位。
5.一种如权利要求1所述的光电耦合式翻斗雨量传感器的工作原理，其特征在于光电耦合器D包括发光源的发光二极管LED及受光源的光敏三极管Q，限流电阻R随接入不同的电压而改变，电源经限流电阻R给发光二极管LED供电，发光二极管LED导通后发出红外光线，红外光线照射到光敏三级管Q的光敏面上，转化为光源信号，在不下雨时，因中间有裂缝遮光片遮挡，保持截止，下雨时裂缝遮光片随计量翻斗一起转动，当裂缝遮光片的中间裂缝正对在发光二极管LED与光敏三极管Q中间时，发光二极管LED发出的红外线照到光敏三极管Q上，光敏三级管Q由截止变为导通，从而在信号输出端输出一个雨量单位。
【文档编号】G01W1/14GK103969704SQ201410209466
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年5月16日 优先权日:2014年5月16日
【发明者】吴明建 申请人:上海市宝山区气象局, 吴明建