一種實(shí)時(shí)測(cè)量風(fēng)速傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種實(shí)時(shí)測(cè)量風(fēng)速傳感器，屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前風(fēng)速的測(cè)量不僅是氣象檢測(cè)的重要部分，而且與采礦行業(yè)也密切相關(guān)。目前有關(guān)風(fēng)速檢測(cè)的儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高昂，且比較笨重，不方便攜帶。本專利提出一種便攜式的實(shí)時(shí)測(cè)量風(fēng)速傳感器，能有效的測(cè)量礦洞中的風(fēng)速。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種實(shí)時(shí)測(cè)量風(fēng)速傳感器，以用于解決測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高昂，精度低，不便于攜帶的問題。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種實(shí)時(shí)測(cè)量風(fēng)速傳感器，包括風(fēng)速檢測(cè)模塊17、信號(hào)放大模塊18、信息存儲(chǔ)模塊19、遙控接收模塊20、單片機(jī)21、LED驅(qū)動(dòng)模塊22、頻率信號(hào)輸出模塊23以及穩(wěn)壓模塊24 ;其中風(fēng)速檢測(cè)模塊17、信號(hào)放大模塊18、信息存儲(chǔ)模塊19、遙控接收模塊20、LED驅(qū)動(dòng)模塊22、頻率信號(hào)輸出模塊23分別與單片機(jī)21相連，電源通過穩(wěn)壓模塊24跟單片機(jī)21相連。
[0005]所述風(fēng)速檢測(cè)模塊17包括風(fēng)輪1、勻狀葉片2、齒輪I 3、轉(zhuǎn)軸I 4、傳動(dòng)齒輪5、齒輪II 6、轉(zhuǎn)軸II 7、電容固定器8、電容器動(dòng)片9、電容器定片10、絕緣板11、隔板12、復(fù)位鍵13、導(dǎo)線14、固定線圈15、防塵罩16 ;其中風(fēng)輪I與勺狀葉片2被固定在轉(zhuǎn)軸I 4上，齒輪I 3套在轉(zhuǎn)軸I 4上與其一起轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪I 3與傳動(dòng)齒輪5咬合，固定在穿過隔板12的轉(zhuǎn)軸II 7上的齒輪II 6與傳動(dòng)齒輪5咬合，電容器動(dòng)片9用電容固定器8固定在轉(zhuǎn)軸II 7上并隨其一起轉(zhuǎn)動(dòng)，電容器定片10固定在隔板12上，其與隔板12間填充絕緣板11，導(dǎo)線14一端與電容器定片10連接，導(dǎo)線14另一端穿過位于傳感器外部的固定線圈15，復(fù)位鍵13位于傳感器外部并固定在轉(zhuǎn)軸II 7上，防塵罩16安裝在傳感器內(nèi)部并與勻狀葉片2之間存在間距。
[0006]所述單片機(jī)21-AT89S52的端口 POl與遙控接收模塊20的信號(hào)輸入端Kll連接；端口 P02與頻率信號(hào)輸出模塊23中的信號(hào)輸出端KOl連接；端口 P03與信號(hào)放大模塊18中的對(duì)外接口 U3連接；端口 P04與信息存儲(chǔ)模塊19的對(duì)外接口連接；端口 P05與LED驅(qū)動(dòng)模塊22對(duì)外接口連接；端口 P06與穩(wěn)壓模塊24對(duì)外接口連接；端口 P07與風(fēng)速檢測(cè)模塊17的導(dǎo)線14連接。
[0007]所述信號(hào)放大模塊18包括滑動(dòng)電阻R14，可變電阻R15，等量電阻R13和R12，電阻R6、R7、R8、R9、R10、R11，運(yùn)算放大器0P1、0P2、0P3 ;所述滑動(dòng)電阻R15 —端接電源VCC，一端接地；等量電阻R13 —端和R12相連，電阻R13另一端與滑動(dòng)電阻R15的滑動(dòng)端相連，R12的一端與運(yùn)算放大器0P3連接，可變電阻R14 —端為信號(hào)放大模塊18中的對(duì)外接口 UO，一端連接在運(yùn)算放大器0P3的極，運(yùn)算放大器0P3的“ + ”級(jí)接地，運(yùn)算放大器0P3與滑動(dòng)電阻R14連線的中部與R13和R12連線的中部相連接；R10 —端與運(yùn)算放大器0P3的輸出端連接，另一端連接運(yùn)算放大器0P2的極；電阻Rll —端接地，另一端接運(yùn)算放大器0P2的“ + ”極；R9 —端接在RlO與OP2的連線上，另一端接電阻R7，電阻R7的另一端接運(yùn)算放大器OPl的極；運(yùn)算放大器0P2的輸出端接在電阻R9與電阻R7的連線上；電阻R8 一端接地，另一端接運(yùn)算放大器OPl的“+”極；電阻R6 —端接在電阻R7與運(yùn)算放大器OPl 極的連線上，另一端接在運(yùn)算放大器OPl的輸出端上。
[0008]所述信息存儲(chǔ)模塊19包括A/D轉(zhuǎn)換器、電阻R16、三極管Q1、電容C2、二極管D2和滑動(dòng)電阻R17，存儲(chǔ)端；其中A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端X2接地，輸出端Xl與電阻R16 —端連接，電阻R16的另一端與三極管Ql的基極相連，三極管Ql的發(fā)射極與電容C2相連，電容C2另一端接地，而三極管Ql的集電極與二極管D2的負(fù)極連接，二極管D2的正極連接滑動(dòng)電阻R17，滑動(dòng)電阻R17的另一端連接存儲(chǔ)端中的鐵芯線圈的一端。
[0009]所述遙控接收模塊20包括包括電阻Rl、R2、R3，光耦合組件TLP521 ;其中電阻R3一端接電源VCC，另一端接光耦合組件TLP521的4號(hào)端口，信號(hào)輸入端KIl接在R3與4號(hào)端口的連線上；光耦合組件TLP521的3號(hào)端口接地；電阻Rl —端接輸出信號(hào)口 K12，另一端連接光耦合組件TLP521的I號(hào)端口，電阻R2 —端連接在電阻Rl與光耦合組件TLP521的I號(hào)端口的連線上，另一端連接2號(hào)端口，并與2號(hào)端口一起接地。
[0010]所述LED驅(qū)動(dòng)模塊22包括2線_4線譯碼器、三片8bit并行輸出口、位移時(shí)鐘SCK、數(shù)據(jù)鎖存時(shí)鐘RCK、數(shù)據(jù)輸入端SER ;其中2線-4線譯碼器通過MOSFET連接并行輸出口，并行輸出口連接LED顯示器，位移時(shí)鐘SCK、數(shù)據(jù)鎖存時(shí)鐘RCK以及數(shù)據(jù)輸入端SER通過并行輸出口與2線-4線譯碼器連接。
[0011]所述頻率信號(hào)輸出模塊23包括定值電阻R4、R5，三極管放大器VT1，電容Cl，二極管Dl，繼電器JDl，開關(guān)端口 K01A、KOlB ;其中電阻R5 —端接信號(hào)輸出端KOl，一端接三極管放大器VTl的基極，電容Cl 一端與R5和三極管放大器VTl的基極的連線相連，另一端與VTl的發(fā)射極連接并接地；電阻R4 —端與電阻R5和三極管放大器VTl的基極的連線相連，另一端接在電容Cl與VTl發(fā)射極的連線上；VT1的集電極接12V電壓；二極管Dl的正極連接電源VCC，二極管Dl的負(fù)極接在VTl的集電極上；繼電器JDl —端接電源VCC，另一端接12V電壓；開關(guān)端口 K01A，KOlB也與繼電器JDl連接。
[0012]所述穩(wěn)壓模塊24的電路包括穩(wěn)壓器LM78H03-500、電容C3 ;其中穩(wěn)壓器LM78H03-500的c腳與電容C3相連，電容C3與單片機(jī)21-AT89S52的P06端口相連，穩(wěn)壓器LM78H03-500的a端、b端與直流相連。
[0013]本發(fā)明的工作原理是:
使用本裝置時(shí)，首先將風(fēng)速檢測(cè)模塊17朝著風(fēng)口，然后將裝置接上電源。
[0014]當(dāng)風(fēng)通過風(fēng)速檢測(cè)模塊17最前端的防塵罩16后，勺狀葉片2開始轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)風(fēng)輪I帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸I 4和齒輪I 3轉(zhuǎn)動(dòng)，與齒輪I 3咬合的傳動(dòng)齒輪5隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)與傳動(dòng)齒輪5相連接的齒輪II 6也被帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸II 7轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將帶動(dòng)被電容固定器8固定的電容器動(dòng)片9 一起旋轉(zhuǎn)。此時(shí)電容器動(dòng)片9和電容器定片10之間的面積由于轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生變化，該變化量轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。當(dāng)風(fēng)速檢測(cè)模塊停止工作時(shí)，旋轉(zhuǎn)復(fù)位鍵13，電容器動(dòng)片9和電容器定片10回到最初靠近轉(zhuǎn)軸II 7的位置。由于轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生變化量轉(zhuǎn)化為的電壓信號(hào)，其值與風(fēng)速的大小成一種函數(shù)關(guān)系，此時(shí)信號(hào)通過頻率信號(hào)輸出模塊23中的信號(hào)輸出端KOl輸出電壓。
[0015]單片機(jī)AT89S52的端口 POl與遙控接收模塊20的信號(hào)輸入端Kll連接，當(dāng)風(fēng)速檢測(cè)模塊17檢測(cè)到信息數(shù)據(jù)時(shí)，信息經(jīng)過P07端口將信息傳導(dǎo)到單片機(jī)AT89S52，并通過信號(hào)輸入端KIl使信號(hào)傳輸進(jìn)入光耦合組件TLP521，電阻R3 —端接入電壓，通過電阻R3流向光耦合組件TLP521，使光耦合組件TLP521接通電壓進(jìn)行工作，光耦合組件TLP521的一端接地，當(dāng)信息數(shù)據(jù)進(jìn)入光耦合組件TLP521后，通過二極管進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換，使信號(hào)從光耦合組件TLP521另一端輸出，通過電阻Rl后接輸出信號(hào)口 K12進(jìn)行信息的輸出.傳送到信號(hào)放大模塊18的接口 U0，通過調(diào)節(jié)R15，給從輸出信息口 K12的信號(hào)加一個(gè)偏差，用來校準(zhǔn)零位，也可以改變R14來調(diào)節(jié)線路的增益，從而輸出電壓Ul。Ul進(jìn)入電路后利用放大器0P2放大為U2，公式為U2= _(R2/R1)U1，為一反相電壓，0P1、R6，R7組成反相器，其中R6=R7，將反相電壓U2變?yōu)檎螂妷篣3。OPl的輸出端連接單片機(jī)AT89S52，利用A/D轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸入到單片機(jī)21中。而數(shù)字信號(hào)通過單片機(jī)與信息存儲(chǔ)模塊的接口將信息輸入到信息存儲(chǔ)模塊19中。
[0016]單片機(jī)AT89S52的P04端口連接信息存儲(chǔ)模塊19，當(dāng)數(shù)字信號(hào)輸入到信息存儲(chǔ)模塊19的A/D轉(zhuǎn)換器時(shí)，通過A/D轉(zhuǎn)換器的Xl輸出端進(jìn)行信號(hào)輸出，使數(shù)字信號(hào)通過電阻R16流向三極管Ql的基極，至三極管Ql導(dǎo)通，而使信號(hào)量通過三極管Ql的集電極流向二極管D2，使二極管D2有工作電壓，并通過滑動(dòng)電阻R17的調(diào)節(jié)，控制信號(hào)量的大小，最終開啟信息存儲(chǔ)模塊19，存儲(chǔ)端口可以連接數(shù)字存儲(chǔ)卡、存儲(chǔ)硬盤等存儲(chǔ)設(shè)備，對(duì)采集來的數(shù)字信息進(jìn)行存儲(chǔ)。
[0017]單片機(jī)AT89S52的端口 P02與頻率信號(hào)輸出模塊23中的信號(hào)輸出端KOl連接，當(dāng)電壓流電阻R5后，使三極管VTl導(dǎo)通，三極管VTl的發(fā)射極與電阻R4、電容Cl接地，三極管VTl的集電極與二極管Dl的負(fù)極相連，使信號(hào)量從三極管VTl流向二極管D1，然后通過繼電器JD1，并通過開關(guān)K01A、KOlB的閉合控制頻率信號(hào)是否正常輸出。
[0018]單片機(jī)AT89S52的P05端口連接LED驅(qū)動(dòng)模塊22，當(dāng)電壓流向LED驅(qū)動(dòng)模塊22時(shí)，位移時(shí)鐘SCK、數(shù)據(jù)鎖存時(shí)鐘RCK以及數(shù)據(jù)輸入端SER對(duì)時(shí)間數(shù)據(jù)、信息數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，并使2線-4線譯碼器通過MOSFET連接并行輸出口，而輸出口連接LED顯示器，使數(shù)字信息傳輸至LED顯示器上進(jìn)行顯示。
[0019]單片機(jī)AT89S52的P06端口連接穩(wěn)壓模塊24，其中穩(wěn)壓模塊24中穩(wěn)壓器LM78H03-500的a端與b端外加直流相連，c端與電容連接，當(dāng)數(shù)字信號(hào)輸入到單片機(jī)21中時(shí)，通過穩(wěn)壓模塊24當(dāng)輸入電路中的電壓或負(fù)載變化時(shí)，穩(wěn)壓模塊24的穩(wěn)壓器進(jìn)行取樣、比較、放大，然后驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使調(diào)壓器碳刷的位置改變，通過自動(dòng)調(diào)整線圈匝數(shù)比，從而保持輸出電壓的穩(wěn)定達(dá)到電壓穩(wěn)壓的目的。
[0020]單片機(jī)21的數(shù)據(jù)輸出口，顯示器采用共陰極8段LED，顯示位數(shù)為3位，顯示接口有一片MC14499和單片機(jī)21連接。數(shù)據(jù)輸出端口用來向MC14499發(fā)送數(shù)據(jù)，單片機(jī)中的另一個(gè)輸出端口用來向MC14499發(fā)送時(shí)鐘脈沖。LED的限流電阻和上拉電阻，使單片機(jī)21輸出電平與MC14499輸入電平相兼容。此處利用單片機(jī)進(jìn)行電容變化量的計(jì)算和處理是現(xiàn)有技術(shù)中的常見使用方法。
[0021]本發(fā)明的有益效果是:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，操作便捷，精確度高，可以根據(jù)傳感器探頭來檢測(cè)風(fēng)速，并對(duì)風(fēng)速進(jìn)行有效的測(cè)量，便于工作中的操作，降低了人力成本，提高了整體工作效率。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；
圖2為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)圖；
圖3為本發(fā)明的信號(hào)放大模塊電路原理圖；
圖4為本發(fā)明單片機(jī)與信息存儲(chǔ)模塊，穩(wěn)壓模塊，LED驅(qū)動(dòng)模塊連接原理圖；
圖5為本發(fā)明的遙控接收模塊電路原理圖；
圖6為本發(fā)明的頻率信號(hào)輸出模塊電路原理圖；
圖中各標(biāo)號(hào)為:1-風(fēng)輪，2-勻狀葉片，3-齒輪I，4_轉(zhuǎn)軸I，5-傳動(dòng)齒輪，6-齒輪II，7-轉(zhuǎn)軸II，8-電容固定器，9-電容器動(dòng)片，10-電容器定片，11-絕緣板，12-隔板，13-復(fù)位鍵，14-導(dǎo)線，15-固定線圈，16-防塵罩，17-風(fēng)速檢測(cè)模塊，18-信號(hào)放大模塊，19-信息存儲(chǔ)模塊，20-遙控接收模塊，21-單片機(jī)，22-LED驅(qū)動(dòng)模塊，23-頻率信號(hào)輸出模塊，24-穩(wěn)壓模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的內(nèi)容并不限于所述范圍。
[0024]實(shí)施例1:如圖1-6所不，一種實(shí)時(shí)測(cè)量風(fēng)速傳感器，包括風(fēng)速檢測(cè)模塊17、信號(hào)放大模塊18、信息存儲(chǔ)模塊19、遙控接收模塊20、單片機(jī)21、LED驅(qū)動(dòng)模塊22、頻率信號(hào)輸出模塊23以及穩(wěn)壓模塊24 ;其中風(fēng)速檢測(cè)模塊17、信號(hào)放大模塊18、信息存儲(chǔ)模塊19、遙控接收模塊20、LED驅(qū)動(dòng)模塊22、頻率信號(hào)輸出模塊23分別與單片機(jī)21相連，電源通過穩(wěn)壓模塊24跟單片機(jī)21相連。
[0025]所述風(fēng)速檢測(cè)模塊17包括風(fēng)輪1、勻狀葉片2、齒輪I 3、轉(zhuǎn)軸I 4、傳動(dòng)齒輪5、齒輪II 6、轉(zhuǎn)軸II 7、電容固定器8、電容器動(dòng)片9、電容器定片10、絕緣板11、隔板12、復(fù)位鍵13、導(dǎo)線14、固定線圈15、防塵罩16 ;其中風(fēng)輪I與勺狀葉片2被固定在轉(zhuǎn)軸I 4上，齒輪I 3套在轉(zhuǎn)軸I 4上與其一起轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪I 3與傳動(dòng)齒輪5咬合，固定在穿過隔板12的轉(zhuǎn)軸II 7上的齒輪II 6與傳動(dòng)齒輪5咬合，電容器動(dòng)片9用電容固定器8固定在轉(zhuǎn)軸II 7上并隨其一起轉(zhuǎn)動(dòng)，電容器定片10固定在隔板12上，其與隔板12間填充絕緣板11，導(dǎo)線14一端與電容器定片10連接，導(dǎo)線14另一端穿過位于傳感器外部的固定線圈15，復(fù)位鍵13位于傳感器外部并固定在轉(zhuǎn)軸I