風速測量裝置、多功能測量裝置以及熱球式風速采集部件的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供風速測量裝置、多功能測量裝置以及熱球式風速采集部件，風速測量裝置包括：至少一個熱球式風速采集部件、信號轉換部件、無線傳輸部件、上位機和電源。熱球式風速采集部件和信號轉換部件相連，信號轉換部件和上位機通過無線傳輸部件進行交互，電源給上述部件供電；熱球式風速采集部件進一步包括熱球式風速采集探頭和信號處理電路。熱球式風速采集探頭采集風速數據，并形成對應當前風速的電動勢差；信號處理電路接收該電動勢差，輸出對應該電動勢差的電壓值；信號轉換部件接收該電壓值，輸出該電壓值對應的實際風速數據，并通過無線傳輸部件將該實際風速數據傳輸至上位機。本實用新型提供的風速測量裝置，結構簡單，設計合理，操作便捷，風速測量精度高，成本低，便于推廣使用。
【專利說明】風速測量裝置、多功能測量裝置以及熱球式風速采集部件
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及檢測【技術領域】，具體地說涉及一種風速測量裝置、多功能測量裝置以及熱球式風速采集部件。
【背景技術】
[0002]風速是重要的氣象數據之一，風速的在線監測在農業、運輸業、建筑業、水利工程等國民經濟建設的各領域中具有重要的應用價值。隨著社會經濟的發展、檢測技術的進步以及人們對環境要求的提高，人們對風速測量裝置的測量精度和功能的要求越來越高。
[0003]現有技術中的風速測量裝置，還存在著結構復雜、測量精度低等缺陷和不足，限制了其推廣使用。
實用新型內容
[0004]為此，本實用新型所要解決的是現有風速測量裝置結構復雜、測量精度低的技術問題，為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案如下:
[0005]一種風速測量裝置，包括:至少一個熱球式風速采集部件、信號轉換部件、無線傳輸部件、上位機和電源，其中，所述熱球式風速采集部件和所述信號轉換部件相連，所述信號轉換部件和所述上位機通過所述無線傳輸部件進行交互，所述電源給所述熱球式風速采集部件、所述信號轉換部件和所述無線傳輸部件供電；
[0006]所述熱球式風速采集部件進一步包括:熱球式風速采集探頭和信號處理電路，所述熱球式風速采集探頭的輸出端和所述信號處理電路的輸入端相連，其中，
[0007]所述熱球式風速采集探頭包括:加熱絲和熱電偶，所述熱電偶的一端作為所述熱球式風速采集探頭的輸出端，所述熱電偶的另一端接地；
[0008]所述信號處理電路包括:運算放大器U9A、運算放大器U9B、電阻R2、電阻R6、電阻R7、電阻R15、電阻R22、電阻R24、電阻R25、電阻R26、電容C4、電容C19、電容C20、電容C23和三極管Q2，其中，
[0009]所述電阻R15的一端作為所述信號處理電路的輸入端，所述電阻R15的另一端與所述電容C19的一端、所述運算放大器U9A的同相輸入端均相連；所述電容C19的另一端接地；所述運算放大器U9A的反相輸入端與所述電阻R6的一端、所述電阻R2的一端、所述電容C20的一端均相連；所述電阻R6的另一端接地；所述電阻R2的另一端與所述電容C20的另一端、所述運算放大器U9A的輸出端、所述電阻R7的一端均相連；所述電阻R7的另一端作為所述信號處理電路的輸出端；所述電阻R22的一端與所述加熱絲的一端、所述運算放大器U9B的反相輸入端均相連；所述電阻R22的另一端接地；所述運算放大器U9B的同相輸入端與所述電阻R25的一端、所述電阻R24的一端均相連；所述電阻R25的另一端接地；所述電阻R24的另一端與所述電容C4的一端相連；所述電容C4的另一端接地；電容C23的一端與所述運算放大器U9B的正電源端相連，電容C23的另一端接地；所述運算放大器U9B的輸出端與所述電阻R26的一端相連；所述電阻R26的另一端與所述三極管Q2的基極相連；所述三極管Q2的發射極與所述加熱絲的另一端相連；所述三極管Q2的集電極與電源相連。
[0010]所述的風速測量裝置，還包括按鍵，所述按鍵與信號轉換部件相連，用于設置風速測量時的參數。
[0011]所述的風速測量裝置，還包括顯示部件，所述顯示部件與信號轉換部件相連，用于實時顯示風速信息。
[0012]所述的風速測量裝置，還包括報警部件，所述報警部件與信號轉換部件相連，用于當風速超過預設閾值時，進行報警。
[0013]所述的風速測量裝置，所述無線傳輸部件采用芯片CC2350實現。
[0014]一種多功能測量裝置，所述多功能測量裝置包括上述任一所述的風速測量裝置。
[0015]所述的多功能測量裝置，還包括:溫度采集部件和/或濕度采集部件，所述溫度采集部件和/或濕度采集部件與所述信號轉換部件相連。
[0016]所述的多功能測量裝置，所述溫度采集部件和所述濕度采集部件均采用芯片SHTll實現。
[0017]一種熱球式風速采集部件，包括:熱球式風速采集探頭和信號處理電路，所述熱球式風速采集探頭的輸出端和所述信號處理電路的輸入端相連，所述熱球式風速采集探頭包括:加熱絲和熱電偶，所述熱電偶的一端作為所述熱球式風速采集探頭的輸出端，所述熱電偶的另一端接地；
[0018]所述信號處理電路包括:運算放大器U9A、運算放大器U9B、電阻R2、電阻R6、電阻R7、電阻R15、電阻R22、電阻R24、電阻R25、電阻R26、電容C4、電容C19、電容C20、電容C23和三極管Q2，其中，
[0019]所述電阻R15的一端作為所述信號處理電路的輸入端，所述電阻R15的另一端與所述電容C19的一端、所述運算放大器U9A的同相輸入端均相連；所述電容C19的另一端接地；所述運算放大器U9A的反相輸入端與所述電阻R6的一端、所述電阻R2的一端、所述電容C20的一端均相連；所述電阻R6的另一端接地；所述電阻R2的另一端與所述電容C20的另一端、所述運算放大器U9A的輸出端、所述電阻R7的一端均相連；所述電阻R7的另一端作為所述信號處理電路的輸出端；所述電阻R22的一端與所述加熱絲的一端、所述運算放大器U9B的反相輸入端均相連；所述電阻R22的另一端接地；所述運算放大器U9B的同相輸入端與所述電阻R25的一端、所述電阻R24的一端均相連；所述電阻R25的另一端接地；所述電阻R24的另一端與所述電容C4的一端相連；所述電容C4的另一端接地；電容C23的一端與所述運算放大器U9B的正電源端相連，電容C23的另一端接地；所述運算放大器U9B的輸出端與所述電阻R26的一端相連；所述電阻R26的另一端與所述三極管Q2的基極相連；所述三極管Q2的發射極與所述加熱絲的另一端相連；所述三極管Q2的集電極與電源相連。
[0020]本實用新型的上述技術方案相比現有技術具有以下優點:
[0021]本實用新型提供的一種風速測量裝置，包括:熱球式風速采集部件、信號轉換部件、無線傳輸部件、上位機和電源，其中，熱球式風速采集部件和信號轉換部件相連，信號轉換部件和上位機通過無線傳輸部件進行交互，電源給熱球式風速采集部件、信號轉換部件和無線傳輸部件供電；熱球式風速采集部件進一步包括熱球式風速采集探頭和信號處理電路。熱球式風速采集探頭采集風速數據，并根據風速，形成一個對應當前風速的電動勢差；信號處理電路接收所述電動勢差，并對其進行運算處理，輸出一個對應所述電動勢差的電壓值；信號轉換部件接收所述電壓值，并對其進行運算轉換，得出所述電壓值所對應的實際風速數據，并通過無線傳輸部件將所述實際風速數據傳輸至上位機。本實用新型提供的一種風速測量裝置，通過熱球式風速采集部件采集風速，測量精度高，尤其適用于測量小風速的場合；通過無線傳輸部件實現信號轉換部件和上位機之間的交互，則無需重新布線，利用現有的成熟的無線通信網絡便可，節約了成本。綜上所述，本實用新型提供的一種風速測量裝置，結構簡單，設計合理，操作便捷，風速測量精度高，成本低，便于推廣使用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]為了使本實用新型的內容更容易被清楚的理解，下面根據本實用新型的具體實施例并結合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明，其中
[0023]圖1是根據本實用新型實施例的風速測量裝置的示意圖；
[0024]圖2是根據本實用新型實施例的風速測量裝置中的信號處理電路的示意圖；
[0025]圖3是根據本實用新型另一實施例的風速測量裝置的示意圖；
[0026]圖4是根據本實用新型另一實施例的風速測量裝置的示意圖；
[0027]圖5是根據本實用新型另一實施例的風速測量裝置的示意圖；
[0028]圖6是根據本實用新型另一實施例的多功能測量裝置的示意圖；
[0029]圖中附圖標記表示為:11-熱球式風速采集部件，12-信號轉換部件，13-無線傳輸部件，14-上位機，15-電源，16-按鍵，17-顯示部件，18-報警部件，111-熱球式風速采集探頭，112-信號處理電路，21-溫度采集部件，22-溫度采集部件。
【具體實施方式】
[0030]實施例1
[0031]如圖1所示，本實用新型提供一種風速測量裝置，包括:一個熱球式風速采集部件11、信號轉換部件12、無線傳輸部件13、上位機14和電源15，其中，所述熱球式風速采集部件11和所述信號轉換部件12相連，所述信號轉換部件12和所述上位機14通過所述無線傳輸部件13進行交互，所述電源15給所述熱球式風速采集部件11、所述信號轉換部件12和所述無線傳輸部件13供電。
[0032]所述熱球式風速采集部件11進一步包括:熱球式風速采集探頭111和信號處理電路112，所述熱球式風速采集探頭111的輸出端和所述信號處理電路112的輸入端相連，其中，所述熱球式風速采集探頭111包括:加熱絲和熱電偶，所述熱電偶的一端作為所述熱球式風速采集探頭的輸出端，所述熱電偶的另一端接地。
[0033]所述信號處理電路112，如圖2所示，包括:運算放大器U9A、運算放大器U9B、電阻R2、電阻R6、電阻R7、電阻R15、電阻R22、電阻R24、電阻R25、電阻R26、電容C4、電容C19、電容C20、電容C23和三極管Q2，其中，所述電阻R15的一端作為所述信號處理電路112的輸入端，用于接收所述熱球式風速采集探頭輸出的電動勢差，所述電阻R15的另一端與所述電容C19的一端、所述運算放大器WA的同相輸入端均相連；所述電容C19的另一端接地；所述運算放大器WA的反相輸入端與所述電阻R6的一端、所述電阻R2的一端、所述電容C20的一端均相連；所述電阻R6的另一端接地；所述電阻R2的另一端與所述電容C20的另一端、所述運算放大器U9A的輸出端、所述電阻R7的一端均相連；所述電阻R7的另一端作為所述信號處理電路的輸出端；所述電阻R22的一端與所述加熱絲的一端、所述運算放大器U9B的反相輸入端均相連；所述電阻R22的另一端接地；所述運算放大器U9B的同相輸入端與所述電阻R25的一端、所述電阻R24的一端均相連；所述電阻R25的另一端接地；所述電阻R24的另一端與所述電容C4的一端相連；所述電容C4的另一端接地；電容C23的一端與所述運算放大器U9B的正電源端相連，電容C23的另一端接地；所述運算放大器U9B的輸出端與所述電阻R26的一端相連；所述電阻R26的另一端與所述三極管Q2的基極相連；所述三極管Q2的發射極與所述加熱絲的另一端相連；所述三極管Q2的集電極與電源(常設3.3V直流電源即可)相連。
[0034]本實施例中的熱球式風速采集探頭111置于需要檢測風速的環境中，所述加熱絲的兩端和信號處理電路112相連，當風速采集裝置工作時，所述加熱絲中流過一個恒定的電流，用于給所述加熱絲加熱；當空氣流過探頭時會帶走熱量，同等時間的條件下，風速越高探頭的溫度降低的越多；熱電偶一端作為所述熱球式風速采集探頭111的輸出端，用于輸出一個電動勢差，此電動勢差和風速有關系，即風速越大，電動勢差越小，風速越小，電動勢差越大。
[0035]本實施例中的信號處理電路112，用于給所述電熱絲加熱，且接收所述熱球式風速采集探頭111輸出的電動勢差，將所述電動勢差進行放大處理后輸出一個對應所述電動勢差的電壓值至信號轉換部件12。具體工作過程如下:運算放大器U9A、電阻R2、電阻R6、電阻R7、電阻R15、電容C19和電容C20組成運算放大電路，將接收到的電動勢差放大為一定比例的電壓值，經電阻R7后輸出；電容C19進行濾波。運算放大器U9B、電阻R22、電阻R24、電阻R25、電阻R26、電容C4、電容C23和三極管Q2組成恒流輸出電路，用于保證流過加熱絲兩端的電流為一個恒定的預設電流值，其中，運算放大器U9B的同相輸入端的電壓為VREF+，此電壓恒定，三極管Q2工作于放大狀態，使得流過三極管Q2集電極電流等于基極電流的若干倍，從三極管Q2集電極流出的電流即為流過加熱絲的電流。
[0036]本實例中的信號轉換部件12可以為單片機等處理芯片，即預先在單片機中存儲所述信號處理電路112輸出的電壓值與實際風速數據對應的關系即可。本領域技術人員應當理解，所述信號轉換部件12也可以為其他轉換電路，只要能實現將信號處理電路112輸出的電壓值轉換為與之對應的實際風速數據即可，如信號轉換部件12采用AD轉換器和現有技術中的其他轉換電路來實現，也可以只采用硬件電路來實現。
[0037]本實施例提供的一種風速采集裝置，通過熱球式風速采集探頭111采集風速數據，并根據風速，形成一個對應當前風速的電動勢差；信號處理電路112接收所述電動勢差，并對其進行處理，輸出一個對應所述電動勢差的電壓值；信號轉換部件12接收所述電壓值，并對其進行模數轉換，得出所述電壓值所對應的實際風速數據，并通過無線傳輸部件13將所述實際風速數據傳輸至上位機14。本實用新型提供的一種風速測量裝置，通過熱球式風速采集部件11采集風速，測量精度高，尤其適用于測量小風速的場合；通過無線傳輸部件13實現信號轉換部件12和上位機14之間的交互，則無需重新布線，利用現有的成熟的無線通信網絡便可，節約了成本。綜上所述，本實用新型提供的一種風速測量裝置，結構簡單，設計合理，操作便捷，風速測量精度高，成本低，便于推廣使用。
[0038]實施例2
[0039]圖3是本實施例中的風速測量裝置，與圖1所示的實施例1中的風速測量裝置的示意圖的不同之處在于，圖3所示的風速測量裝置的示意圖，還包括:按鍵16，所述按鍵16與信號轉換部件12相連，用于設置風速測量時的參數。通過設置按鍵16可以便捷的選擇信號轉換部件12中預設的風速測量的模式，如實時輸出當前風速至上位機，或者每隔一段時間輸出風速平均值至上位機等，同時通過設置按鍵16，可以方便的修改信號轉換部件12中預設的標定數值，如風速報警的閾值等，方便使用。
[0040]圖4是本實施例中的風速測量裝置，與圖3所示的風速測量裝置的示意圖的不同之處在于，圖4所示的風速測量裝置的示意圖，還包括:顯示部件17，所述顯示部件17與信號轉換部件12相連，用于實時顯示風速信息等。通過設置顯示部件17風速監測人員可以現場觀察實時風速信息。所述顯示部件17還可以用來顯示所述信號轉換部件12當前工作于何種模式下。
[0041]圖5是本實施例中的風速測量裝置，與圖4所示的風速測量裝置的示意圖的不同之處在于，圖5所示的風速測量裝置的示意圖，還包括:報警部件18，所述報警部件18與信號轉換部件12相連，用于當風速超過預設閾值時，進行報警。所述報警部件18可以為閃爍燈，或者報警鈴等，通過設置報警部件18便于風速監測人員定位風速異常區域的具體位置。
[0042]優選地，無線傳輸部件13可以采用芯片CC2350實現。芯片CC2350兼容性好，安裝調試方便，功耗低，成本低且該芯片設置有自組網無線傳輸電路。尤其適用于當風速采集裝置中包括多個熱球式風速采集部件11時，如:包括兩個熱球式風速采集部件11時，熱球式風速采集部件11可以自動組網傳輸，并且無需專用中繼或路由設備，很容易增加或者減少采集點，極大的方便了用戶的使用，且節省了布線以及維護等綜合成本。本領域技術人員應當理解，無線傳輸部件13為GPRS模塊、CDMA模塊或3G模塊也是可以的，只要能實現將信號轉換部件12和上位機14之間進行交互的功能即可。可以看出，此處的無線傳輸部件采用的是現有技術中現成的產品，直接應用這些現有的產品即可實施本方案。
[0043]實施例3
[0044]作為本實用新型一個實施例的多功能測量裝置，所述多功能測量裝置包括上述任一實施例所述的風速測量裝置。
[0045]本實施例中提供的多功能測量裝置，還包括:溫度采集部件21和/或濕度采集部件22，所述溫度采集部件21和/或濕度采集部件22與所述信號轉換部件12相連。在實際使用中，溫度、濕度和風速息息相關，本實例提供的多功能測量裝置，通過集成溫度、濕度和風速采集部件一體，方便使用。
[0046]圖6示出了一種多功能測量裝置，同時包括了:溫度采集部件21和濕度采集部件22。
[0047]在實際實用中，溫度采集部件21和濕度采集部件22可以單獨設置，也可以集成設置，芯片SHTll便集成了溫度采集部件21和濕度采集部件22的功能。本領域技術人員應該理解，采用其他部件也是可以的，只要能實現采集溫度和濕度的功能即可以。
[0048]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型創造的保護范圍之中。
【權利要求】
1.一種風速測量裝置，其特征在于，包括:至少一個熱球式風速采集部件、信號轉換部件、無線傳輸部件、上位機和電源，其中，所述熱球式風速采集部件和所述信號轉換部件相連，所述信號轉換部件和所述上位機通過所述無線傳輸部件進行交互，所述電源給所述熱球式風速采集部件、所述信號轉換部件和所述無線傳輸部件供電； 所述熱球式風速采集部件進一步包括:熱球式風速采集探頭和信號處理電路，所述熱球式風速采集探頭的輸出端和所述信號處理電路的輸入端相連，其中， 所述熱球式風速采集探頭包括:加熱絲和熱電偶，所述熱電偶的一端作為所述熱球式風速采集探頭的輸出端，所述熱電偶的另一端接地； 所述信號處理電路包括:運算放大器U9A、運算放大器U9B、電阻R2、電阻R6、電阻R7、電阻R15、電阻R22、電阻R24、電阻R25、電阻R26、電容C4、電容C19、電容C20、電容C23和三極管Q2，其中， 所述電阻R15的一端作為所述信號處理電路的輸入端，所述電阻R15的另一端與所述電容C19的一端、所述運算放大器WA的同相輸入端均相連；所述電容C19的另一端接地；所述運算放大器U9A的反相輸入端與所述電阻R6的一端、所述電阻R2的一端、所述電容C20的一端均相連；所述電阻R6的另一端接地；所述電阻R2的另一端與所述電容C20的另一端、所述運算放大器U9A的輸出端、所述電阻R7的一端均相連；所述電阻R7的另一端作為所述信號處理電路的輸出端；所述電阻R22的一端與所述加熱絲的一端、所述運算放大器U9B的反相輸入端均相連；所述電阻R22的另一端接地；所述運算放大器U9B的同相輸入端與所述電阻R25的一端、所述電阻R24的一端均相連；所述電阻R25的另一端接地；所述電阻R24的另一端與所述電容C4的一端相連；所述電容C4的另一端接地；電容C23的一端與所述運算放大器U9B的正電源端相連，電容C23的另一端接地；所述運算放大器U9B的輸出端與所述電阻R26的一端相連；所述電阻R26的另一端與所述三極管Q2的基極相連；所述三極管Q2的發射極與所述加熱絲的另一端相連；所述三極管Q2的集電極與電源相連。
2.根據權利要求1所述的風速測量裝置，其特征在于，還包括按鍵，所述按鍵與信號轉換部件相連，用于設置風速測量時的參數。
3.根據權利要求2所述的風速測量裝置，其特征在于，還包括顯示部件，所述顯示部件與信號轉換部件相連，用于實時顯示風速信息。
4.根據權利要求3所述的風速測量裝置，其特征在于，還包括報警部件，所述報警部件與信號轉換部件相連，用于當風速超過預設閾值時，進行報警。
5.根據權利要求4所述的風速測量裝置，其特征在于，所述無線傳輸部件采用芯片CC2350 實現。
6.一種多功能測量裝置，其特征在于，所述多功能測量裝置包括權利要求1-5任一所述的風速測量裝置。
7.根據權利要求6所述的多功能測量裝置，其特征在于，還包括:溫度采集部件和/或濕度采集部件，所述溫度采集部件和/或濕度采集部件與所述信號轉換部件相連。
8.根據權利要求7所述的多功能測量裝置，其特征在于，所述溫度采集部件和所述濕度采集部件均采用芯片SHTll實現。
9.一種熱球式風速采集部件，包括:熱球式風速采集探頭和信號處理電路，所述熱球式風速采集探頭的輸出端和所述信號處理電路的輸入端相連，其特征在于， 所述熱球式風速采集探頭包括:加熱絲和熱電偶，所述熱電偶的一端作為所述熱球式風速采集探頭的輸出端，所述熱電偶的另一端接地； 所述信號處理電路包括:運算放大器U9A、運算放大器U9B、電阻R2、電阻R6、電阻R7、電阻R15、電阻R22、電阻R24、電阻R25、電阻R26、電容C4、電容C19、電容C20、電容C23和三極管Q2，其中， 所述電阻R15的一端作為所述信號處理電路的輸入端，所述電阻R15的另一端與所述電容C19的一端、所述運算放大器WA的同相輸入端均相連；所述電容C19的另一端接地；所述運算放大器U9A的反相輸入端與所述電阻R6的一端、所述電阻R2的一端、所述電容C20的一端均相連；所述電阻R6的另一端接地；所述電阻R2的另一端與所述電容C20的另一端、所述運算放大器U9A的輸出端、所述電阻R7的一端均相連；所述電阻R7的另一端作為所述信號處理電路的輸出端；所述電阻R22的一端與所述加熱絲的一端、所述運算放大器U9B的反相輸入端均相連；所述電阻R22的另一端接地；所述運算放大器U9B的同相輸入端與所述電阻R25的一端、所述電阻R24的一端均相連；所述電阻R25的另一端接地；所述電阻R24的另一端與所述電容C4的一端相連；所述電容C4的另一端接地；電容C23的一端與所述運算放大器U9B的正電源端相連，電容C23的另一端接地；所述運算放大器U9B的輸出端與所述電阻R26的一端相連；所述電阻R26的另一端與所述三極管Q2的基極相連；所述三極管Q2的發射極與所述加熱絲的另一端相連；所述三極管Q2的集電極與電源相連。
【文檔編號】G01P5/10GK204255975SQ201420620587
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年10月24日 優先權日:2014年10月24日
【發明者】王秀麗, 吳興福 申請人:北京檢測儀器有限公司