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CN109061217B - 二线制光电风速传感器电路 - Google Patents

二线制光电风速传感器电路 Download PDF

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CN109061217B CN201810865106.6A CN201810865106A CN109061217B CN 109061217 B CN109061217 B CN 109061217B CN 201810865106 A CN201810865106 A CN 201810865106A CN 109061217 B CN109061217 B CN 109061217B
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左小五
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Sichuan Jinruizhicheng Technology Co ltd
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University of Shanghai for Science and Technology
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    • G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/02—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring forces exerted by the fluid on solid bodies, e.g. anemometer
    • G01P5/06—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring forces exerted by the fluid on solid bodies, e.g. anemometer using rotation of vanes
    • G01P5/07—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring forces exerted by the fluid on solid bodies, e.g. anemometer using rotation of vanes with electrical coupling to the indicating device

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Abstract

一种二线制光电风速传感器电路，涉及传感器技术领域，所解决的是提高检测精度的技术问题。该电路包括第一光耦、第一三极管、第一电阻、第二光耦、第二三极管、第二电阻、第一放大器、迟滞比较器、转换电阻；所述第一光耦、第二光耦均为反射式光耦；第一光耦、第一三极管、第一电阻组成一个风速检测单元，利用第一光耦检测叶轮转速，通过第一三极管的发射极输出检测信号，该信号经转换电阻转换为电压信号后输入迟滞比较器；第二光耦、第二三极管、第二电阻、第一放大器组成一个参考电压发生单元，通过第一放大器输出一个参考电压到迟滞比较器；迟滞比较器根据两个输入信号，输出最终的风速检测信号。本发明提供的电路，用于检测叶轮的转速。

Description

二线制光电风速传感器电路
技术领域
本发明涉及传感器技术，特别是涉及一种二线制光电风速传感器电路的技术。
背景技术
风速检测方式有多种，采用叶轮是比较常见的方法，在实际应用中，检测电路所采用的电子元件越少，其安装占位也越小，对于气流的阻挡也会越小，也就能提高检测精度。
另外，在强电磁干扰环境下，采用电磁式检测金属叶轮叶片方式基本不能使用，而采用普通的三线制光电传感器，由于其输出的是电压信号，接线数量多，抗干扰能力不强，容易因环境温度变化而影响到检测精度。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种抗干扰能力强，检测精度高的二线制光电风速传感器电路。
为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种二线制光电风速传感器电路，其特征在于：包括第一光耦、第一三极管、第一电阻、第二光耦、第二三极管、第二电阻、第一放大器、迟滞比较器、转换电阻；
所述第一光耦、第二光耦均为反射式光耦；
所述第一光耦的输入端正极及输出端正极分别接到高电平，第一光耦的输入端负极接到第一三极管的基极，第一光耦的输出端负极接到第一三极管的集电极，第一三极管的基极通过第一电阻接到第一三极管的发射极；
所述第二光耦的输入端正极及输出端正极分别接到高电平，第二光耦的输入端负极接到第二三极管的基极，第二光耦的输出端负极接到第二三极管的集电极，第二三极管的基极通过第二电阻接到第二三极管的发射极；
所述第一放大器的正相输入端接到第二三极管的发射极，第一放大器的输出端接到第一放大器的负相输入端；
所述第一三极管的发射极通过转换电阻接到地，迟滞比较器的负相输入端接到第一三极管的发射极，迟滞比较器的正相输入端接到第一放大器的输出端。
进一步的，所述第一光耦、第二光耦采用的是相同的反射式光耦，第一三极管、第二三极管采用的是相同的三极管，第一电阻、第二电阻采用的是相同的电阻。
本发明提供的二线制光电风速传感器电路，安装在叶轮支架内的元件极少，仅包含第一光耦、第一三极管和第一电阻，不会对气流造成影响，能提高检测精度，并且参考电压的生成环境与风速信号的生成环境温度一致，这样可以在环境温度发生变化时，因温度变化而导致的参考电压信号的漂移与风速信号所产生的漂移可相互抵消，从而提高了电路的抗温漂能力，具有抗干扰能力强的特点，其检测精度也得到了提高，从叶轮输出的信号为电流脉冲信号，比常规电压脉冲信号的抗干扰能力强，便于长距离传输。
附图说明
图1是本发明实施例的二线制光电风速传感器电路的电路图。
具体实施方式
以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围，本发明中的顿号均表示和的关系。
如图1所示，本发明实施例所提供的一种二线制光电风速传感器电路，其特征在于：包括第一光耦U1、第一三极管Q1、第一电阻R1、第二光耦U2、第二三极管Q2、第二电阻R2、第一放大器U3、迟滞比较器U4、转换电阻R4；
所述第一光耦U1、第二光耦U2均为反射式光耦；
所述第一光耦U1的输入端正极及输出端正极分别接到高电平VCC，第一光耦U1的输入端负极接到第一三极管Q1的基极，第一光耦U1的输出端负极接到第一三极管Q1的集电极，第一三极管Q1的基极通过第一电阻R1接到第一三极管Q1的发射极；
所述第二光耦U2的输入端正极及输出端正极分别接到高电平VCC，第二光耦U2的输入端负极接到第二三极管Q2的基极，第二光耦U2的输出端负极接到第二三极管Q2的集电极，第二三极管Q2的基极通过第二电阻R2接到第二三极管Q2的发射极；
所述第一放大器U3的正相输入端接到第二三极管Q2的发射极，第一放大器U3的输出端接到第一放大器U3的负相输入端；
所述第一三极管Q1的发射极通过转换电阻R4接到地，迟滞比较器U4的负相输入端接到第一三极管Q1的发射极，迟滞比较器U4的正相输入端接到第一放大器U3的输出端，迟滞比较器U4的输出端经一电阻R7接到迟滞比较器U4的正相输入端，并且迟滞比较器U4的输出端经另一电阻R8接到高电平VCC。
本发明实施例中，为提高电路的抗温漂能力，第一光耦U1、第二光耦U2采用的是相同的反射式光耦，第一三极管Q1、第二三极管Q2采用的是相同的三极管，第一电阻R1、第二电阻R2采用的是相同的电阻，这样可以在环境温度发生变化时，因温度变化而导致的参考电压信号VREF的漂移与风速信号SIG所产生的漂移可相互抵消，从而提高了电路的抗温漂能力。
本发明实施例用于检测叶轮的转速，可将叶轮的转速信号转换成电流脉冲信号，其工作原理如下：
利用第一光耦U1检测叶轮的转动速度，当叶轮叶片转动至第一光耦U1处时,在叶轮叶片的遮挡下，第一三极管Q1的发射极输出的信号SIG的电流大，而当叶轮叶片离开第一光耦U1处时，第一三极管Q1的发射极输出的信号SIG的电流小，叶轮的转速会随风速而变化，随着叶轮的转动，叶轮的叶片会间歇的经过第一光耦U1处，因此第一三极管Q1的发射极输出的信号SIG为电流脉冲信号，对该电流脉冲信号SIG进行检测，即可检测出叶轮的转速（叶轮的转速相当于风速）；
第二光耦U2、第二三极管Q2、第二电阻R2、第一放大器U3组成一个参考电压发生单元，第二三极管Q2的发射极输出的信号经第一放大器U3放大后，从第一放大器U3的输出端输出一个参考电压信号VREF给迟滞比较器U4；
由于常规的信号采集模块并不能直接处理电流脉冲信号，因此将电流脉冲信号SIG由转换电阻R4转换为电压信号后进入迟滞比较器U4，与参考电压信号VREF一起作为迟滞比较器的输入信号，根据该两个输入信号，迟滞比较器U4输出相应的频率信号OUT，供后序的信号采集模块进行检测，这样就可以利用常规的信号采集模块来测量风速。

Claims (2)

1.一种二线制光电风速传感器电路，其特征在于：包括第一光耦、第一三极管、第一电阻、第二光耦、第二三极管、第二电阻、第一放大器、迟滞比较器、转换电阻；
所述第一光耦、第二光耦均为反射式光耦；
所述第一光耦的输入端正极及输出端正极分别接到高电平，第一光耦的输入端负极接到第一三极管的基极，第一光耦的输出端负极接到第一三极管的集电极，第一三极管的基极通过第一电阻接到第一三极管的发射极；
所述第二光耦的输入端正极及输出端正极分别接到高电平，第二光耦的输入端负极接到第二三极管的基极，第二光耦的输出端负极接到第二三极管的集电极，第二三极管的基极通过第二电阻接到第二三极管的发射极；
所述第一放大器的正相输入端接到第二三极管的发射极，第一放大器的输出端接到第一放大器的负相输入端；
所述第一三极管的发射极通过转换电阻接到地，迟滞比较器的负相输入端接到第一三极管的发射极，迟滞比较器的正相输入端接到第一放大器的输出端；
所述第一光耦用于检测叶轮的转动速度，所述第二光耦、第二三极管、第二电阻、第一放大器组成一个参考电压发生单元，并且参考电压的生成环境与风速信号的生成环境温度一致。
2.根据权利要求1所述的二线制光电风速传感器电路，其特征在于：所述第一光耦、第二光耦采用的是相同的反射式光耦，第一三极管、第二三极管采用的是相同的三极管，第一电阻、第二电阻采用的是相同的电阻。
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