[发明专利]一种光电耦合式翻斗雨量传感器及方法

说明书

[技术领域]

本发明涉及传感器信号采集技术领域，具体来说是一种光电耦合式翻斗雨量传感器及方法。

[背景技术]

目前，翻斗式雨量传感器因其构造简单，价格低廉，维护相对方便，从而在国内外被气象监控站大量使用，尤其在我国区域自动气象站中应用非常广泛。翻斗式雨量传感器国内外种类很多，又分为单翻斗和双翻斗，但是关键在于计量传感器均是使用干簧管作为开关原件，采集雨量信息，翻斗式雨量传感器在测量中的误差因干簧管开关电路本身固有的特性，其形成的偶然误差非常大。

干簧管开关电路固有缺点有以下几个方面：

1、干簧管使用机械触点，因此使用寿命较短，在使用中，触点有可能发生抖动，从而形成出现输出雨量少计数或多计数的现象；

2、干簧管机械触点非常小，处理电压与电流的能力非常弱，常出现干簧管开关因打雷被击穿短路的现象；

3、干簧管采用玻璃封装，在更换、保管过程中常易出现玻璃破损，而换单簧管对维修人员操作的要求比较高，并且干簧管安装时与磁铁的距离要求严格，安全距离限制在2mm以内，距离稍有偏差就会出现少计数甚至不计数的现象；

4、干簧管容易受到外界的干扰，如汽车发动机，打雷都有可能引起错误的开关信号；

5、干簧管的好坏检查需要使用专业仪器，如A值测试器、绝缘耐压测试器、内阻测试器等；

6、干簧管与磁铁之间有力的作用虽然很小，但是随着开关次数增加同样也会引起测量误差。

现有的光电式雨水传感器常采用雨水改变光的折射角的原理工作。光电式雨水传感器一般含有光发射模块和光接收模块。当光发射模块和光接收模块之间存在雨水时，光信号被雨水折射，而使得接收模块接收的光信号变弱甚至中断。

由于现有的干簧管开关电路的众多缺点及光电式雨水传感器光信号容易被雨水折射导致信号中断的技术问题，希望能找到一种在不更改自动气象站采集器电路的基础上大大提升雨量传感器的性能的方法。

[发明内容]

本发明是在不更改自动气象站采集器电路的基础上，将雨量筒中干簧管更换成光电耦合器，并解决现有的光电式雨水传感器光信号被雨水折射，而使得接收模块接收的光信号变弱甚至中断的技术问题，设计一种保留光电式雨水传感器其灵敏度和可靠性的优点，实现对雨量信号的采集，并大大提升雨量传感器的性能的光电耦合式翻斗雨量传感器及方法。

为了实现上述目的，设计一种光电耦合式翻斗雨量传感器，包括漏斗、外壳、上翻斗、第一汇集漏斗、计量翻斗、光电耦合器、裂缝遮光片、计数翻斗和第二汇集漏斗，漏斗底部通过管道连接第一汇集漏斗，漏斗下部设有上翻斗，第一汇集漏斗下部设有计量翻斗，外壳底部设有第二汇集漏斗，外壳内设有光电耦合器、裂缝遮光片和计数翻斗，计量翻斗中间底部设有光电耦合器，计量翻斗下部设有计数翻斗，计数翻斗中部设有扇形裂缝遮光片，光电耦合器设置于裂缝遮光片内。

光电耦合器垂直安装在一小块电路板上，电路板和光电耦合器安装在计数翻斗正上方，裂缝遮光片与计数翻斗固定在一起，裂缝遮光片顶端深入到光电耦合器凹槽之间，裂缝遮光片在摆动过程中不能与光电耦合器相接触。

电路板上设有发光源电路及受光源电路，所述的发光源电路的电源正端连接限流电阻R的一端，限流电阻R的另一端与发光二极管LED的正极相连，发光二极管LED的负极连接至电源负端，所述的受光源电路的信号采集正端与光敏三极管的集电极相连，信号采集负端连接光敏三极管Q的发射极，光敏三极管Q的基极为光敏面接收来自发光二极管的光源信号。

光电耦合式翻斗雨量传感器的生产方法，将翻斗雨量传感器原先的干簧管拆除，换上光电耦合器，由于光电耦合器开关速度快，开关过程中的开关状态可随意转换，将计量翻斗上原先的磁铁拆除，换成中间留一条缝隙的裂缝遮光片，将裂缝遮光片挡在光电耦合器中间，裂缝遮光片跟随着雨量计数漏斗的翻转而转动，每翻转一次裂缝遮光片通过中间裂缝将光电耦合器发射端发出的红外线打开一次，从而让接收端接收到光线而导通，在信号端输出一个雨量单位，避免了光发射模块和光接收模块之间存在雨水时，光信号被雨水折射的技术问题，提高了雨量检测的准确性。