一种风力风压测量装置的制作方法

本发明涉及空调、空气净化器、新风系统等风机运转出风口的风力检测，特别是涉及一种风力风压测量装置。

背景技术：

现有技术中通常是通过测量风机运转速度来测量空调、空气净化器、新风系统等风机运转出风口的风力，进而判断出进风口的滤网是否干净或堵塞，或者风机是否老化、损坏。目前市场上的风压测量模块基本上都只应用位移传感器与压力传感器。

采用位移传感器的风压测量模块存在以下缺陷：一、若采用的是电磁式位移传感器，电磁式位移传感器需要以交流正弦波进行供电，且其输出端也需要设置整流滤波电路，设计复杂；二、若采用的是电阻式位移传感器，电阻式位移传感器的使用寿命短，不能长时间使用，使用成本高；三、位移传感器都是将位置的变化量转换为电信号进行输出；只要有位置变化，在长期使用下传感器上的会积累灰尘，从而影响其检测的准确性；四、传感器成本偏高；五、电路设计成本高。

采用压力传感器的风压测量模块存在以下缺陷：一、压力传感器一般分为扩散硅压力传感器和陶瓷电容压力传感器，这两种压力传感器对使用环境要求较高，在粉尘环境下存在失效的可能；二、扩散硅压力传感器一般都由半导体制成，体积小，压力检测孔也小，很容易被灰尘堵住从而使传感器失效；三、陶瓷电容压力传感器和扩散硅压力传感都是利用传感器上的薄膜去感应风压，一但薄膜上有积尘后就会很容易影响到测量的准确性；四、传感器成本偏高；五、电路设计成本高。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的不足，设计出一种风力风压测量装置。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种风力风压测量装置，所述装置安装在风机出风口，该装置包括电阻式应变计、测量芯片以及为电阻式应变计和测量芯片供电的电源模块，所述电阻式应变计由回复式弹性体和至少一个的应变片构成，所述回复式弹性体，用以在出风口风压的作用下产生相应形变，其内部设有两个相连通的圆形通孔；所述应变片固定在回复式弹性体的上表面，用以将回复式弹性体的形变量转换为与其成线性关系的电压信号，并将该电压信号传输给测量芯片；所述测量芯片包括差分输入模数转换模块、mcu、存储单元、串口和pwm芯片，所述差分输入模数转换模块接收应变片传输的电压信号并将该信号转换为数字信号传输给mcu，mcu对接收到的信号进行处理得到出风口的风压值，mcu将处理后的风压数据存储到存储单元的同时，通过串口或经pwm芯片脉冲调制后传输至接收端。

作为优选地，所述测量芯片还包括数字模拟转换器，用以从外界获取修正电压，并将该修正电压传输给差分输入模数转换模块，作为差分输入模数转换模块新的参考电压。

作为优选地，所述串口包括rs485接口、rs422接口和rs232接口。

作为优选地，所述应变片为一个，该应变片为具有单臂电桥的应变片，或具有两个应变电阻组成的半桥电路的应变片，或具有四个应变电阻组成的全桥电路的应变片。

作为优选地，所述应变片至少为两个，应变片之间通过外部连线构成半桥电路或全桥电路。

作为优选地，所述回复式弹性体采用铝金属材质一体加工而成。

本发明的积极有益效果：

1、本发明结构简单、使用方便，通过采用铝金属材质加工出回复式弹性体，在弹性体上粘贴应变片，使应变片的信号输出端与测量芯片的信号输入端相连，可通过应变片将出风口的风压转换为电压信号，并将该信号传输至测量芯片内，通过测量芯片的处理分析，计算出出风口的风压值，大大降低了生产成本与材料成本。

2、本发明的风力风压测量装置体积小、制作成本低，大大降低了电子电路的成本，且使用寿命长，经试验测试，其使用寿命至少达6年，即便在粉尘环境中使用，也不会对其检测性能造成影响。

附图说明

为了更清楚得说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的电路原理框图。

图3为本发明测量芯片的原理框图。

图中标号的含义为：1为应变片，2为测量芯片，3为受力端，4为圆形通孔，5为回复式弹性体。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可以混合地使用。

结合图1-图3说明本实施方式，本发明的风力风压测量装置，安装在空调、空气净化器、新风系统等风机运转的出风口。该装置包括电阻式应变计、测量芯片2以及为电阻式应变计和测量芯片供电的电源模块。

所述电阻式应变计由回复式弹性体5和至少一个的应变片1构成。

所述回复式弹性体5，用以在出风口风压的作用下产生相应形变，回复式弹性体5是采用铝金属材质一体加工而成的立方体结构，其内部设有两个相连通的圆形通孔4。

所述应变片1固定在回复式弹性体5的上表面，用以将回复式弹性体5的形变量转换为与其成线性关系的电压信号，并将该电压信号传输给测量芯片。本实施例中，若应变片1设置为一个时，该应变片采用具有单臂电桥的应变片，或具有两个应变电阻组成的半桥电路的应变片，或具有四个应变电阻组成的全桥电路的应变片；所述应变片1至少设置有两个，这些应变片之间通过外部连线构成半桥电路或全桥电路。

电阻式应变计1的信号输出端与测量芯片2的信号输入端相连，测量芯片2设置在一壳体内，该壳体与电阻式应变计的回复式弹性体的一端部相固定，回复式弹性体的另一端部设置有用以感受风力的受力端，在本实施例中，该受力端可设置成碗状，其上端水平面为受力面。当出风口的风作用到受力端上时，回复式弹性体产生变形，从而使贴在回复式弹性体上端的应变片的电阻值产生相应的变化，电阻值变化量通过其测量电路转换为相应的电压信号，并将该电压信号传输给测量芯片。

所述测量芯片包括差分输入模数转换模块（adc）、mcu、存储单元（eeprom）、串口（interface）和pwm芯片，所述差分输入模数转换模块的信号输入端与电阻式应变计的信号输出端相连、信号输出端与mcu的信号输入端相连，mcu的信号输出端分别与存储单元、串口和pwm芯片相连。所述mcu内存储有根据力学原理设定的程序，根据该程序可对接收到的数字信号进行处理，从而计算出风压值。

当测量芯片2接收到应变片的电压信号后，其内部具体的数据传输过程为：差分输入模数转换模块接收应变片传输的电压信号并将该信号转换为数字信号，然后将该数字信号传输给mcu，mcu对接收到的信号进行处理，计算出出风口的风压值，mcu将处理后的风压数据存储到存储单元的同时，通过串口（rs485接口、rs422接口或rs232接口）将该数字信号传输给接收端，或mcu将处理后的风压数据传输给pwm芯片，pwm芯片对该信号进行脉冲调制，然后输出4-20ma、0-100ma的模拟输出量。

所述测量芯片2还包括数字模拟转换器（dac），用以从外界获取修正电压，并将该修正电压传输给差分输入模数转换模块，作为差分输入模数转换模块新的参考电压。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解；依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。