多感应栅极交流附加式雨雪传感器的制作方法

本实用新型涉及传感装置的技术领域，特别是涉及一种多感应栅极交流附加式雨雪传感器。

背景技术：

众所周知，雨雪传感器是利用雨水的导电特性，采用先进检测电路，检测是否有雨雪的仪器，广泛用于农业、林业、气象、海洋、环境、机场、港口、实验室及交通等领域的雨雪有无定性测量；定性测量即只能检测是否有降雪或降雨，而无法测量降雪量和降雨量的大小，目前国内市场上流行常用的雨雪传感器有以下缺点：

1、壳体外观形制粗糙，功能设计简单，性价比较低。

2、对水平放置角度有要求，需要呈一定角度，安装放置时，需要另定制特殊安装架。

3、感应栅极普遍采用沉铜工艺，抗氧化能力弱，容易极化锈蚀（变黑），栅极起泡脱落，影响使用寿命。

4、实际使用过程中，由于雨水侵浸和腐蚀，导致阻抗过高，导电性能差或整板性能的不稳定。

5、大部分感应栅极仅有一对，测量精度差，易误判断。

6、因雨水引起的积水、雾、露水、凝霜，容易误触发误动作。

7、大部分无加热融雪功能，无自动调节加热量功能。

8、整机功耗高，工作电流大，容易引起供电线路电压降低，影响其他用电设备的正常工作，对供电电源有功率要求，对供电线材也有线径要求。

9、大部分信号的输出仅是继电器输出，信号输出种类少，适应范围窄。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种方便调节感应栅极角度，不易锈蚀、提高使用稳定性和测量精度、增加融雪功能并且减小整体功耗的多感应栅极交流附加式雨雪传感器。

本实用新型的多感应栅极交流附加式雨雪传感器，包括底座，还包括球体圈箍和球形外罩，所述球体圆箍安装在底座上，球体圆箍的顶端设置有弧形放置槽，所述球形外罩的底端可旋转安装在弧形放置槽内，所述球形外罩的顶端设置有放置孔，并在放置孔处设置有多个感应栅极，所述球形外罩的内部设置有放置腔室，并在放置腔室内设置有加热装置、空气温度传感装置、空气湿度传感装置和主控电路，所述加热装置位于感应栅极的下方，并且所述感应栅极、加热装置、空气温度传感装置和空气湿度传感装置均与主控电路电连接。

本实用新型的多感应栅极交流附加式雨雪传感器，所述外罩的侧壁上设置有多个散热孔，并且散热孔与球形外罩的放置腔室连通。

本实用新型的多感应栅极交流附加式雨雪传感器，还包括挡盖，所述底座的底端设置有取放口，所述挡盖通过螺钉固定在所述取放口处，并且所述取放口与放置腔室相通。

与现有技术相比本实用新型的有益效果为：通过上述设置，可以达到方便调节感应栅极角度，不易锈蚀、提高使用稳定性和测量精度、增加融雪功能并且减小整体功耗的效果。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的仰视图；

图3是本实用新型的电路连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

如图1至图3所示，本实用新型的多感应栅极交流附加式雨雪传感器，包括底座1，还包括球体圈箍2和球形外罩3，球体圆箍安装在底座上，球体圆箍的顶端设置有弧形放置槽，球形外罩的底端可旋转安装在弧形放置槽内，球形外罩的顶端设置有放置孔，并在放置孔处设置有多个感应栅极4，球形外罩的内部设置有放置腔室，并在放置腔室内设置有加热装置5、空气温度传感装置6、空气湿度传感装置7和主控电路8，加热装置位于感应栅极的下方，并且感应栅极、加热装置、空气温度传感装置和空气湿度传感装置均与主控电路电连接；通过上述设置，可以达到方便调节感应栅极角度，不易锈蚀、提高使用稳定性和测量精度、增加融雪功能并且减小整体功耗的效果。

本实用新型的多感应栅极交流附加式雨雪传感器，外罩的侧壁上设置有多个散热孔9，并且散热孔与球形外罩的放置腔室连通。

本实用新型的多感应栅极交流附加式雨雪传感器，还包括挡盖10，底座的底端设置有取放口，挡盖通过螺钉固定在取放口处，并且取放口与放置腔室相通。

本实用新型的多感应栅极交流附加式雨雪传感器，其还包括电源变换电路11，其与各项需电电路电连接，具有电源防反接保护、短路保护、过流保护、过热保护。具有电路简单，纹波系数小，变换效率高，直流损耗小，输出电压精度高等特点；电源变换电路为传感器整体提供稳定的电压、电流，提供持续稳定、满足负载要求的电能。它将外部的直流12～30V范围内的电源，通过低压差的线性稳压集成电路LM2940IMP-5.0转换成直流5V。该电源变换电路内部包含的滤波电路，尽可能的减小脉动直流电压中的交流成分，使输出电压纹波系数降低，波形变得平滑；

主控电路，为整个传感器核心电路，集成着智能自动控制程序，交流附加信号调制策略程序，雨雪感应信号冗余判决程序，温度传感器的通讯规约以及MODBUS通讯协议。担负着数据计算，输出控制，调制信号供给，模拟量输出、通讯等工作任务；采用意法半导体的单片机STM8S103F2P6,该单片机具有3级流水线的哈佛结构，带有时钟监控的时钟安全保障系统，电源低功耗、模式管理，独立看门狗，模数转换电路等。单片机具有体积小、控制功能强、功耗低、环境适应能力强、扩展灵活和使用方便等优点；

感应栅极，分别由主控电路中的单片机STM8S103F2P6提供1KHz的交流附加信号，由恩智浦半导体的HEF4093斯密特与非门组成隔直通交、检波限幅电路，有雨雪时，雨雪落在雨雪感应区上的感应栅极，雪通过加热装置的加热变成雪水，因水具有导电性，1KHz的交流附加信号通过水，再经过感应栅极的隔直通交、检波限幅，将5个1KHz的交流附加信号变成主控电路能接受的电平信号，分别反馈给主控电路中的单片机，进行下一步判断操控；

空气温度传感装置和空气湿度传感装置将感受到的温度和湿度转换成可用输出信号传送给主控电路中的单片机；

主控电路中的单片机从空气温度传感装置和空气湿度传感装置获得精确的空气温度、湿度数据，并通过内嵌的计算公式，计算出露点温度和霜点温度。露点温度在气象学中是指在固定气压之下，空气中所含的气态水达到饱和而凝结成液态水所需要降至的温度。在这温度时，凝结的水飘浮在空中称为雾、而沾在固体表面上时则称为露。当露点温度低于零摄氏度时，又称为霜点温度，此时水汽在平面上将凝结成霜；

加热装置在系统中担任对感应栅极表面加热，对积雪进行加热融雪，防止雪粒堆积，快速蒸发水分，防止因低温出现冰冻的任务。消除因雨水产生的积水、雾、露水、凝霜对感应栅极产生的误触发的影响。为了长时间能实时监测，通过智能加热控制策略，保证感应栅极表面，在无雨雪时长期处于干燥待机状态；主控电路中的单片机从空气温度传感装置和空气湿度传感装置获得空气的温度、湿度，并计算出露点温度和霜点温度，根据内嵌的加热控制策略，对感应栅极表面进行智能加热调控，降低电能功耗，节约能源；

还包括继电器输出控制电路12，相当于一个单开开关，对电机、电磁铁、电磁阀这些执行元件实施控制。用小电流去控制大电流运作，起到功率放大的作用。配合不同电路，可起到自动调节、安全保护、转换电路等作用；当天气有降雨江雪现象发生时，主控电路中的单片机根据内嵌策略和运算结果，输出一个雨雪信号给继电器输出控制电路，让继电器的触点闭合，告知外部设备天气发生了降雨或降雪，去控制电机、电磁铁、电磁阀等设备动作；反之让继电器的触点断开，告知外部设备天气无降雨或降雪；

还包括4～20mA电流环电路13，是目前工业现场串行通信中广泛使用的一种接口电路，电流环串行通信接口的最大优点是低阻传输线对电气噪声不敏感，易于实现长距离通信，在接收端接上250欧姆电阻又能转换成TTL电平信号。具有进行信号远距离、低损耗传输，外接简单方便等特点；4～20mA电流环电路，是目前工业现场串行通信中广泛使用的一种接口电路，电流环串行通信接口的最大优点是低阻传输线对电气噪声不敏感，易于实现长距离通信，在接收端接上250欧姆电阻又能转换成TTL电平信号。具有进行信号远距离、低损耗传输，外接简单方便等特点；

还包括RS485接口通讯电路14，是一种标准的硬件串行总线，RS485接口组成的半双工网络，用差分方式传输信号，采用两线制，多采用屏蔽双绞线传输。这种接线方式为总线式拓扑结构，在同一总线上可以挂接最多达256个结点。在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用；

主控电路中的单片机内嵌免费的用于工业现场的总线协议，MODBUS通讯协议。有雨雪降落时，主控电路中的单片机通过RS485接口，复合MODBUS通讯协议，把信号传送到远程控制系统上，进行下一步过程控制；通过这种协议，可连接许多工业设备，包括PC、PLC、DCS、智能仪表等或在使用Modbus协议的设备，实现多台设备连接，组建远程控制系统，实现区域物联。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。