[发明专利]一种光电式风向风速测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量装置，具体地说是一种光电式风速风向测量装置。

背景技术

在自然界中，风是一种可再生、无污染而且储量巨大的能源。随着全球气候变暖和能源危机，各国都在加紧对风力的开发和利用，尽量减少二氧化碳等温室气体的排放，保护我们赖以生存的地球。

我国的风力资源极为丰富，绝大多数地区的平均风速都在每秒3米以上，特别是东北、西北、西南高原和沿海岛屿，平均风速更大；有的地方，一年三分之一以上的时间都是大风天。在这些地区，风力发电是很有前途的。尤其是目前能源紧张，风力发电成为新潮发电方式的情况下，对风速风向的测量和控制尤为重要。

风对农业也会产生很大的影响。风能传播病原体，蔓延植物病害。高空风是粘虫、稻飞虱、稻纵卷叶螟、飞蝗等害虫长距离迁飞的气象条件。大风使叶片机械擦伤、作物倒伏、树木断折、落花落果而影响产量。大风还造成土壤风蚀、沙丘移动，而毁坏农田。在干旱地区盲目垦荒，风将导致土地沙漠化。牧区的大风和暴风雪可吹散畜群，加重冻害。地方性风的某些特殊性质，也常造成风害。由海上吹来含盐分较多的海潮风，高温低温的焚风和干热风，都严重影响果树的开花、座果和谷类作物的灌浆。防御风害，多采用培育矮化、抗倒伏、耐摩擦的抗风品种。营造防风林，设置风障等更是有效的防风方法。所以测量风速对人类更好地研究及利用风能和改善生活生产有积极的影响。

早期的测量系统无论是结构上还是测量方法上都比较简单，大多数情况下就是使用一些简单的仪表，完全由人来进行转速测量，整个系统虽然成本较低，但实现的功能单一，可靠性不高，测量范围和测量精度都较低。

发明内容

    为了解决上述问题，本发明提供了一种光电式风速风向测量装置，采用光电式的电路设计，可以实现风向风速的高精度、大范围实时测量和显示。

本发明采用以下技术方案：一种光电式风速风向测量装置，其特征在于，包括单片机、显示模块、时钟模块、复位模块、电源模块、风向测量模块、风速测量模块，所述的单片机的型号为STC89CS52；所述的显示模块包括位驱动芯片、段驱动芯片和至少8个LED显示器，所述的LED显示器通过位驱动芯片和段驱动芯片连接到单片机上；所述的时钟模块和复位模块连接到单片机上；所述的电源模块的通过变压器的输入端连接220V市电，电源模块的输出端分别连接单片机、显示模块、复位模块、风向测量模块、风速测量模块，为整个装置提供电力供应；所述风向测量模块和风速测量模块均采用光电编码器作为核心器件，所述的风向测量模块和风速测量模块分别连接到单片机上。

进一步的，所述的电源模块包括变压器T1、全波整流桥D1、极性电容C1、电容C2、电容C3、稳压芯片U1，所述的变压器T1的高压输入端连接220V市电，变压器T1低压输出端连接全波整流桥D1的两个输入端，全波整流桥D1的两个输出端分别连接极性电容C1的两端，且极性电容C1的负极接地，电容C2与极性电容C1并联，稳压芯片U1的第一引脚连接极性电容C1正极，稳压芯片U1的第二引脚通过电容C3接地，稳压芯片U1的第三引脚接地，稳压芯片U1的第二引脚为供电电压输出端。

进一步的，所述的风速测量模块包括增量式光电编码器、施密特触发器U2、电阻R1、电阻R2、三极管Q1、光耦U3、电阻R3，所述增量式光电编码器的两个输入端分别连接供电电压和地端，所述增量式光电编码器的输出端连接施密特触发器U2的第一引脚，所述施密特触发器U2的第二引脚连接电阻R1一端，电阻R1的另一端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极连接光耦U3的第二引脚，光耦U3的第一引脚通过电阻R2接供电电压，光耦U3的第三引脚通过电阻R3接供电电压，光耦U3的第四引脚接地。

进一步的，所述的风向测量模块包括绝对式光电编码器、施密特触发器U4、电阻R4、电阻R5、三极管Q2、光耦U4、电阻R6，所述绝对式光电编码器的两个输入端分别连接供电电压和地端，所述绝对式光电编码器的输出端连接施密特触发器U4的第一引脚，所述施密特触发器U4的第二引脚连接电阻R4一端，电阻R4的另一端连接三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极连接光耦U5的第二引脚，光耦U5的第一引脚通过电阻R5接供电电压，光耦U5的第三引脚通过电阻R6接供电电压，光耦U5的第四引脚接地。