一種風(fēng)速風(fēng)溫自動記錄儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種風(fēng)速風(fēng)溫自動記錄儀，屬于測量儀器【技術(shù)領(lǐng)域】。包括：風(fēng)速傳感器、風(fēng)溫傳感器、探頭和信號處理模塊，風(fēng)速傳感器置于探頭的端部，風(fēng)溫傳感器置于探頭本體內(nèi)，探頭內(nèi)部留有空氣流動通道，風(fēng)溫傳感器、風(fēng)速傳感器經(jīng)過探頭和信號線分別與信號處理模塊相連。本實用新型克服了現(xiàn)有風(fēng)速測量儀表的問題，能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)速的萬向測量和風(fēng)速風(fēng)溫的同時測量，而且測量精度高誤差小，可靠性高，電量消耗低，安裝及測量成本低，自動記錄數(shù)據(jù)無需人工干預(yù)，人為測量誤差低等優(yōu)點。
【專利說明】ー種風(fēng)速風(fēng)溫自動記錄儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及ー種風(fēng)速風(fēng)溫自動記錄儀，屬于測量儀器【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的風(fēng)速測量儀表種類較多，但難以解決風(fēng)向變化對測量精度的影響。而在實際測試中需要測量風(fēng)速又同時測量風(fēng)溫，如果將測試結(jié)果自動記錄保存，會大大簡少測量工作量，同時也間接的減少了測量人員對測量的影響。
[0003]現(xiàn)有的風(fēng)速測量對風(fēng)向要求較高。需要在標定的迎風(fēng)面方向才能較準確的測量風(fēng)速，而實際的風(fēng)向并不是一成不變的，這也會在實際測量時產(chǎn)生許多意想不到的問題而導(dǎo)致風(fēng)速測量不準確或者測量失敗等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的是提出ー種風(fēng)速風(fēng)溫自動記錄儀，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點，使其可以實現(xiàn)風(fēng)速的萬向測量，風(fēng)速風(fēng)溫的同時測量，而且提高測量精度，降低產(chǎn)品成本。
[0005]本實用新型提出的風(fēng)速風(fēng)溫自動記錄儀，包括:風(fēng)速傳感器、風(fēng)溫傳感器、探頭和信號處理模塊，所述的風(fēng)速傳感器置于探頭的端部，所述的風(fēng)溫傳感器置于探頭本體內(nèi)，探頭內(nèi)部留有空氣流動通道，所述的風(fēng)溫傳感器、風(fēng)速傳感器經(jīng)過探頭和信號線分別與信號處理模塊相連；所述的信號處理模塊包括:
[0006]信號采集、放大電路，用于采集風(fēng)溫傳感器和風(fēng)速傳感器的溫度和風(fēng)速的模擬信號，并將采集的溫度和風(fēng)速的模擬信號進行放大后發(fā)送到中心處理器；
[0007]中心處理器，用于接收放大的溫度和風(fēng)速的模擬信號，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并對數(shù)字信號進行濾波，將濾波后的數(shù)字信號通過液晶驅(qū)動顯示到液晶顯示器上，并將數(shù)字信號存儲在數(shù)據(jù)存儲器中；
[0008]液晶顯示器，用于接收中心處理器的數(shù)字信號，中心處理器通過液晶驅(qū)動完成控制，液晶顯示器通過信號線與中心處理器相連；
[0009]數(shù)據(jù)存儲器，用于接收中心處理器發(fā)送的數(shù)字信號，數(shù)據(jù)存儲器通過信號線與中心處理器相連，并將測量數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)存儲器中；
[0010]外部晶振器，用于為中心處理器提供時鐘基準，并使中心處理器的高速時鐘和低速時鐘輪流運行，外部晶振器通過信號線與中心處理器相連；
[0011]USB轉(zhuǎn)換接ロ，用于使風(fēng)速風(fēng)溫自動記錄儀與外部計算機進行數(shù)據(jù)交換，USB轉(zhuǎn)換接ロ通過信號線與中心處理器相連；
[0012]按鍵，用于人機交互輸入對風(fēng)速風(fēng)溫自動記錄儀的控制信息，按鍵通過信號線與中心處理器接ロ I/o相連，按鍵的供電由電源直接提供；
[0013]電源控制電路，用于對信號采集放大電路和數(shù)據(jù)存儲器進行供電，電源控制電路的電カ來源于電源，電源控制電路由中心處理器的接ロ I/o控制，電源控制電路通過信號線與中心處理器相連；
[0014]電源，用于對風(fēng)速風(fēng)溫自動記錄儀的電源控制電路、按鍵及中心處理器進行供電。
[0015]本實用新型提出的風(fēng)速風(fēng)溫自動記錄儀,其優(yōu)點是，本自動記錄儀中的風(fēng)速傳感器及風(fēng)溫傳感器測量到風(fēng)速及風(fēng)溫后，經(jīng)信號采集、放大電路轉(zhuǎn)換成電壓信號，然后進入到中心處理器內(nèi)的ADC中進行AD變換，變換的結(jié)果保存到數(shù)據(jù)存儲器中并通過一定算法對數(shù)據(jù)的合理性做分析，不合理的數(shù)據(jù)將被刪除。由于同時測量風(fēng)速與風(fēng)溫，解決了測試中兩個參數(shù)分別采樣的問題，増加了數(shù)據(jù)的相關(guān)性與一致性。在測量完成后數(shù)據(jù)會被保存。定時完成測量可以準確的進行風(fēng)速與風(fēng)溫的定時監(jiān)測，有效的減少了認為的讀數(shù)誤差與時間誤差。使用電源控制電路可以降低儀表的功耗。在不進行測量時，儀表處于休眠狀態(tài)。這將大大提高風(fēng)速測量儀表功耗大的問題。在電源電壓低時，停止測量風(fēng)速并告知用戶充電。
[0016]綜上所述，本實用新型提出的風(fēng)速風(fēng)溫自動記錄儀，其易用性和穩(wěn)定性得到了大幅度的提高。實際測試中，有廣泛的使用價值及廣闊的市場前景。適合使用在建筑節(jié)能、通風(fēng)系統(tǒng)測試、環(huán)境測試，實驗室測試等應(yīng)用場合。而且測試可靠性好，測量精度高，誤差小，電量消耗低，安裝及測量成本低、無需人工記錄數(shù)據(jù)，人為測量誤差低等優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型提出的風(fēng)速風(fēng)溫自動記錄儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是圖1所示的風(fēng)速風(fēng)溫自動記錄儀中的信號處理模塊的結(jié)構(gòu)框圖。
[0019]圖3是記錄儀中的信號處理模塊中的電源控制電路的電路圖。
[0020]圖4是記錄儀中的信號處理模塊中的信號采集、放大電路的電路圖
[0021]圖1中，I是風(fēng)速傳感器，2是風(fēng)溫傳感器，3是探頭，4是信號處理模塊。
【具體實施方式】
[0022]本實用新型提出的風(fēng)速風(fēng)溫自動記錄儀，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，包括:風(fēng)速傳感器1、風(fēng)溫傳感器2、探頭3和信號處理模塊4。風(fēng)速傳感器I置于探頭3的端部，風(fēng)溫傳感器2置于探頭3的本體內(nèi)，探頭3內(nèi)部留有空氣流動通道，風(fēng)溫傳感器2、風(fēng)速傳感器I經(jīng)過探頭和信號線分別與信號處理模塊相連。
[0023]信號處理模塊的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，包括:
[0024]信號采集、放大電路，用于采集風(fēng)溫傳感器和風(fēng)速傳感器的溫度和風(fēng)速的模擬信號，并將采集的溫度和風(fēng)速的模擬信號進行放大后發(fā)送到中心處理器；
[0025]中心處理器，用于接收放大的溫度和風(fēng)速的模擬信號，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并對數(shù)字信號進行濾波，將濾波后的數(shù)字信號通過液晶驅(qū)動顯示到液晶顯示器上，并將數(shù)字信號存儲在數(shù)據(jù)存儲器中；
[0026]液晶顯示器，用于接收中心處理器的數(shù)字信號，中心處理器通過液晶驅(qū)動完成控制，液晶顯示器通過信號線與中心處理器相連；
[0027]數(shù)據(jù)存儲器，用于接收中心處理器發(fā)送的數(shù)字信號，數(shù)據(jù)存儲器通過信號線與中心處理器相連，并將測量數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)存儲器中；
[0028]外部晶振器，用于為中心處理器提供時鐘基準，使中心處理器的高速時鐘和低速時鐘輪流運行，外部晶振器通過信號線與中心處理器相連；[0029]USB轉(zhuǎn)換接ロ，用于使風(fēng)速風(fēng)溫自動記錄儀與外部計算機進行數(shù)據(jù)交換，USB轉(zhuǎn)換接ロ通過信號線與中心處理器相連；
[0030]按鍵，用于人機交互輸入對風(fēng)速風(fēng)溫自動記錄儀的控制信息，按鍵通過信號線與中心處理器的接ロ I/o相連，按鍵的供電由電源直接提供；
[0031 ] 電源控制電路，用于對信號采集、放大電路和數(shù)據(jù)存儲器進行供電，電源控制電路的電カ來源于電源，電源控制電路由中心處理器的接ロ I/o控制，電源控制電路通過信號線與中心處理器相連；
[0032]電源，用于對風(fēng)速風(fēng)溫自動記錄儀的電源控制電路、按鍵及中心處理器進行供電。
[0033]下面結(jié)合附圖和具體的實施例，對本實用新型做進ー步描述。
[0034]圖1中是風(fēng)速傳感器和風(fēng)溫傳感器的相對機械位置，可以有效的減少因發(fā)熱帶來的溫度測量誤差。其中探頭可采用不銹鋼，這樣可加強測頭的鋼性。探頭與信號處理模塊使用信號線相連。
[0035]圖2是風(fēng)速風(fēng)溫自動記錄儀中的信號處理模塊內(nèi)部關(guān)系，包含:信號采集、放大電路；電源控制電路；數(shù)據(jù)存儲器；電源；按鍵；USB轉(zhuǎn)換接ロ ；液晶顯示器；外部晶振器；中心處理器。中心處理器包含:ADC、SC1、高速時鐘、低速時鐘、CPU、液晶驅(qū)動、電源管理、接ロ I/
O0
[0036]本實用新型的電源控制電路實現(xiàn)電路如圖3所示，由晶體管Tl和電阻Rl組成，其中電阻Rl —端與中心處理器相連，另一端與晶體管Tl的基極相連，晶體管Tl的發(fā)射極與電池正極相連，晶體管Tl的集電極與相應(yīng)其它電路相連。電源控制電路是受中心處理器控制，當(dāng)需要給相應(yīng)電路供電時，中心處理器使Tl導(dǎo)通便可以為相應(yīng)電路供電。其中T2的型號是安森美公司的8550或其他可替代型號。
[0037]本實用新型的信號采集、放大電路由溫敏電阻、放大器、電阻組成。實現(xiàn)電路如圖4所示，由放大器Al、溫敏電阻RT及電阻R5-R11組成，其中RT、R5-R9組成測量電橋，RlO和Rll與放大器Al形成負反饋電路，RT為溫敏電阻。測量電橋輸出端連接放大器Al輸入端，放大器Al的供電由圖3所示的電源控制電路提供，放大器的輸出連接中心處理器的ADC。經(jīng)過ADC轉(zhuǎn)換后，溫度信號和風(fēng)速信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，存入數(shù)據(jù)存儲器。本實施例的放大器Al型號為0PA336，RT型號為PT100或其他系數(shù)傳感器。風(fēng)速傳感器和風(fēng)溫傳感器在空間中的位置應(yīng)保持風(fēng)速在上、溫度在下的相對機械位置，測量時也相同。其結(jié)構(gòu)為圖1所示。
[0038]本實用新型的數(shù)據(jù)存儲器的實現(xiàn)電路由非易失性存儲器EEPR0M、電阻組成，其中EEPROM的信號線分別由電阻上拉到電源電壓，同時信號線直接連接中心處理器的接ロ I/
O。電阻和EEPROM由圖3所示的電路提供電源。在測量溫度和風(fēng)速并轉(zhuǎn)換后，將測量數(shù)據(jù)通過信號線存入EEPROM中實現(xiàn)自動記錄數(shù)據(jù)。本實施例的EEPROM的型號為微芯公司的AT24C256或者采用FLASH或者其他存儲類芯片替代EEPR0M。如將數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)置在中心處理器中，也可以省略此電路。
[0039]本實用新型的按鍵由按鍵和電阻組成，其中按鍵的一端與電源正極連接，另一端連接電阻一端，電阻另一端接地。按鍵和電阻的公共端連接中心處理器的接ロ I/O。中心處理器定時掃描電平變化以達到感知按鍵是否按下的目的。本實施例的按鍵是通用產(chǎn)品。
[0040]本實用新型的液晶顯示器與中心處理器內(nèi)部的液晶驅(qū)動電路直接相連，中心處理器內(nèi)部的液晶驅(qū)動直接控制液晶顯示器，當(dāng)儀表處于不同模式時，液晶顯示器信息做相應(yīng)更新。本實施例的液晶顯示器是通用產(chǎn)品。
[0041]本實用新型的USB轉(zhuǎn)換接ロ由USB插座和USB轉(zhuǎn)RS232芯片組成，其中USB插座與USB轉(zhuǎn)RS232芯片直接相連，USB轉(zhuǎn)RS232芯片與中心控制器內(nèi)部的SCI直接相連。本實施例的USB轉(zhuǎn)RS232芯片其型號為新華龍公司的CP210X。
[0042]本實用新型的外部晶振器兩個信號線直接與中心控制器相連。為中心處理器內(nèi)部的高速時鐘和低速時鐘提供參考，中心處理器內(nèi)部的低速時鐘作為計時使用，高速時鐘通過中心處理器內(nèi)部的高速時鐘倍頻而來。本實施例的外部晶振器的型號為精エ公司的32K。
[0043]本實施例的中心處理器的型號為TI公司的MSP430F413，內(nèi)部含有:CPU、ADC、接ロI/o、電源管理、液晶驅(qū)動、SC1、高速時鐘及低速時鐘組成。
[0044]風(fēng)速傳感器及風(fēng)溫傳感器測量到風(fēng)速及溫度后，采集放大后進入到中心處理器內(nèi)的ADC中進行AD變換，將變換的結(jié)果保存到數(shù)據(jù)存儲器中并對保存的數(shù)據(jù)的合理性做分析，不合理的數(shù)據(jù)被刪除。
[0045]USB轉(zhuǎn)換接ロ與中心處理器的SCI直接相連，當(dāng)外部計算機通過USB接ロ連接儀表時，外部計算機可通過USB ロ與中心處理器進行數(shù)據(jù)傳輸。同時可以通過USB接ロ從外部計算機取電，不但節(jié)省了電池的能耗，同時可以保證通訊可靠進行。
[0046]中心處理器內(nèi)部是有高速和低速兩個時鐘選擇，可在處理數(shù)據(jù)和與外部計算機通訊時使用高速時鐘。在大多數(shù)情況下使用低速時鐘，使整個系統(tǒng)的功耗降低。這樣解決了處理速度與功耗之間的矛盾。
[0047]由于實際環(huán)境中的風(fēng)速及溫度在不斷的變化，這對于測量來說是是不利的，只有通過一段時間平均濾波，才能將風(fēng)速及溫度這ー參數(shù)從變化數(shù)據(jù)中精確測量出來。根據(jù)實際測量結(jié)果自動將不符合條件的數(shù)據(jù)剔除，并將有效數(shù)據(jù)顯示、保存。
[0048]上述本實用新型的具體實施例只是作為舉例說明本實用新型的技術(shù)方案，其中各電路的實現(xiàn)電路以及各主要器件的型號均不能用以限定本實用新型的保護范圍；例如，將中心處理器中的ADC改為設(shè)在中心處理器外的獨立芯片；將中心處理器換作功能相似或高級的中心處理器；外部計算機串行的通訊ロ直接使用RS232接ロ ；數(shù)據(jù)存儲器使用FLASH或其它型號；使用中心處理器內(nèi)部的放大器；風(fēng)溫傳感器使用熱敏電阻或其他測溫元件；液晶顯示器使用點陣式液晶或其他形式顯示方式；電源控制電路的Tl使用其他型號的芯片；諸如一類的技術(shù)方案的等同替換都屬于本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.ー種風(fēng)速風(fēng)溫自動記錄儀，其特征在于，該記錄儀包括:風(fēng)速傳感器、風(fēng)溫傳感器、探頭和信號處理模塊，所述的風(fēng)速傳感器置于探頭的端部，所述的風(fēng)溫傳感器置于探頭本體內(nèi)，探頭內(nèi)部留有空氣流動通道，所述的風(fēng)溫傳感器、風(fēng)速傳感器經(jīng)過探頭和信號線分別與信號處理模塊相連；所述的信號處理模塊包括: 信號采集、放大電路，用于采集風(fēng)溫傳感器和風(fēng)速傳感器的溫度和風(fēng)速的模擬信號，并將采集的溫度和風(fēng)速的模擬信號進行放大后發(fā)送到中心處理器； 中心處理器，用于接收放大的溫度和風(fēng)速的模擬信號，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并對數(shù)字信號進行濾波，將濾波后的數(shù)字信號通過液晶驅(qū)動顯示到液晶顯示器上，并將數(shù)字信號存儲在數(shù)據(jù)存儲器中； 液晶顯示器，用于接收中心處理器的數(shù)字信號，中心處理器通過液晶驅(qū)動完成控制，液晶顯示器通過信號線與中心處理器相連； 數(shù)據(jù)存儲器，用于接收中心處理器發(fā)送的數(shù)字信號，數(shù)據(jù)存儲器通過信號線與中心處理器相連，并將測量數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)存儲器中； 外部晶振器，用于為中心處理器提供時鐘基準，并使中心處理器的高速時鐘和低速時鐘輪流運行，外部晶振器通過信號線與中心處理器相連； USB轉(zhuǎn)換接ロ，用于使風(fēng)速風(fēng)溫自動記錄儀與外部計算機進行數(shù)據(jù)交換，USB轉(zhuǎn)換接ロ通過信號線與中心處理器相連； 按鍵，用于人機交互輸入對風(fēng)速風(fēng)溫自動記錄儀的控制信息，按鍵通過信號線與中心處理器接ロ I/O相連，按鍵的供電由電源直接提供； 電源控制電路，用于對信號采集放大電路和數(shù)據(jù)存儲器進行供電，電源控制電路的電力來源于電源，電源控制電路由中心處理器的接ロ I/O控制，電源控制電路通過信號線與中心處理器相連； 電源，用于對風(fēng)速風(fēng)溫自動記錄儀的電源控制電路、按鍵及中心處理器進行供電。
【文檔編號】G01D21/02GK203455029SQ201320591719
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月24日
【發(fā)明者】張宏濤, 戴自祝, 梁強威, 鮑道初, 郭兆純 申請人:北京天建華儀科技發(fā)展有限公司