一种高量气流环境检测设计建模装置的制作方法

本实用新型涉及环境检测设备技术领域，具体的说是一种高量气流环境检测设计建模装置。

背景技术：

压缩空气断路器是高压断路器的主要品种之一，它利用压气缸内产生的高压气体吹拂电弧使其熄灭，压气式断路器灭弧室内气体特性试验对断路器的熄弧性能以及相关理论的研究有着重要的指导意义。近年来，对压气式断路器气流参数的研究主要通过数值分析和模拟仿真的手段来实现，但由于相关实验数据的缺乏给其气流参数的动态变化以及断路器的优化设计都带来了很多困难，断路器灭弧室内的工况环境复杂，给检测带来了很大的难度，无法准确及时检测数据。基于此，压气式断路器开断过程中气流参数的检测研究具有重要的指导意义和工程实际意义。

因此，为克服上述技术的不足而设计出一款结构简单，能准确可靠的检测气流参数的动态变化，及时了解灭弧室内气流的真实情况，检测操作方便的一种高量气流环境检测设计建模装置，正是发明人所要解决的问题。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种高量气流环境检测设计建模装置，其结构简单，能准确可靠的检测气流参数的动态变化，及时了解灭弧室内气流的真实情况，检测操作方便。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高量气流环境检测设计建模装置，其包括有温度传感器、流速传感器、单片机、PC机、LCD显示屏、声光报警装置，所述温度传感器、流速传感器分别经过放大器放大信号后通过信号调理电路进行升压和滤波，所述信号调理电路通过输入通道模块与A/D转换电路连接，所述输入通道模块选用CD4066四双向模拟开关，所述A/D转换电路通过数字信号处理模块与单片机连接，所述单片机选用PIC16F877芯片，所述单片机通过RS232通信接口模块与PC机连接，所述单片机分别连接有LCD显示屏、声光报警装置。

进一步，所述RS232通信接口模块选用MAX232接收/发送器。

进一步，所述放大器选用AD620芯片作为仪器放大器。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型结构简单，以PIC16F877单片机为核心，通过设置温度传感器与流速传感器，能准确可靠的检测气流参数的动态变化，及时了解灭弧室内气流的真实情况，检测操作方便；选用CD4066四双向模拟开关可提高A/D转换模块的分辨能力，提高传感器的测量精度，系统工作信号导通阻抗极小，传输稳定；MAX232接收/发送器为兼容RS-232的芯片，它能把输入的信号转换成单片机所需的信号，有利于单片机与PC机之间的稳定传输。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型PIC16F877单片机引脚图。

图3是本实用新型CD4066四双向模拟开关结构图。

图4是本实用新型AD620放大器电路图。

图5是本实用新型单片机与PC机接口电路图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型，应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落在申请所附权利要求书所限定的范围。

参见图1是本实用新型结构示意图，该结构一种高量气流环境检测设计建模装置，包括有温度传感器、流速传感器、单片机、PC机、LCD显示屏、声光报警装置，温度传感器、流速传感器分别经过放大器放大信号后通过信号调理电路进行升压和滤波，信号调理电路通过输入通道模块与A/D转换电路连接，输入通道模块选用CD4066四双向模拟开关，A/D转换电路通过数字信号处理模块与单片机连接，单片机选用PIC16F877芯片，单片机通过RS232通信接口模块与PC机连接，单片机分别连接有LCD显示屏、声光报警装置。

以PIC16F877单片机为核心，放入流场中的流速传感电路和温度传感电路采集的输出信号，首先经过调理电路升压和滤波，然后通过PIC16F877单片机控制输入通道的选通，依次把获得的模拟信号送入到单片机进行A/D转换、数据的处理。最后单片机将转换后的数字信号通过RS232串口送入上位机。

参见图2是本实用新型PIC16F877单片机引脚图，PIC16F877单片机片内增加了64、128字节的EEPROM数据存储器，并且采用Flash型存储器代替传统的OTP型，使系统的计算速度又得到了提高。系统的工作电压为+5V，PIC的第11引脚和第32引脚为电源端；PIC的第12引脚及第31引脚为接地端。此处的电压（+5V与接地）还可以作为A/D转换的参考电压R_EFV+和R_EFV-。

测量系统中传感器采集到的输出电压模拟信号，在送入计算机进行数据处理之前，需要进行A/D转换模块把模拟信号转换成计算机可以处理的数字信号。

参见图3是本实用新型CD4066四双向模拟开关结构图，选用CD4066芯片，通过对输入通道的不同选择，把获取传感器采集的输入信号进行区分，以此提高A/D转换模块的分辨能力，提高传感器的测量精度。CD4066是四双向模拟开关，主要用作模拟或数字信号的多路传输。CD4066由四个互不相干的开关组成，每个开关的导通由单独的控制端决定。开关可以相互独立地开断，互不影响。这可以使系统工作信号导通阻抗极小，同时消除了阈值电压随着输入信号的变化而变化。另外，导通阻抗在整个输入信号范围内基本不变。它具有输入信号峰值电压范围等于电源电压以及在输入信号范围内导通阻抗比较稳定等优点。

CONA\CONB\CONC\COND为控制端，利用单片机实现对控制端的控制。当测量系统测得速度很小时，单片机给控制端CONA一高电平，对应的A路开关将导通，把采集到的信号送入A/D转换模块进行转换，其它路都截止。当测量系统测得速度很大时，单片机给控制端CONB一高电平，对应的B路开关将导通，然后在输出端加以差动放大电路，在送入A/D转换模块进行转换。单片机控制通道的分断选通，提高了A/D转换时的测量精度。

参见图4是本实用新型AD620放大器电路图，选用AD620作为仪器放大器，AD620是一种低功耗、低成本、高精度仪表放大器，适用于传感器接口、精密电压电流转换等。它在原有的基础上进行了改变，在电路中只需添加一个电阻就可以实现增益的设定。单片结构和激光校准使电路元件的匹配和跟踪效果都得到了极大的提高，保证了该电路固有的高性能。

三极管Q1和Q2是一对双极性高精度的输入端，合理设置它们的输入端电压，就可以确定被测电压的变化范围。A1和A2组成反馈电路保持三极管的集电极电流不变。A3运放电路增大了共模抑制比，REF作为基准电压使电路更准确的输出单端电压。R1和R2的电阻都设定为24.7kΩ，通过外部增加的一个电阻就可准确的设定放大倍数从1～1000。

参见图5是本实用新型单片机与PC机接口电路图，单片机在测量系统中的信号电压一般为0到+5V，电脑串口的电压电平是-10V到+10V，两者之间存在电平转换的阻碍。MAX232接收/发送器为兼容RS-232的芯片，它能把输入的信号转换成单片机所需的信号，有利于单片机之间的稳定传输。

利用PIC16F877的异步通信端口，实现与PC机的串行通信。单片机只使用了异步通信的接口的两个引脚RC6和RC7，将RC6设置为发送线，RC7设置为接收线。这两引脚电平经过MAX232转换，接至PC机的串行通信接口的RXD和TXD。