风速传感器采样电路及风速传感器的制作方法

本实用新型涉及电子信息领域，特别涉及一种风速传感器采样电路及风速传感器。

背景技术：

风速传感器是可连续监测目标地区的风速、风量(风量＝风速x横截面积) 大小，能够对所处目标地区的风速和风量进行实时监测和显示，是矿井通风安全参数测量的重要仪表。主要适用于煤矿井下具有瓦斯爆炸危险的各矿井通风总回风巷、风口、井下主要测风站、扇风机井口、掘进工作面、采煤工作面等处，以及相应的矿产企业。

现今的风速传感器为模拟量信号输出，且驱动能力较低只有50mA左右，在传导过程中，如果测量端内阻较小，容易产生误差，而且，现今的风速传感器在测量的过程中不能实现在线效准，降低了风速传感器的使用灵活性。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是提供一种风速传感器采样电路及风速传感器，已减小采样误差，提高抗干扰性能。

本实用新型提出了一种风速传感器采样电路，包括：风速采样模块、第一放大模块、第二放大模块、第三放大模块和处理模块，

上述第一放大模块接收风速采样模块的采样信号，将上述采样信号放大成第一放大信号发送至上述第二放大模块；上述第二放大模块将上述第一放大信号放大成第二放大信号，并发送至上述第三放大模块；上述第三放大模块将上述第二放大信号放大成第三放大信号，并发送至上述处理模块。

进一步地，上述的风速传感器采样电路，还包括第一平衡模块、第二平衡模块和第三平衡模块，

上述第一平衡模块与上述第一放大模块电连接，并与通过输入端与上述风速采样模块连接；

上述第二平衡模块与上述第二放大模块电连接；

上述第三平衡模块与上述第三放大模块电连接。

进一步地，上述的风速传感器采样电路，还包括第一分压模块和第二分压模块，

上述第一分压模块和第二分压模块分别与上述第一平衡模块电连接，其中，上述第一分压模块串联于上述第一平衡模块与输入端之间；上述第二分压模块并联于上述第一平衡模块与第一分压模块之间。

进一步地，上述的风速传感器采样电路，还包括去杂耦模块，上述去杂耦模块并联于上述第一分压模块与输入端之间。

进一步地，上述的风速传感器采样电路，还包括第一反馈模块、第二反馈模块和第三反馈模块，

上述第一反馈模块并联于上述第一放大模块两端；

上述第二反馈模块并联于上述第二放大模块两端；

上述第三反馈模块并联于上述第三放大模块两端。

进一步地，上述的风速传感器采样电路，还包括第一调节模块和第二调节模块，

上述第一调节模块连接在上述第一放大模块和第二放大模块之间；

上述第二调节模块连接在上述第二放大模块和第三放大模块之间。

进一步地，上述的风速传感器采样电路，还包括限流模块，上述限流模块串联于上述第三放大模块和输出端之间，并通过输出端与上述处理模块连接。

进一步地，上述的风速传感器采样电路，还包括限压保护模块，上述限压保护模块并联于上述限流模块和输出端之间。

进一步地，上述的风速传感器采样电路，上述第一放大模块、第二放大模块和第三放大模块均为运算放大器。

本实用新型提出了一种风速传感器，包括任意一项上述的风速传感器采样电路。

本实用新型提供一种风速传感器采样电路及风速传感器，通过增加了第三放大模块，减小了采样误差，提高了抗干扰性能；通过增加调节模块，实现在线调试，方便效准；通过增加了限流模块和限压模块，提高了取样器件的工作安全。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中的风速传感器采样电路及风速传感器的模块结构示意图；

图2为本实用新型一实施例中的风速传感器采样电路及风速传感器的模块结构示意图；

图3为本实用新型一具体实施例中的风速传感器采样电路的电路示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

参照图1，本实用新型提出一实施例的一种风速传感器采样电路，包括：风速采样模块10、第一放大模块20、第二放大模块30、第三放大模块40和处理模块50，上述第一放大模块20接收风速采样模块10的采样信号，将上述采样信号放大成第一放大信号发送至上述第二放大模块30；上述第二放大模块 30将上述第一放大信号放大成第二放大信号，并发送至上述第三放大模块40；上述第三放大模块40将上述第二放大信号放大成第三放大信号，并发送至上述处理模块50。

上述风速采样模块10一般用于测试风速大小，在本实用新型实施例中，上述风速采样模块10为热敏电阻，由于风速的变化导致热敏电阻表面的温度进行改变，进而改变该热敏电阻的阻值，从而导致通过该电阻后的电压和电流值改变，以获得不同的风速大小所对应不同的电流和电压值，以该电流和电压值为本实用新型所采集的风速采样信号。

上述第一放大模块20、第二放大模块30和第三放大模块40一般均为运算放大器，其中，上述第一放大模块20、第二放大模块30一般组合构成双运算放大器，在本实用新型实施例中，优选的该双运算放大器型号为LM358，该双运算放大器内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关，它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合；上述第三放大模块40为新增加的放大模块，用于放大上述第二放大模块30发送的放大信号，进一步地提高取样的精确度，上述第三放大模块40一般为运算放大器或双运算放大器，在本实用新型实施例中，优选为运算放大器。

上述处理单元一般为处理芯片，用于处理上述风速传感器采样电路中各信号和命令。

参照图2，在本实施例中，上述的风速传感器采样电路，还包括第一平衡模块21、第二平衡模块31、第三平衡模块41和输入端Ain1，

上述第一平衡模块21与上述第一放大模块20电连接，并与通过输入端 Ain1与上述风速采样模块10连接；

上述第二平衡模块31与上述第二放大模块30电连接；

上述第三平衡模块41与上述第三放大模块40电连接。

上述第一平衡模块21、第二平衡模块31和第三平衡模块41一般均为平衡电阻，一般用于使上述第一放大模块20、第二放大模块30和第三放大模块40 个模块上正端和负端的偏置电流产生的电压相等降低误差，其中，在本实用新型实施例中，上述第一平衡模块21、第二平衡模块31和第三平衡模块41的阻值一般在1kΩ-30kΩ之间，优选的阻值为10kΩ。

在本实施例中，上述的风速传感器采样电路，还包括第一分压模块60和第二分压模块51，

上述第一分压模块60和第二分压模块51分别与上述第一平衡模块21电连接，其中，上述第一分压模块60串联于上述第一平衡模块21与输入端Ain1之间；上述第二分压模块51并联于上述第一平衡模块21与第一分压模块60之间。

上述第一分压模块60和第二分压模块51一般均为分压电阻，一般用于降低电路主路径的电压值，防止电压过高损坏电路或电压过高出现误差，其中，在本实用新型实施例中，上述第一分压模块60的阻值一般在10kΩ-100kΩ之间，优选阻值为68kΩ，上述第二分压模块51的阻值一般在10kΩ-100kΩ之间，优选阻值为33kΩ。

在本实施例中，上述的风速传感器采样电路，还包括去杂耦模块70，上述去杂耦模块70并联于上述第一分压模块60与输入端Ain1之间。

上述去杂耦模块70一般为去杂耦电容，其中，在本实用新型实施例中，上述去杂耦模块70的容值一般在0.05uF-0.5uF之间，优选容值为0.1uF。

在本实施例中，上述的风速传感器采样电路，还包括第一反馈模块22、第二反馈模块32和第三反馈模块42，

上述第一反馈模块22并联于上述第一放大模块20两端；

上述第二反馈模块32并联于上述第二放大模块30两端；

上述第三反馈模块42并联于上述第三放大模块40两端。

上述第一反馈模块22、第二反馈模块32和第三反馈模块42一般均为反馈电阻，一般用于为上述各放大模块提供反馈回路降低误差，其中，在本实用新型实施例中，上述第一反馈模块22、第二反馈模块32和第三反馈模块42的阻值一般在1kΩ-30kΩ之间，优选的阻值为10kΩ。

在本实施例中，上述的风速传感器采样电路，还包括第一调节模块23和第二调节模块33，

上述第一调节模块23并联于上述第一放大模块20和第二放大模块30之间；

上述第二调节模块33并联于上述第二放大模块30和第三放大模块40之间。

上述第一调节模块23和第二调节模块33一般均为调节电阻，用于在上述第二放大模块30和第三放大模块40工作期间增加线实时调整电压的功能，调节上述第一调节模块23和第二调节模块33串联部分的阻值使电路达到调节电压的效果。

在一具体实施例中，上述第一调节模块23和第二调节模块33为可调电位器，在调节该可调电位器连入部分的阻值至电路电压值达到标准工作值后，用黏胶将可调电位器的滑片固定，以固定电路的电压值。

在本实施例中，上述的风速传感器采样电路，还包括限流模块80和输出端AD0，上述限流模块80串联于上述第三放大模块40和输出端AD0之间，并通过输出端AD0与上述处理模块50连接。

上述限流模块80一般为限流电阻，用于防止电路出现过流现象，保护电路安全，其中，在本实用新型实施例中，上述限流模块80的阻值一般在100Ω -1kΩ之间，优选的阻值为560Ω。

在本实施例中，上述的风速传感器采样电路，还包括限压保护模块，上述限压保护模块并联于上述限流模块80和输出端AD0之间。

上述限压保护模块一般为稳压二极管，用于防止电路出现过压现象，保护电路安全。

在本实施例中，上述的风速传感器采样电路，上述第一放大模块20、第二放大模块30和第三放大模块40均为运算放大器。

运算放大器(简称“运放”)是具有很高放大倍数的电路单元。在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。它是一种带有特殊耦合电路及反馈的放大器。其输出信号可以是输入信号加、减或微分、积分等数学运算的结果。由于早期应用于模拟计算机中，用以实现数学运算，故得名“运算放大器”。运放是一个从功能的角度命名的电路单元，可以由分立的器件实现，也可以实现在半导体芯片当中。随着半导体技术的发展，大部分的运放是以单芯片的形式存在。运放的种类繁多，广泛应用于电子行业当中，其中，在本实用新型实施例中，所用的运算放大器类型优选为通用型。

参照图3，在一具体实施例中，上述第一放大模块20、第二放大模块30和第三放大模块40分别为第一运算放大器U2A、第二运算放大器U3A和第三运算放大器U3B；上述第一平衡模块21、第二平衡模块31和第三平衡模块41分别为电阻R18、电阻R19和电阻R21；上述第一分压模块60和第二分压模块51分别为电阻R17和电阻R20；上述去杂耦模块70为电容C5；上述第一反馈模块22、第二反馈模块32和第三反馈模块42分别为电阻R9、电阻R13和电阻R11；上述第一调节模块23和第二调节模块33分别为可调电位器R8和可调电位器R7；上述限流模块80为限流电阻R16；上述限压保护模块为稳压二极管DZ1，其中，上述第一运算放大器U2A的正相输入端与上述电阻R18和电阻R17依次串联，上述电阻R17通过输入端Ain1与上述风速采样模块10连接；上述电容C5并联于上述电阻R17和输入端Ain1之间，并与地线连接；上述电阻R20并联于上述电阻R17和电阻R18之间，并与地线连接；上述电阻R9并联于上述第一运算放大器U2A的反相输入端和输出端之间；上述第一运算放大器U2A的输出端还通过电阻R14与上述第二运算放大器U3A的反相输入端连接；上述电阻R19与上述第二运算放大器U3A的正相输入端连接，并与地线连接；上述电阻R13并联于上述第二运算放大器U3A的反相输入端和输出端之间；上述可调电位器R8通过电阻R12并联于上述电阻R14和电阻R13之间，且上述可调电位器R8还与3V 电压源和地线连接；上述第二运算放大器U3A的输出端还通过电阻R15与上述第三运算放大器U3B的反相输入端连接；上述电阻R21与上述第三运算放大器 U3B的正相输入端连接，并与地线连接；上述电阻R11并联于上述第三运算放大器U3B的反相输入端和输出端之间；上述可调电位器R7通过电阻R10并联于上述电阻R15和电阻R11之间，且上述可调电位器R7还与3V电压源和地线连接；上述第三运算放大器U3B的输出端还通过限流电阻R16与输出端AD0连接，并通过输出端AD0与处理模块50连接；上述稳压二极管DZ1的负极并联于上述限流电阻R16和输出端AD0之间，正极与地线连接，且，电容C8并联于上述稳压二极管DZ1的两端。

本实用新型还提出一实施例的一种风速传感器，包括任意一项上述的风速传感器采样电路。

上述的风速传感器采样电路一般还可以用于热敏传感器和红外传感器等。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。