一种风速检测仪的制作方法

文档序号:20968527发布日期:2020-06-05 18:49阅读:227来源:国知局
技术简介:
本专利针对传统风扇传感器无法准确检测微弱风力的问题,提出通过线性霍尔传感器与磁性器件配合,结合隔直、放大、比较电路实现信号处理,由控制模块计算实际风速的解决方案,提升检测灵敏度与精度。
关键词:风速检测,霍尔传感器,信号调理

本实用新型涉及环境检测技术领域,具体涉及一种风速检测仪。



背景技术:

在气象领域以及煤矿、矿山、隧道开掘等需要巷道通风的工程领域等,经常需要进行风速测量,在传统的风力测量仪器中,三杯式风速传感器是一种性能可靠、表现十分优秀的设备,但是这种风速传感器却不能对较小的风速进行准确测量,同时这种风速传感器无法将测量到的风速信息进行远距离传输。



技术实现要素:

本实用新型提供了一种风速检测仪,旨在解决现有的风速传感器无法精确测量较小风速的问题,来满足气象领域和通风工程领域的风速测量需求。

为实现以上目的,本实用新型通过以下技术方案予以实现:包括风扇和电源模块,还包括线性霍尔传感器u1、信号调理模块、控制模块、若干个磁性器件,各所述磁性器件固定连接在所述风扇的叶片上,所述线性霍尔传感器u1固定在所述风扇的网罩的内圆周面上;

所信号调理模块由隔直电路、放大电路、比较电路顺序连接构成,所述隔直电路用于隔离所述线性霍尔传感器u1输出信号中的直流分量、并提取交流信号,所述比较电路用于将经所述放大电路放大处理的交流信号转换为方波信号,所述线性霍尔传感器u1的输出端连接所述隔直电路的输入端,所述比较电路的输出端连接所述控制模块的输入端;

所述控制模块用于运算处理所述信号调理模块输出的方波信号得到实际风速信号;

所述线性霍尔传感器u1、信号调理模块、控制模块与所述电源模块连接。

优选地,所述隔直电路由第一电容c1构成,所述第一电容c1的一端连接所述线性霍尔传感器u1的输出端,所述第一电容c1的另一端连接第一电阻r1的一端,所述第一电阻r1的另一端连接所述放大电路。

优选地,所述放大电路包括一级滤波放大电路和二级滤波放大电路;

所述一级滤波放大电路包括第一运算放大器u2a、第二电阻r2、第三电阻r3、第二电容c2,所述第一运算放大器u2a的同相输入端连接所述第三电阻r3,所述第一运算放大器u2a的反相输入端分别与所述第一电阻r1的另一端、第二电容c2的一端、第二电阻r2的一端连接,所述第一运算放大器u2a的输出端分别与所述第二电容c2的另一端、第二电阻r2的另一端连接,所述第三电阻r3的另一端接地;

所述二级滤波放大电路包括第二运算放大器u2b、第四电阻r4、第五电阻r5、第三电容c3,所述第二运算放大器u2b的同相输入端与所述第一运算放大器u2a的输出端连接,所述第二运算放大器u2b的反向输入端分别与所述第四电阻r4的一端、第五电阻r5的一端、第三电容c3的一端连接,所述第二运算放大器u2b的输出端分别与所述第五电阻r5的另一端、第三电容c3的另一端、比较电路的输入端连接,所述第四电阻r4的另一端接地。

优选地,所述比较电路包括比较器u3、第六电阻r6、第七电阻r7,所述比较器u3的同相输入端与所述第二运算放大器u2b的输出端连接,所述比较器u3的反相输入端分别连接所述第六电阻r6、第七电阻r7的一端,所述比较器u3的输出端连接所述控制模块的输入端。

优选地,还包括显示模块,用于显示所述控制模块输出的实际风速信号,所述控制模块的输出端连接所述显示模块相应的输入端,所述显示模块连接所述电源模块。

优选地,还包括按键模块,用于触压设置参数信息并将所述参数信息输出至所述控制模块,所述按键模块的输出端连接所述控制模块相应的输入端,所述按键模块连接所述电源模块。

优选地,还包括通信模块,用于接收所述控制模块输出的实际风速信号并将实际风速信号输出,所述通信模块连接所述控制模块和所述电源模块。

优选地,所述线性霍尔传感器u1的型号为ah49e,所述第一运算放大器u2a、第二运算放大器u2b的型号均为lm258,所述比较器u3的型号为lm2903,所述控制模块为单片机、arm或dsp。

本实用新型提供了一种风速检测仪,与现有的风速检测装置相比具备以下有益效果:

(1)本实用新型通过设置线性霍尔传感器、磁性元件,并将磁性元件设置在风扇的叶片上、线性霍尔传感器设置在叶片的外周缘,很小的风速既可促进叶片的转动、并运用霍尔效应捕捉到很小的风速信号、并经信号调理模块处理、控制模块运算,最终得到实际风速信号,测量灵敏,解决现有的风扇传感器无法感应较小风力,造成测量准确度不高的问题。

(2)本实用新型设置有显示模块,可以将实际风速信号显示出来,方便现场查看。

(3)本实用新型设置有按键模块,可以触按按键设置控制指令,方便现场控制。

(4)本实用新型设置有通信模块,可以将实际风速信号输出至外部终端设备并显示出来,方便远距离知悉风速情况。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图。

图2为本实用新型中的信号调理模块的电路原理图。

图中:101风扇、102电源模块、103信号调理模块、104控制模块、105显示模块、106按键模块、107通信模块。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1和图2为本实用新型一实施例的示意图,一种风速检测仪,包括风扇101和电源模块102,还包括线性霍尔传感器u1、信号调理模块103、控制模块104、若干个磁性器件,各磁性器件固定连接在风扇101的叶片上,每个叶片上均固定安装有磁性器件,各磁性器件可以采用永磁磁铁,线性霍尔传感器u1固定在风扇101的网罩的内圆周面上,风扇101为现有技术,可以采用市场上销售的常规的小型风扇,为本领域技术人员应该掌握的现有技术,在此不再进行赘述,线性霍尔传感器u1的型号为ah49e,风速流动引起风扇101的叶片转动,叶片上的永磁磁铁也随之转动,从而产生磁场,位于永磁磁铁外缘的线性霍尔传感器u1利用霍尔效应,把交变磁场信号转化为交变电压信号,线性霍尔传感器u1输出的交变电压信号经过信号调理模块103处理后、得到与风扇101转速相关的脉冲电压信号,并输出至控制模块104,控制模块104接收信号调理模块103输出的信号后进行运算处理,转换为实际风速信号,得到实际风速大小,电源模块102分别与线性霍尔传感器u1、信号调理模块103、控制模块104电性连接,用于提供电源。

信号调理模块103由隔直电路、放大电路、比较电路依次连接构成,首先隔直电路用于隔离线性霍尔传感器u1输出的交变电压信号中的直流分量、并提取交变电压信号中的交流信号,放大电路将由隔直电路输出的交流信号进行放大处理,比较电路再将经放大处理后的交流信号转换为方波信号,线性霍尔传感器u1的输出端连接隔直电路的输入端,比较电路的输出端连接控制模块104的输入端。

优选地,如图2中所示的信号调理模块103的电路原理图,线性霍尔传感器u1的第1引脚与电源模块102的正极+vcc1连接,隔直电路由第一电容c1构成,第一电容c1的一端连接线性霍尔传感器u1的输出端即第2引脚,第一电容c1的另一端连接第一电阻r1的一端,第一电阻r1的另一端连接放大电路。

放大电路包括一级滤波放大电路和二级滤波放大电路;

一级滤波放大电路包括第一运算放大器u2a、第二电阻r2、第三电阻r3、第二电容c2,第一运算放大器u2a的同相输入端连接第三电阻r3的一端,第三电阻r3的另一端接地,第一运算放大器u2a的反相输入端分别与第一电阻r1的另一端、第二电容c2的一端、第二电阻r2的一端连接,第一运算放大器u2a的输出端分别与第二电容c2的另一端、第二电阻r2的另一端连接,第二电容c2与第二电阻r2并联连接;

二级滤波放大电路包括第二运算放大器u2b、第四电阻r4、第五电阻r5、第三电容c3,第二运算放大器u2b的同相输入端与第一运算放大器u2a的输出端连接,第二运算放大器u2b的反向输入端分别与第四电阻r4的一端、第五电阻r5的一端、第三电容c3的一端连接,第四电阻r4的另一端接地,第二运算放大器u2b的输出端分别与第五电阻r5的另一端、第三电容c3的另一端、比较电路的输入端连接,第三电容c3与第五电阻r5并联连接。

比较电路包括比较器u3、第六电阻r6、第七电阻r7,比较器u3的同相输入端与第二运算放大器u2b的输出端连接,比较器u3的反相输入端分别连接第六电阻r6的一端、第七电阻r7的一端,第六电阻r6的另一端与电源模块102的正极+vcc1连接,第七电阻r7的另一端接地,比较器u3的输出端连接控制模块104的输入端。

u2a和u2b的型号均为lm258,u3的型号为lm2903,控制模块104为单片机、arm或dsp。

优选地,如图1中所示,该风速检测仪还包括显示模块105,控制模块104的输出端连接显示模块105相应的输入端,显示模块105连接电源模块102,控制模块104输出实际风速信号至显示模块105,由显示模块105将实际风速信号显示出来供查看,方便人员现场查看,显示模块105可采用液晶显示屏,属于现有技术,为本领域技术人员应该掌握的已知技术;

还包括按键模块106,按键模块106上设置有多个轻触的按键,通过触压按键从而设置风速检测仪的参数,并将参数信息输出至控制模块104,按键模块106的输出端连接控制模块104相应的输入端,按键模块连接电源模块102,按键模块106属于现有技术,为本领域技术人员应该掌握的已知技术。

还包括通信模块107,用于接收控制模块104输出的实际风速信号并将实际风速信号输出,通信模块107连接电源模块102,通信模块107属于现有技术,为本领域技术人员应该掌握的已知技术;

控制模块104的输出端连接通信模块107相应的输入端,通信模块107的输出端采用有线或无线的通信方式连接外部的终端设备,该终端设备可以是移动终端设备如手机app,或者是计算机等设备,具体地通信方式可以采用如wifi、无线网络等方式进行传输,通信模块107用于将实际风速信息输出至终端设备,也可以接收终端设备发出的控制指令,实现对风速检测仪的远程控制。

需要说明的是,本风速检测仪的改进为各模块、元器件之间的相互作用关系或连接关系,即为对风速检测仪的整体构造进行的改进,以解决所要解决的相应的技术问题,其中涉及的相关模块,如电源模块、按键模块、显示模块、通信模块均为现有技术中计算机软件程序或协议与硬件相结合的功能模块,该功能模块所涉及的计算机软件程序或协议的本身均为本领域技术人员公知的技术,其不是本风速检测仪的改进之处,还需要说明的是,以上仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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