CN208012655U - 一种三杯式风速风向监测系统 - Google Patents

Abstract

一种三杯式风速风向监测系统，包括MCU、电源模块、风速风向检测模块、气压检测模块、温湿度检测模块、位置检测模块以及通讯模块，所述风速风向检测模块包括用于检测风速风向的三杯式风速风向传感器，所述MCU上连接有用于连接三杯式风速风向传感器并控制其间歇性输出信号的信号转换模块，所述位置检测模块用于检测设备是否水平并将检测信号传输到MCU，所述通讯模块耦接于MCU，用于发送无线信号，还包括有用于接收无线信号的终端处理模块。其优点是可以在检测风速风向的同时检测设备的倾斜角度，保证数据的准确性。

Description

一种三杯式风速风向监测系统

技术领域

本实用新型涉及风速风向监测技术领域，具体涉及一种三杯式风速风向监测系统。

背景技术

目前测量空气流速的仪器广泛应用于各领域，如电力、钢铁、石化、节能等行业，日常生活中，很多行业都需要用到风速监测装置，如风扇制造业、出海捕捞业、抽风排风供暖系统等等，都需要利用风速测量装置进行风速、风温、风量的测量。三杯式风速传感器是现有技术中常用的传感器之一，其使用方便，可广泛用于测量温室，环保，气象站，建筑施工，码头，养殖等场所风速。三杯式风速传感器由风杯和机身组成，三个风杯呈120度角分布，当风吹动顶部的风杯时，风杯就会发生转动，并由位于中轴位置的芯片收集转动转速的变化并转换为风速数据。但是三杯式风速传感器在工作时必须处于水平状态，当三杯式风速传感器倾斜时其测量数据会产生很大的误差，由于设备在长期测量风速的同时很可能会受到外界因素的干扰造成倾斜，当设备倾斜时工作人员无法得知设备的工作状态，从而无法判断数据的准确性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种三杯式风速风向监测系统，其优点是可以在检测风速风向的同时检测设备的倾斜角度，保证数据的准确性。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种三杯式风速风向监测系统，包括MCU、电源模块、风速风向检测模块、气压检测模块、温湿度检测模块、位置检测模块以及通讯模块，所述风速风向检测模块包括用于检测风速风向的三杯式风速风向传感器，所述MCU上连接有用于连接三杯式风速风向传感器并控制其间歇性输出信号的信号转换模块，所述位置检测模块用于检测设备的位置以及倾斜角度信息并将检测信号传输到MCU，所述通讯模块耦接于MCU，用于发送无线信号，还包括有用于接收无线信号的终端处理模块。

通过上述技术方案，风速风向检测模块可以对当前环境的风速风向信息进行检测，气压检测模块可以采集气压参数，温湿度检测模块可以对温湿度信息进行检测，位置检测模块可以检测设备的方向以及是否水平，并将设备的位置信息发送到MCU进行处理，通讯模块与MCU连接，MCU将上述信息通过通讯模块发送到终端处理模块，工作人员可在信息终端对上述信息进行监测，方便管理。

本实用新型进一步设置为：所述信号转换模块为SP3485芯片，所述SP3485芯片的RO引脚连接MCU的RXD引脚，所述SP3485芯片的DE以及RI引脚连接MCU的TXD引脚，所述SP3485芯片的A引脚以及B引脚连接风速风向传感器接口。

通过上述技术方案，SP3485芯片用于将风速风向传感器输出的485信号转化为TTL电平信号并输入MCU，同时将MCU输出的TTL电平信号转化为差分信号控制风速风向传感器工作。

本实用新型进一步设置为：所述MCU输出端设置有用于控制SP3485芯片间歇性输出信号的驱动开关。

通过上述技术方案，驱动开关可以控制SP3485芯片工作，当MCU输出脉冲信号时，SP3485芯片可以间歇性工作，具有节能效果。

本实用新型进一步设置为：所述驱动开关为NPN型三极管，所述NPN型三极管基极耦接MCU的TXD管脚，所述NPN型三极管集电极分别耦接电源以及SP3485芯片的DE引脚，所述NPN型三极管发射极接地，所述NPN型三极管集电极与电源之间连接有与SP3485芯片并联设置的电阻R2。

通过上述技术方案，当MCU输出高电平信号时，三极管导通，SP3485芯片的RE引脚流过三极管接地由高电平变为低电平，SP3485芯片向MCU输入信号，同理当三极管关闭时SP3485芯片停止对MCU输入信号，三极管起到驱动开关的作用，控制SP3485芯片间歇性工作，具有节能效果。

本实用新型进一步设置为：所述气压检测模块包括MS5611气压传感器，所述MS5611气压传感器SDI引脚以及SCK引脚通过插接件与MCU连接。

通过上述技术方案，MS5611气压传感器可以采集空气气压参数，通过插接件J1与MCU连接，可以将气压参数信息传输到MCU进行处理。

本实用新型进一步设置为：所述温湿度检测模块包括SHT15半导体传感器。

通过上述技术方案，SHT15半导体传感器是多用途智能传感器，其中包括湿敏电容器以及基于带隙电路的微型温度传感器，还有14位的A／D转换器和2线串行接口。能输出经过校准的相对湿度和温度的串行数据,，不需要A/D转换，结构简单紧凑。

本实用新型进一步设置为：所述位置检测模块包括型号为GY-271的三轴电子罗盘。

通过上述技术方案，三轴电子罗盘可以对设备的方向朝向、倾斜角度等信息进行检测，当设备由于外界因素发生倾斜时，电子罗盘可以及时将信号输入MCU，MCU将倾斜信号通过通讯模块发送到终端处理模块，对工作人员起到提示作，避免由于设备倾斜造成测量误差。

本实用新型进一步设置为：所述电源模块包括用于对风速风向传感器供电的第一电源电路以及用于对温湿度检测模块供电的第二电源电路，所述第一电源电路包括SX1308芯片。

通过上述技术方案，SX1308芯片可以将输入的3.7V电压转化成12V电压，用于对风速风向传感器供电。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

该监测系统可以对风速风向、温湿度以及气压进行检测，并将检测信号发送到MCU，通过通讯模块将检测信号发送到信息终端，便于工作人员对被监测地点的环境信息进行监控；风速风向检测模块通过SP3485芯片与MCU 连接，MCU输出端设置有用于控制SP3485芯片间歇性输出信号的驱动开关，可以控制SP3485芯片间歇性工作，具有节能效果。

附图说明

图1是该监测系统整体框图；

图2是体现风速风向检测模块示意图；

图3是体现温湿度检测模块电路示意图；

图4是体现电源模块电路示意图；

图5是体现接口J1以及J2示意图；

图6是体现气压检测模块电路示意图；

图7是体现位置检测模块示意图。

图中，1、MCU；21、第一电源电路；22、第二电源电路；3、风速风向检测模块；31、信号转换模块；4、气压检测模块；5、温湿度检测模块；6、通讯模块；7、终端处理模块；8、位置检测模块。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，一种三杯式风速风向监测系统，包括MCU1、电源模块、风速风向检测模块3、气压检测模块4、温湿度检测模块5、位置检测模块8以及通讯模块6，MCU1的型号为STM32L1VBT6，风速风向检测模块3可以对当前环境的风速风向信息进行检测；气压检测模块4可以采集气压参数，温湿度检测模块5可以对温湿度信息进行检测，位置检测模块8可以检测设备的方向以及是否水平，并将设备的位置信息发送到MCU1进行处理，通讯模块6用于发送无线信号，还包括有用于接收无线信号的终端处理模块7，终端处理模块7为信息终端，信息终端包括电脑、手机等终端设备，方便工作人员在信息终端接收检测信号。

如图2所示，风速风向检测模块3包括用于检测风速风向的三杯式风速风向传感器，其型号为HSTL-FSX03，MCU1上连接有用于连接三杯式风速风向传感器并控制其间歇性输出信号的信号转换模块31，信号转换模块31为SP3485芯片，SP3485芯片的RO引脚连接MCU1的RXD引脚，SP3485芯片的DE以及RI引脚连接MCU1的TXD引脚，SP3485芯片的A引脚以及B引脚连接风速风向传感器接口J3以及J4，SP3485芯片用于将风速风向传感器输出的485信号转化为TTL电平信号并输入MCU1，同时将MCU1输出的TTL电平信号转化为差分信号控制风速风向传感器工作。MCU1输出端设置有用于控制SP3485芯片间歇性输出信号的驱动开关，驱动开关为NPN型三极管Q4，NPN型三极管Q4基极耦接MCU1的TXD管脚，三极管Q4集电极分别耦接电源以及SP3485芯片的DE引脚，NPN型三极管发射极接地，型三极管Q4集电极与电源之间连接有与SP3485芯片并联设置的电阻R2。当MCU1输出高电平信号时，三极管Q4导通，SP3485芯片的RE引脚流过三极管接地由高电平变为低电平，SP3485芯片向MCU1输入信号，同理当三极管关闭时SP3485芯片停止对MCU1输入信号，三极管起到驱动开关的作用，控制SP3485芯片间歇性工作，具有节能效果。

如图3和4所示，电源模块包括用于对风速风向传感器供电的第一电源电路21以及用于对温湿度检测模块5供电的第二电源电路22，第一电源电路21包括SX1308芯片，可以将输入的3.7V电压转化成12V电压，用于对风速风向传感器供电；第二电源电路22用于对温湿度检测模块5供电。

如图3所示，温湿度检测模块5包括SHT15半导体传感器。SHT15半导体传感器是多用途智能传感器，其中包括湿敏电容器以及基于带隙电路的微型温度传感器，还有14位的A／D转换器和2线串行接口。能输出经过校准的相对湿度和温度的串行数据,，不需要A/D转换，结构简单紧凑。

如图5和图6所示，气压检测模块4包括MS5611气压传感器，MS5611气压传感器SDI引脚以及SCK引脚通过插接件与MCU1连接。MS5611气压传感器可以采集空气气压参数，通过插接件J1与MCU1连接，可以将气压参数信息传输到MCU1进行处理。

如图7所示，位置检测模块8包括型号为GY-271的三轴电子罗盘。三轴电子罗盘可以对设备的方向朝向、倾斜角度等信息进行检测，当设备由于外界因素发生倾斜时，电子罗盘可以及时将信号输入MCU1，MCU1将倾斜信号通过通讯模块6发送到终端处理模块7，对工作人员起到提示作，避免由于设备倾斜造成测量误差。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种三杯式风速风向监测系统，其特征是：包括MCU(1)、电源模块、风速风向检测模块(3)、气压检测模块(4)、温湿度检测模块(5)、位置检测模块（8）以及通讯模块(6)，所述风速风向检测模块(3)包括用于检测风速风向的三杯式风速风向传感器，所述MCU(1)上连接有用于连接三杯式风速风向传感器并控制其间歇性输出信号的信号转换模块(31)，所述位置检测模块（8）用于检测设备的位置以及倾斜角度信息并将检测信号传输到MCU(1)，所述通讯模块(6)耦接于MCU(1)，用于发送无线信号，还包括有用于接收无线信号的终端处理模块(7)。

2.根据权利要求1所述的一种三杯式风速风向监测系统，其特征是：所述信号转换模块(31)为SP3485芯片，所述SP3485芯片的RO引脚连接MCU(1)的RXD引脚，所述SP3485芯片的DE以及RI引脚连接MCU(1)的TXD引脚，所述SP3485芯片的A引脚以及B引脚连接风速风向传感器接口。

3.根据权利要求2所述的一种三杯式风速风向监测系统，其特征是：所述MCU(1)输出端设置有用于控制SP3485间歇性输出信号的驱动开关。

4.根据权利要求3所述的一种三杯式风速风向监测系统，其特征是：所述驱动开关为NPN型三极管，所述NPN型三极管基极耦接MCU(1)的TXD管脚，所述NPN型三极管集电极分别耦接电源以及SP3485芯片的DE引脚，所述NPN型三极管发射极接地，所述NPN型三极管集电极与电源之间连接有与SP3485芯片并联设置的电阻R2。

5.根据权利要求1所述的一种三杯式风速风向监测系统，其特征是：所述气压检测模块(4)包括MS5611气压传感器，所述MS5611气压传感器SDI引脚以及SCK引脚通过插接件与MCU(1)连接。

6.根据权利要求1所述的一种三杯式风速风向监测系统，其特征是：所述温湿度检测模块(5)包括SHT15半导体传感器。

7.根据权利要求1所述的一种三杯式风速风向监测系统，其特征是：所述位置检测模块（8）包括型号为GY-271的三轴电子罗盘。

8.根据权利要求1所述的一种三杯式风速风向监测系统，其特征是：所述电源模块包括用于对风速风向传感器供电的第一电源电路(21)以及用于对温湿度检测模块(5)供电的第二电源电路(22)，所述第一电源电路(21)包括SX1308芯片。