专利名称：风向传感器校准系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种风向传感器校准系统，更具体的说，尤其涉及一种可自动完成对 风向传感器检测的风向传感器校准系统。
背景技术：
现代社会对自动化水平的要求越来越高，但近些年来风向传感器的校准很大程度 上仍停留在人工校准阶段，这种校准方法耗时、校准效率低，而且还容易出现误读数，因此 设计出一套自动校准风向传感器的系统十分必要。

发明内容
本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了 一种可自动完成对风向传感器检测 的风向传感器校准系统。本发明的风向传感器校准系统，包括起固定和支撑作用的底座，其特征在于所述 底座上设置有转动盘、光电传感器、控制电路、以及用于驱动转动盘转动的驱动电机；所述 转动盘的边缘处等间距设置有若干通孔，转动盘的中心位置开设有用于固定风向传感器的 固定孔，所述光电传感器的发射端和接收端分别设置于转动盘的上下两侧；所述控制电路 与光电传感器、驱动电机和风向传感器均电气连接。底座起到支撑作用，用于实现对转动 盘、光电传感器、驱动电机已经控制电路的支撑；转动盘放置在底座上且可在驱动电机的驱 动下进行转动。确切地说，光电传感器的发射端和接收端位于通孔的上下方，利用设置在转 动盘上的通孔，光电传感器可实现对转动盘转动角度的检测。控制电路不仅用于实现对整 个校准仪的检测和控制，还可实现与上位PC机的通信。本发明的风向传感器校准系统，所述风向传感器的顶端设置有风向杆；所述底座 上固定设置有用于固定风向杆的U形支架，该U形支架的顶端设置有左立杆和右立杆，所述 左立杆和右立杆之间的距离与风向杆的直径相等。设置U形支架的目的是为了便于固定风 向传感器，以便实现快速检测；把U形支架上的左立杆和右立杆之间的距离设置为与风向 杆的直径相等，可保证转动盘与风向传感器的转动角度一致。本发明的风向传感器校准系统，所述通孔的数量为三十六个；所述底座与转动盘 通过轴承相连接。相邻两通孔之间的距离为10°，每转动一周，可实现对风向传感器输出信 号的三十六次检测；底座与转动盘通过轴承相连接，就实现了转动盘在驱动电机的带动下 可进行自由的转动。本发明的风向传感器校准系统，所述底座上设置有用于对光电传感器进行密封的 密封箱体。设置了密封箱体之后，可保证电传感器工作状态更加稳定，避免发生误操作。本发明的风向传感器校准系统，所述光电传感器的发射端为红外光电管，所述光 电传感器的接收端为光电晶体管。红外光电管与光电晶体管相互配合，实现对转动盘转动 角度的检测。本发明的风向传感器校准系统，所述控制电路包括起运算和控制作用的微控制器、用于对光电传感器的输出信号进行整形的反相器、电机驱动模块以及用于实现控制电 路与上位PC机通信的RS232通讯模块；所述微控制器的输入端设置有分别与格雷码型风向 传感器和电压型风向传感器相配合的第一传感器输入模块和第二传感器输入模块。微控制 器用于实现数据的检测和运算，并根据运算结果和内部程序实现对整个校准仪的控制；反 相器可对光电传感器输出的脉冲信号进行整形，以防止单片机的误操作。RS232通讯模块可 实现对控制电路与上位PC机的通信，以便把检测到的风向传感器的数据传送到上位PC机 中并进行显示。本发明的风向传感器校准系统，所述微控制器的型号为ATMEGA16，所述反相器的 型号为74LS14，所述RS232的通讯模块为MAX232AESE ；所述格雷码型风向传感器为ZQZ-TF 风向传感器，所述电压型风向传感器为EL15-2D风向传感器。ATMEGA16单片机是一种低 功耗8位RISC指令集单片机，具有丰富的片内外设，内置8通道10位ADC，内置512字节 EEPROM, IO驱动能力强，特别适合低功耗型仪器仪表的控制。本发明还可应用在静脉输液流量的自动控制等电子计数装置中，实现对静脉输液 流量的控制。在设置的过程中，把光电传感器的发射端和接收端分别设置在输液管的两侧， 用于实现对药液滴数的检测，并通过控制电路部分对药液的流量进行控制。一种基于上面所述的风向传感器校准系统的校准方法，其特征在于包括以下步 骤a.首先控制电路对风向传感器是否有格雷码信号或电压信号进行判断；如果有信号输 入，执行b步骤；如果没有信号输入，则重复执行步骤a ;b.驱使驱动电机转动，检测光电传 感器是否有脉冲信号输入，如果有脉冲信号输入，执行步骤c ；如果没有脉冲信号输入，则 重复步骤b ;c.读取风向传感器输入的数值，并将该数值对应的风向值与实际的风向值进 行比较，检测误差是否在5°以内；将检测的风向值传送到上位PC机；执行步骤d;d.判断 脉冲信号的个数是否小于或等于36，如果为是，则执行步骤b ；如果为否，则执行步骤e ;e. 结束检测。本发明的有益效果是本发明通过设置驱动转动盘转动的驱动电机和用于检测转 动盘转动角度的光电传感器，实现了对风向传感器的自动校准，不仅提高了对风向传感器 的校准速度，而且还保证了校准精度；本发明中的控制电路部分，设置有可与上位PC机通 信的RS232通讯模块，实现了数据的传输、显示和打印输出，实用更加方便；本发明的风向 传感器校准方法，数据的读取和计算均通过控制电路自动完成，改变了以往的人工读取方 式。


图1为本发明的使用状态图； 图2为本发明的结构原理图3为控制电路部分的原理图； 图4为光电传感器的检测原理图； 图5为格雷码型风向传感器与微控制器的连接图； 图6为控制电路中检测电压型风向传感器部分的电路图； 图7为微控制器外围的RS232通讯模块； 图8为校准仪的检测原理图；图中1底座，2转动盘，3通孔，4控制电路，5光电传感器，51红外光电管，52光电晶体 管，6驱动电机，7 U形支架，71左立杆，72右立杆，8风向传感器，9风向杆，10密封箱体，11 固定孔，12电压源，13微控制器，14反相器，15电机驱动模块，16 RS232通讯模块，17上位 PC机，18第一传感器输入模块，19第二传感器输入模块。
具体实施例方式下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。如图1和图2所示，分别给出了本发明的实用状态图和结构图，其包括底座1、转 动盘2、控制电路4、光电传感器5、驱动电机6、U形支架7、风向传感器8。所示的底座1主 要起到固定和支撑作用，转动盘2设置在底座1上且可进行转动，为了保证转动盘2可进行 自由的转动，转动盘2与底座1通过轴承相连接，这样转动盘2就可以绕垂直于底座1的某 一轴线进行自由的转动，保证了本系统的检测精度。转动盘2的中心位置处设置有与风向 传感器8相配合的固定孔11，固定孔11即可实现对风向传感器8的定位，也可把风向传感 器8与控制电路4之间的连接线从中贯通；转动盘2的边缘位置处每间隔10°设置有一个 通孔3，共计36个，以便实现对转动盘2转动角度的检测。光电传感器5固定设置在底座1 上，光电传感器5的发射端和接收端分别设置在转动盘2的两侧，如图4所示，光电传感器5 的发射端为红外光电管51，接收端为光电晶体管52，光电晶体管52的集电极接电源正极， 发射极接一 20K电阻后接地，信号输出端为光电晶体管52的发射极，在工作的过程中，如果 红外光电管51与光电晶体管52之间被转动盘2遮挡，光电晶体管52截止，输出低电平信 号；如果转动盘2的通孔3位于红外光电管51与光电晶体管52之间时，光电晶体管52导 通，输出高电平信号；通过对输出高电平信号的检测，实现了转动盘2和放置在转动盘2上 的风向传感器8的转动角度检测。所示的驱动电机6固定设置在底座1上，驱动电机6用于转动转动盘2 ；可以在驱 动电机6的输出轴上固定设置软质套管，该软质套管与转动盘2的下表面相接触，以便实现 驱动电机6对转动盘2的驱动。风向传感器8的顶端为风向杆9，在使用的过程中，风向杆 9会随着风向的改变而摆动。U形支架7固定在转动盘2上，U形支架7的顶端为左立杆71 和右立杆72，左立杆71和右立杆72之间的距离与风向杆9的直径相等，这样就把风向杆 9牢固的固定在U形支架7上，避免了由于转动盘2的转动所造成的风向杆9的摆动。如 图3所示给出了控制电路的原理图，包括微控制器13、反相器14、电机驱动模块15、RS232 驱动模块16、第一传感器输入模块18、第二传感器输入模块19 ；微控制器13采用ATMEL公 司的8位AVR系列微控制器ATMEGA16，实现数据采集、数据运算、对驱动电机6的控制以及 数据的上传；反相器14的输入端与光电传感器5的输出端相连接，用于实现对光电传感器 5输出信号的整形，避免信号抖动。如图7所示，所示的RS232通讯模块16采用的型号为 MAX232AESE, RS232通讯模块16用于实现控制电路4与上位PC机17的通信，把检测的风 向传感器8的数据上传到上位PC机17的程序中，并进行有关数据的显示。第一传感器输 入模块18和第二传感器输入模块19可分别实现与格雷码型信号和电压信号输入的风向传 感器相连接，如图5所示，给出了格雷码型风向传感器与微控制器13的连接电路图，格雷码 型风向传感器的7为数据线分别与微控制器13的PAO PA6端口相连接，以便实现微控制 器13对传感器输入数据的读取。图6给出了电压型风向传感器中电压源12的原理图，通过设置电压源可实现对电压型风向传感器输出信号的准确测量。本发明还可应用在静脉输液流量的自动控制等电子计数装置中，实现对静脉输液 流量的控制。在设置的过程中，把光电传感器的发射端和接收端分别设置在输液管的两侧， 用于实现对药液滴数的检测，并设置用于对药液流量进行控制的装置，并通过控制电路部 分对药液的流量进行控制。本发明的校准方法
在对风向传感器校准之前，应把风向传感器8放置在转动盘2上的固定孔11上，把风 向传感器8的输出数据线与控制电路相连接，然后执行下列步骤a.首先控制电路(4)对风 向传感器(8)是否有格雷码信号或电压信号进行判断；如果有信号输入，执行b步骤；如果 没有信号输入，则重复执行步骤a ；b.驱使驱动电机(6)转动，检测光电传感器(5)是否有 脉冲信号输入，如果有脉冲信号输入，执行步骤c ；如果没有脉冲信号输入，则重复步骤b ;c .读取风向传感器(8)输入的数值，并将该数值对应的风向值与实际的风向值进行比较，检 测误差是否在5°以内；将检测的风向值传送到上位PC机；执行步骤d ;d.判断脉冲信号的 个数是否小于或等于36，如果为是，则执行步骤b ；如果为否，则执行步骤e ;e.结束检测。
权利要求
1.一种风向传感器校准系统，包括起固定和支撑作用的底座(1)，其特征在于所述底 座(1)上设置有转动盘(2)、光电传感器(5)、控制电路(4)、以及用于驱动转动盘转动的驱 动电机(6)；所述转动盘(2)的边缘处等间距设置有若干通孔(3)，转动盘的中心位置开设 有用于固定风向传感器(8)的固定孔(11)，所述光电传感器(5)的发射端和接收端分别设 置于转动盘(2)的上下两侧；所述控制电路(4)与光电传感器(5)、驱动电机(6)和风向传 感器(8)均电气连接。
2.根据权利要求1所述的风向传感器校准系统，其特征在于所述风向传感器(8)的顶 端设置有风向杆(9);所述底座(1)上固定设置有用于固定风向杆(9)的U形支架(7)，该U 形支架(7)的顶端设置有左立杆(71)和右立杆(72)，所述左立杆(71)和右立杆(72)之间 的距离与风向杆(9)的直径相等。
3.根据权利要求1或2所述的风向传感器校准系统，其特征在于所述通孔(3)的数量 为三十六个；所述底座(1)与转动盘(2)通过轴承相连接。
4.根据权利要求1或2所述的风向传感器校准系统，其特征在于所述底座(1)上设置 有用于对光电传感器(5 )进行密封的密封箱体(10 )。
5.根据权利要求1或2所述的风向传感器校准系统，其特征在于所述光电传感器(5) 的发射端为红外光电管(51)，所述光电传感器(5)的接收端为光电晶体管(52)。
6.根据权利要求1或2所述的风向传感器校准系统，其特征在于所述控制电路(4) 包括起运算和控制作用的微控制器(13)、用于对光电传感器的输出信号进行整形的反相器 (14)、电机驱动模块(15)以及用于实现控制电路(4)与上位PC机(17)通信的RS232通讯 模块(16);所述微控制器(13)的输入端设置有分别与格雷码型风向传感器和电压型风向传 感器相配合的第一传感器输入模块(18)和第二传感器输入模块(19)。
7.根据权利要求3所述的风向传感器校准系统，其特征在于所述微控制器(13)的型 号为ATMEGA16，所述反相器的型号为74LS14，所述RS232的通讯模块(16)为MAX232AESE ； 所述格雷码型风向传感器为ZQZ-TF风向传感器，所述电压型风向传感器为EL15-2D风向传 感器。
8.一种基于权利要求1所述的风向传感器校准系统的校准方法，其特征在于包括以下 步骤a.首先控制电路(4)对风向传感器(8)是否有格雷码信号或电压信号进行判断；如果 有信号输入，执行b步骤；如果没有信号输入，则重复执行步骤a ；b.驱使驱动电机(6)转动，检测光电传感器(5)是否有脉冲信号输入，如果有脉冲信号 输入，执行步骤c ；如果没有脉冲信号输入，则重复步骤b ；c.读取风向传感器(8)输入的数值，并将该数值对应的风向值与实际的风向值进行比 较，检测误差是否在5°以内；将检测的风向值传送到上位PC机；执行步骤d ；d.判断脉冲信号的个数是否小于或等于36，如果为是，则执行步骤b；如果为否，则执 行步骤e ；e.结束检测。
全文摘要
本发明的风向传感器校准系统，包括底座，其特征在于所述底座上设置有转动盘、光电传感器、控制电路、驱动电机；所述转动盘的边缘处等间距设置有若干通孔，转动盘的中心位置开设有固定孔，所述光电传感器的发射端和接收端分别设置于转动盘的两侧；所述控制电路与光电传感器、驱动电机和风向传感器均电气连接。通孔的数量可设置为36个。本系统的校准方法包括a.首先对有无信号输入进行判断；b．对有无脉冲信号输入进行判断；d.读取风向数值并将其送到上位PC机。本发明通过设置驱动电机和光电传感器，实现了对风向传感器的自动校准，提高了校准速度和精度；本发明的校准方法，数据的采集均自动完成，改变了以往的人工读取的繁琐方式。
文档编号G01P21/00GK102095895SQ20101058648
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月14日 优先权日2010年12月14日
发明者任燕, 刘振桥, 张莉, 房岩松, 边文超, 韩广鲁 申请人:边文超