CN217640481U - 一种风力发电模拟测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电子电路技术领域，具体涉及一种风力发电模拟测试装置。微型风力发电机的输出端连接蓄电池组，电压检测电路用于检测蓄电池组的充电电压，生成电压检测信号，负载电流检测电路用于检测蓄电池组的负载电流，生成电流检测信号，光斩波器用于检测微型风力发电机的扇叶转动，并生成转动检测信号传输至转速检测电路，转速检测电路用于接收转动检测信号，并输出转速检测信号，电压显示电路接收电压检测信号显示电压值，电流显示电路接收电流检测信号并显示电流值，转速显示电路接收转速检测信号显示转速值。本实用新型可以实现对风力发电过程的高效模拟测试，准确测定电压、电流和转速参数，且装置电路结构设计简单，应用方便。

Description

一种风力发电模拟测试装置

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，具体涉及一种风力发电模拟测试装置。

背景技术

风力发电是指把风的动能转为电能。风能是一种清洁无公害的可再生能源，很早就被人们利用，主要是通过风车来抽水、磨面等，人们感兴趣的是如何利用风来发电。利用风力发电非常环保，且风能蕴量巨大，因此日益受到世界各国的重视。随着电子技术的发展，开始出现风力发电模拟系统，用以对风力发电过程进行模拟测试，起到测试及教学的作用。但现有的风力发电模拟系统大都是单一参数的功能测试模拟，功能拓展性较差，且系统设计复杂，可操作性较差，不便于普及应用。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种风力发电模拟测试装置，其应用时，可以实现对风力发电过程的高效模拟测试，准确测定电压、电流和转速参数，且装置电路结构设计简单，应用方便。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种风力发电模拟测试装置，包括微型风力发电机、蓄电池组、光斩波器、电压检测电路、负载电流检测电路、转速检测电路、电压显示电路、电流显示电路和转速显示电路，所述微型风力发电机的输出端连接蓄电池组，用于为蓄电池组充电，所述电压检测电路用于检测蓄电池组的充电电压，生成电压检测信号，所述负载电流检测电路用于检测蓄电池组的负载电流，生成电流检测信号，所述光斩波器用于检测微型风力发电机的扇叶转动，并生成转动检测信号传输至转速检测电路，所述转速检测电路用于接收转动检测信号，并输出转速检测信号，所述电压显示电路用于接收电压检测信号，并显示电压值，所述电流显示电路用于接收电流检测信号，并显示电流值，所述转速显示电路用于接收转速检测信号，并显示转速值。

基于上述技术内容，通过微型风力发电机可以模拟风力发电系统向蓄电池组充电，通过电压检测电路和负载电流检测电路可以分别检测蓄电池组的充电电压和负载电流，生成电压检测信号和电流检测信号，通过光斩波器可以检测微型风力发电机的扇叶转动，并生成转动检测信号传输给转速检测电路，转速检测电路对转动检测信号进行处理，生成转速检测信号，通过电压显示电路、电流显示电路和转速显示电路可以分别接收电压检测信号、电流检测信号和转速检测信号，进行电压值、电流值和转速值的显示。通过该装置可以实现对风力发电过程的高效模拟测试，准确测定电压、电流和转速参数，且装置电路结构设计简单，应用方便。

进一步地，所述装置还包括直流电机和电机驱动控制器，所述直流电机用于驱动微型风力发电机的扇叶转动，所述电机驱动控制器用于接收转速控制信号来控制直流电机的转速。

进一步地，所述装置还包括转速控制电路，所述转速控制电路用于接收加速调节信号、减速调节信号或停止信号，并生成相应的转速控制信号传输至电机驱动控制器。

进一步地，所述装置还包括加速调节电路、减速调节电路和停止电路，所述加速调节电路用于向转速控制电路输出加速调节信号，所述减速调节电路用于向转速控制电路输出减速调节信号，所述停止电路用于向转速控制电路输出停止信号，所述加速调节电路设有加速按键，所述减速调节电路设有减速按键，所述停止电路设有停止按键。

进一步地，所述转速控制电路包括第一计数器、第二计数器和比较器，所述第一计数器用于向比较器输出计数脉冲，所述第二计数器用于接收加速调节信号、减速调节信号或停止信号，并生成相应的计数信号传输至比较器，所述比较器用于将计数脉冲与计数信号进行比较，并输出转速控制信号。

进一步地，所述第二计数器的输出端还连接有LED阵列，所述LED阵列用于接收计数信号，并显示计数等级。

进一步地，所述蓄电池组包括若干并联的电容，所述蓄电池组连接有高亮指示灯。

进一步地，所述电压显示电路包括第一数码管阵列和第一数码管驱动芯片，所述第一数码管驱动芯片的输入端用于接入电压检测信号，输出端连接第一数码管阵列，所述第一数码管阵列用于显示电压值，所述电流显示电路包括第二数码管阵列和第二数码管驱动芯片，所述第二数码管驱动芯片的输入端用于接入电流检测信号，输出端连接第二数码管阵列，所述第二数码管阵列用于显示电流值，所述转速显示电路包括第三数码管阵列和计数译码器阵列，所述计数译码器阵列用于接收转速检测信号，并生成转速值显示信号发送至第三数码管阵列，所述第三数码管阵列用于显示转速值。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型通过微型风力发电机可以模拟风力发电系统向蓄电池组充电，通过电压检测电路和负载电流检测电路可以分别检测蓄电池组的充电电压和负载电流，生成电压检测信号和电流检测信号，通过光斩波器可以检测微型风力发电机的扇叶转动，并生成转动检测信号传输给转速检测电路，转速检测电路对转动检测信号进行处理，生成转速检测信号，通过电压显示电路、电流显示电路和转速显示电路可以分别接收电压检测信号、电流检测信号和转速检测信号，进行电压值、电流值和转速值的显示。通过该装置可以实现对风力发电过程的高效模拟测试，准确测定电压、电流和转速参数，且装置电路结构设计简单，应用方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为微型风力发电机、蓄电池组及电机驱动控制器部分的电路示意图；

图2为电压检测电路的电路示意图；

图3为负载电流检测电路的电路示意图；

图4为转速检测电路的第一部分电路示意图；

图5为转速检测电路的第二部分电路示意图；

图6为电压显示电路的部分示意图；

图7为电流显示电路的部分示意图；

图8为转速显示电路的电路示意图；

图9为转速控制电路的电路示意图；

图10为加速调节电路的电路示意图；

图11为减速调节电路的电路示意图；

图12为停止电路的电路示意图；

图13为加速按键、减速按键和减速按键的示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。

在下面的描述中提供了特定的细节，以便于对示例实施例的完全理解。然而，本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。例如可以在框图中示出系统，以避免用不必要的细节来使得示例不清楚。在其他实施例中，可以不以非必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得示例实施例不清楚。

实施例1：

本实施例提供了一种风力发电模拟测试装置，如图1至图8所示，包括微型风力发电机、蓄电池组、光斩波器、电压检测电路、负载电流检测电路、转速检测电路、电压显示电路、电流显示电路和转速显示电路，所述微型风力发电机的输出端连接蓄电池组，用于为蓄电池组充电，所述电压检测电路用于检测蓄电池组的充电电压，生成电压检测信号，所述负载电流检测电路用于检测蓄电池组的负载电流，生成电流检测信号，所述光斩波器用于检测微型风力发电机的扇叶转动，并生成转动检测信号传输至转速检测电路，所述转速检测电路用于接收转动检测信号，并输出转速检测信号，所述电压显示电路用于接收电压检测信号，并显示电压值，所述电流显示电路用于接收电流检测信号，并显示电流值，所述转速显示电路用于接收转速检测信号，并显示转速值。

具体实施时，通过微型风力发电机可以模拟风力发电系统向蓄电池组充电，通过电压检测电路和负载电流检测电路可以分别检测蓄电池组的充电电压和负载电流，生成电压检测信号和电流检测信号，通过光斩波器可以检测微型风力发电机的扇叶转动，并生成转动检测信号传输给转速检测电路，转速检测电路对转动检测信号进行处理，生成转速检测信号，通过电压显示电路、电流显示电路和转速显示电路可以分别接收电压检测信号、电流检测信号和转速检测信号，进行电压值、电流值和转速值的显示。通过该装置可以实现对风力发电过程的高效模拟测试，准确测定电压、电流和转速参数，且装置电路结构设计简单，应用方便。

所述微型风力发电机可采用现有通用的小型或微型风力发电机，包括扇叶和发电机等。所述蓄电池组包括若干并联的电容，所述蓄电池组连接有高亮指示灯D1，通过高亮指示灯D1可以显示蓄电池组的电量状态。所述光斩波器通过探测其间是否有物体(微型风力发电机的扇叶)经过，遮住光线来实现转动检测功能。所述电压检测电路和负载电流检测电路均采用ICL7135型A/D转换芯片分别将采样的充电电压信号和负载电流信号转换为电压检测信号和电流检测信号，然后分别发送至电压显示电路和电流显示电路。

所述电压显示电路包括第一数码管阵列和第一数码管驱动芯片，所述第一数码管驱动芯片的输入端用于接入电压检测信号，输出端连接第一数码管阵列，所述第一数码管阵列用于显示电压值，所述电流显示电路包括第二数码管阵列和第二数码管驱动芯片，所述第二数码管驱动芯片的输入端用于接入电流检测信号，输出端连接第二数码管阵列，所述第二数码管阵列用于显示电流值。所述第一数码管驱动芯片和第二数码管驱动芯片均采用7447译码驱动芯片。所述转速显示电路包括第三数码管阵列和计数译码器阵列，所述计数译码器阵列用于接收转速检测信号，并生成转速值显示信号发送至第三数码管阵列，所述第三数码管阵列用于显示转速值。计数译码器阵列可选用CD4026型计数译码芯片，CD4026是一款同时兼备十进制计数和七段译码两大功能的芯片，通常在CP脉冲的作用下为共阴极七段LED数码管显示提供输入信号。

所述转速检测电路包括NE555定时器U22和U20。其中，U22组成的振荡器生成了频率为1Hz的脉冲，用来计算一秒内风扇转了多少圈，CI是数码管计数抑制信号，为高电平时，计数译码器不接受计数脉冲，DEN是数码管显示使能信号，为高电平时，驱使数码管显示，反之熄灭，CI和DEN轮流生效，达成的效果就是，第三数码管阵列熄灭一秒后，显示前面熄灭的一秒里扇叶的转速，如此循环。U20起到了将上升沿信号转换为脉冲的功能，该脉冲为RST，用于复位转速计数器的计数值。如果不转换为脉冲的话，后续计数译码器在下降沿来临前将持续被复位，导致无法正常计数。

在一个可能的设计中，如图9至图13所示，所述装置还包括直流电机和电机驱动控制器，所述直流电机用于驱动微型风力发电机的扇叶转动，所述电机驱动控制器用于接收转速控制信号来控制直流电机的转速。所述电机驱动控制器可采用IRFZ46NZ系列场效应管。进一步地，所述装置还包括转速控制电路，所述转速控制电路用于接收加速调节信号、减速调节信号或停止信号，并生成相应的转速控制信号传输至电机驱动控制器。进一步地，所述装置还包括加速调节电路、减速调节电路和停止电路，所述加速调节电路用于向转速控制电路输出加速调节信号CLKU，所述减速调节电路用于向转速控制电路输出减速调节信号CLKD，所述停止电路用于向转速控制电路输出停止信号CLR，所述加速调节电路设有加速按键SW1(UP)，所述减速调节电路设有减速按键SW2(DOWN)，所述停止电路设有停止按键SW1(STOP)。

所述转速控制电路包括第一计数器U6、第二计数器U7和比较器U5，所述第一计数器U6用于向比较器输出计数脉冲，所述第二计数器U7用于接收加速调节信号CLKU、减速调节信号CLKD或停止信号CLR，并生成相应的计数信号传输至比较器U5，所述比较器U5用于将计数脉冲与计数信号进行比较，并输出转速控制信号PWM。所述第一计数器U6采用74LS161芯片，所述第二计数器U7采用74LS193芯片，所述比较器U5采用74LS85芯片。减速调节电路包括NE555AD振荡器，其只在DOWN按键持续按下时才工作，NE555AD振荡器生成出来的脉冲传送至第二计数器U7，将电机转速等级减小。停止电路包括74HC14芯片，起信号整形作用，按下STOP按键后，第二计数器U7的计数值被清零，电机转速等级为0，即停止转动；第一计数器U6连接由74HC14芯片、电阻R13和电容C9组成的振荡器，振荡器为第一计数器U6提供计数脉冲，第一计数器U6的输出值一直在0～15之间循环变动，第一计数器U6和第二计数器U7的输出值被输入到比较器U5作比较，根据比较结果比较器U5输出方波，该方波即为转速控制信号PWM，通过DOWN按键和UP按键可调节U7的输出，从而调节PWM的占空比，从而调节直流电机的转速。所述第二计数器U7的输出端还连接有LED阵列，所述LED阵列用于接收计数信号，并显示计数等级。

本实用新型不局限于上述可选的实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本实用新型的保护范围的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (8)

1.一种风力发电模拟测试装置，其特征在于：包括微型风力发电机、蓄电池组、光斩波器、电压检测电路、负载电流检测电路、转速检测电路、电压显示电路、电流显示电路和转速显示电路，所述微型风力发电机的输出端连接蓄电池组，用于为蓄电池组充电，所述电压检测电路用于检测蓄电池组的充电电压，生成电压检测信号，所述负载电流检测电路用于检测蓄电池组的负载电流，生成电流检测信号，所述光斩波器用于检测微型风力发电机的扇叶转动，并生成转动检测信号传输至转速检测电路，所述转速检测电路用于接收转动检测信号，并输出转速检测信号，所述电压显示电路用于接收电压检测信号，并显示电压值，所述电流显示电路用于接收电流检测信号，并显示电流值，所述转速显示电路用于接收转速检测信号，并显示转速值。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电模拟测试装置，其特征在于：所述装置还包括直流电机和电机驱动控制器，所述直流电机用于驱动微型风力发电机的扇叶转动，所述电机驱动控制器用于接收转速控制信号来控制直流电机的转速。

3.根据权利要求2所述的一种风力发电模拟测试装置，其特征在于：所述装置还包括转速控制电路，所述转速控制电路用于接收加速调节信号、减速调节信号或停止信号，并生成相应的转速控制信号传输至电机驱动控制器。

4.根据权利要求3所述的一种风力发电模拟测试装置，其特征在于：所述装置还包括加速调节电路、减速调节电路和停止电路，所述加速调节电路用于向转速控制电路输出加速调节信号，所述减速调节电路用于向转速控制电路输出减速调节信号，所述停止电路用于向转速控制电路输出停止信号，所述加速调节电路设有加速按键，所述减速调节电路设有减速按键，所述停止电路设有停止按键。

5.根据权利要求3所述的一种风力发电模拟测试装置，其特征在于：所述转速控制电路包括第一计数器、第二计数器和比较器，所述第一计数器用于向比较器输出计数脉冲，所述第二计数器用于接收加速调节信号、减速调节信号或停止信号，并生成相应的计数信号传输至比较器，所述比较器用于将计数脉冲与计数信号进行比较，并输出转速控制信号。

6.根据权利要求5所述的一种风力发电模拟测试装置，其特征在于：所述第二计数器的输出端还连接有LED阵列，所述LED阵列用于接收计数信号，并显示计数等级。

7.根据权利要求1所述的一种风力发电模拟测试装置，其特征在于：所述蓄电池组包括若干并联的电容，所述蓄电池组连接有高亮指示灯。

8.根据权利要求1所述的一种风力发电模拟测试装置，其特征在于：所述电压显示电路包括第一数码管阵列和第一数码管驱动芯片，所述第一数码管驱动芯片的输入端用于接入电压检测信号，输出端连接第一数码管阵列，所述第一数码管阵列用于显示电压值，所述电流显示电路包括第二数码管阵列和第二数码管驱动芯片，所述第二数码管驱动芯片的输入端用于接入电流检测信号，输出端连接第二数码管阵列，所述第二数码管阵列用于显示电流值，所述转速显示电路包括第三数码管阵列和计数译码器阵列，所述计数译码器阵列用于接收转速检测信号，并生成转速值显示信号发送至第三数码管阵列，所述第三数码管阵列用于显示转速值。

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