一種高動態(tài)范圍無線智能風速風向傳感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種高動態(tài)范圍無線智能風速風向傳感器，由電源裝置、風向標、風杯式風速風向感應器、螺旋槳式聯合風速風向感應器和三通道無線智能控制器組成；風向標、風杯式風速風向感應器和螺旋槳式聯合風速風向感應器位于支架的水平桿上，分別通過數據線與固定于支架垂直桿上的三通道無線智能控制器相連，三通道無線智能控制器與位于其下方的電源裝置相連。本實用新型高動態(tài)范圍智能風速風向傳感器，可根據風的強弱自動切換到不同的傳感器，從而避免造成測量誤差；傳感器具備對各部件的進行狀態(tài)監(jiān)控的能力，可通過無線通信方式將狀態(tài)及數據信息實時的發(fā)送到主機端，保證測量的可靠性和準確性。
【專利說明】—種高動態(tài)范圍無線智能風速風向傳感器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種風速風向傳感器，具體涉及一種高動態(tài)范圍無線智能風速風向傳感器，屬于氣象觀測領域。
【背景技術】
[0002]目前，各氣象站采用的風速風向傳感器大多都是基于單一的風杯、風向標式風速風向感應器，當風速由高到低時，單一式傳感器獲得的數據可信度很差；現有的傳感器的處理器對各個部件不具備狀態(tài)監(jiān)控和數據質量控制的能力，不能檢測各個部件是否工作正常，也就不能保證測量的可靠性和準確性；再者，現有的數據通信一般采用RS485等有線傳輸方式，布線復雜，不利于擴展。
【發(fā)明內容】
[0003]為了克服現有自動氣象計量中風速風向測量技術存在的不足，本實用新型的目的在于提供一種高動態(tài)范圍智能風速風向傳感器，可根據風速大小自動切換到不同量程的感應器，從而避免造成測量誤差；傳感器具備對各部件的進行狀態(tài)監(jiān)控的能力，可通過無線通信方式將狀態(tài)及風速風向數據信息實時的發(fā)送到主機端，保證測量的可靠性和準確性。
[0004]基于上述見解，本實用新型是這樣實現的:
[0005]一種高動態(tài)范圍智能風速風向傳感器，由電源裝置、風向標、風杯式風速風向感應器、螺旋槳式聯合風速風向感應器和三通道無線智能控制器組成，其特征在于，所述風向標、風杯式風速風向感應器和螺旋槳式聯合風速風向感應器位于支架的水平桿上，分別通過風向標數據線、風杯式感應器數據線和螺旋槳感應器數據線與三通道無線智能控制器相連；三通道無線智能控制器固定于支架的垂直桿上，與電源裝置相連。
[0006]上述的電源裝置由充電線和太陽能電池板組成，太陽能電池板通過充電線與三通道無線智能控制器相連，太陽能電池板固定于支架的垂直桿上、三通道無線智能控制器下方。
[0007]上述的三通道無線智能雨量控制器由信號轉換接口、微處理器單元、Zigbee無線通信單元和電源管理單元組成。
[0008]上述的信號轉換接口由位于其內部的光耦隔離器、濾波器、電壓偏置器和脈沖整形器組成。
[0009]上述的Zigbee無線通信單元由微處理器接口、Zigbee內核和天線組成。
[0010]上述的電源管理單元由鋰電池、充放電保護裝置、AC/DC模塊和DC/DC模塊組成。
[0011]本實用新型高動態(tài)范圍智能風速風向傳感器，采用兩種風速風向感應器，可根據風速大小自動切換感應器，減小測量誤差；大大提高在大風、微風情況下風速風向的準確性，增加了風速風向數據采集的動態(tài)范圍。信號轉換接口具有狀態(tài)反饋功能，發(fā)生故障時，可隨時定位故障點；微處理器單元可實時監(jiān)控各個部件的運行狀態(tài)保證測量的可靠性同時易于及時定位排除故障，并進行數據采集及數據質量控制；Zigbee無線通信方式，具有低功耗，易施工，易擴展的優(yōu)點；此傳感器的各個部件均采用低功耗的設計，以太陽能電池板為鋰電池充電，可實現長期無人值守。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1:本實用新型整體結構示意圖；
[0013]圖2:本實用新型三通道無線智能控制器的簡易圖；
[0014]其中，1、風向標，2、風杯式風速風向感應器，3、螺旋槳式聯合風速風向感應器，4、風向標數據線，5、風杯式感應器數據線，6、螺旋槳式感應器數據線，7、之間，8、三通道無線智能雨量控制器，9、充電線，10、太陽能電池板，11、信號轉換接口，12、微處理器單元，13、Zigbee無線通信單元，14、電源管理單元；箭頭表示電路及狀態(tài)監(jiān)控圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型高動態(tài)范圍智能風速風向傳感器做進一步詳細說明。
[0016]如圖1所示，一種高動態(tài)范圍智能風速風向傳感器，由電源裝置、風向標1、風杯式風速風向感應器2和螺旋槳式聯合風速風向感應器3組成；其中風向標1、風杯式風速風向感應器2和螺旋槳式聯合風速風向感應器3位于支架7的水平桿上，分別通過風向標數據線4、風杯式感應器數據線5和螺旋槳感應器數據線6與三通道無線智能控制器8相連；三通道無線智能控制器8固定于支架7的垂直桿上，與電源裝置相連。電源裝置由充電線9和太陽能電池板10組成，太陽能電池板10固定于支架7的垂直桿上、三通道無線智能控制器8的下方、通過充電線9與三通道無線智能控制器8相連。
[0017]如圖2所示，三通道無線智能控制器8由信號轉換接口 11、微處理器單元12、Zigbee無線通信單元13和電源管理單元14組成。
[0018]使用本實用新型時，將風向標1、風杯式風速風向感應器2和螺旋槳式聯合風速風向感應器3裝于支架7的水平桿上，保證三者的平衡，并且不發(fā)生干涉。風杯杯式風速風向感應器和風向標為一套感應器裝置，可采用但并不限定于天津氣象儀器廠生產的EL15型感應器，其在很微弱的風速下即可啟動，但是由于慣性，風速突然降低之后，此感應器輸出信號變化延遲較大；螺旋槳式感應器可采用但不限定于天津氣象儀器廠生產的EL18型感應器，其具有抗擾動的特點，風速突然變化后，此感應器輸出信號也會即刻隨之變化，但是在低風速下無法啟動或啟動較緩慢。正是因為此兩類感應器在風速高低變化時的特點可以互補，所以同時采用這兩類感應器，可以明顯提高輸出信號的動態(tài)范圍。
[0019]測量風速風向時，風速風向感應器器將風的物理信號轉換為電信號，輸入給三通道無線智能控制器8的信號轉換接口 11 (如圖2所示)；信號轉換接口 11由位于其內部的光耦隔離器、濾波器、電壓偏置器和脈沖整形器組成；其中，光耦隔離對信號進行隔離，濾波器對信號進行濾波，電壓偏置對信號進行電平轉換，脈沖整形把脈沖信號整理成理想的方波信號；各部分均有狀態(tài)反饋功能，并且將不同的電信號轉換為微處理器單元可以接收的數字信號。
[0020]如圖2所示，信號轉換接口 11輸出的數字信號，作為微處理器單元12的輸入信息；微處理器單元12優(yōu)選為以MSP430為核心處理器，主要功能是監(jiān)控各個部件狀態(tài)并進行數據采集及數據質量控制處理。微處理器單元12采樣數據后通過質量控制算法選擇可信度較高的數據，存儲到存儲器，并通過Zigbee無線通信單元13發(fā)送到氣象中心站；Zigbee無線通信器單元13包括與MSP430進行通信的微處理器接口、將數據進行打包的Zigbee內核和天線。電源管理單元14由鋰電池、充放電保護裝置、AC/DC模塊和DC/DC模塊組成；如圖2所示，電源的功能是傳感器的各個部件提供源源不斷的電力供應。
[0021]本實用新型高動態(tài)范圍智能風速風向傳感器，可根據風的強弱自動切換到不同的感應器，從而避免造成測量誤差；傳感器具備對各部件的進行狀態(tài)監(jiān)控的能力，可通過無線通信方式將狀態(tài)及數據信息實時的發(fā)送到主機端，保證測量的可靠性和準確性。
[0022]上述實例只是為說明本實用新型的技術構思以及技術特點，并不能以此限制本實用新型的保護范圍。凡根據本實用新型的實質所做的等效變換或修飾，都應該涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種高動態(tài)范圍無線智能風速風向傳感器，由電源裝置、風向標(I)、風杯式風速風向感應器(2)、螺旋槳式聯合風速風向感應器(3)和三通道無線智能控制器(8)組成，其特征在于，所述風向標(I)、風杯式風速風向感應器(2)和螺旋槳式聯合風速風向感應器(3)位于支架(7)的水平桿上，分別通過風向標數據線(4)、風杯式感應器數據線(5)和螺旋槳感應器數據線(6)與三通道無線智能控制器⑶相連；三通道無線智能控制器⑶固定于支架(7)的垂直桿上，與電源裝置相連。
2.根據權利要求1所述的高動態(tài)范圍無線智能風速風向傳感器，其特征在于，所述的電源裝置由充電線(9)和太陽能電池板(10)組成，太陽能電池板(10)通過充電線(9)與三通道無線智能控制器(8)相連，太陽能電池板(10)固定于支架(7)的垂直桿上、三通道無線智能控制器(8)的下方。
3.根據權利要求1所述的高動態(tài)范圍無線智能風速風向傳感器，其特征在于，所述的三通道無線智能雨量控制器(8)由信號轉換接口(11)、微處理器單元(12)、Zigbee無線通信單元(13)和電源管理單元(14)組成。
4.根據權利要求3所述的高動態(tài)范圍無線智能風速風向傳感器，其特征在于，所述的信號轉換接口(11)由位于其內部的光耦隔離器、濾波器、電壓偏置器和脈沖整形器組成。
5.根據權利要求3所述的高動態(tài)范圍無線智能風速風向傳感器，其特征在于，所述的Zigbee無線通信單元(13)由微處理器接口、Zigbee內核和天線組成。
6.根據權利要求3所述的高動態(tài)范圍無線智能風速風向傳感器，其特征在于，所述的電源管理單元(14)由鋰電池、充放電保護裝置、AC/DC模塊和DC/DC模塊組成。
【文檔編號】G01P13/02GK203838168SQ201420138712
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月25日 優(yōu)先權日:2014年3月25日
【發(fā)明者】潘冬寧, 王新全, 武斌, 蘭尚錄 申請人:青島市光電工程技術研究院