一種高量氣流環境檢測設計建模裝置的製作方法

2023-10-10 03:59:34 4

本實用新型涉及環境檢測設備技術領域，具體的說是一種高量氣流環境檢測設計建模裝置。

背景技術：

壓縮空氣斷路器是高壓斷路器的主要品種之一，它利用壓氣缸內產生的高壓氣體吹拂電弧使其熄滅，壓氣式斷路器滅弧室內氣體特性試驗對斷路器的熄弧性能以及相關理論的研究有著重要的指導意義。近年來，對壓氣式斷路器氣流參數的研究主要通過數值分析和模擬仿真的手段來實現，但由於相關實驗數據的缺乏給其氣流參數的動態變化以及斷路器的優化設計都帶來了很多困難，斷路器滅弧室內的工況環境複雜，給檢測帶來了很大的難度，無法準確及時檢測數據。基於此，壓氣式斷路器開斷過程中氣流參數的檢測研究具有重要的指導意義和工程實際意義。

因此，為克服上述技術的不足而設計出一款結構簡單，能準確可靠的檢測氣流參數的動態變化，及時了解滅弧室內氣流的真實情況，檢測操作方便的一種高量氣流環境檢測設計建模裝置，正是發明人所要解決的問題。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本實用新型的目的是提供一種高量氣流環境檢測設計建模裝置，其結構簡單，能準確可靠的檢測氣流參數的動態變化，及時了解滅弧室內氣流的真實情況，檢測操作方便。

本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是：一種高量氣流環境檢測設計建模裝置，其包括有溫度傳感器、流速傳感器、單片機、PC機、LCD顯示屏、聲光報警裝置，所述溫度傳感器、流速傳感器分別經過放大器放大信號後通過信號調理電路進行升壓和濾波，所述信號調理電路通過輸入通道模塊與A/D轉換電路連接，所述輸入通道模塊選用CD4066四雙向模擬開關，所述A/D轉換電路通過數位訊號處理模塊與單片機連接，所述單片機選用PIC16F877晶片，所述單片機通過RS232通信接口模塊與PC機連接，所述單片機分別連接有LCD顯示屏、聲光報警裝置。

進一步，所述RS232通信接口模塊選用MAX232接收/發送器。

進一步，所述放大器選用AD620晶片作為儀器放大器。

本實用新型的有益效果是：

1、本實用新型結構簡單，以PIC16F877單片機為核心，通過設置溫度傳感器與流速傳感器，能準確可靠的檢測氣流參數的動態變化，及時了解滅弧室內氣流的真實情況，檢測操作方便；選用CD4066四雙向模擬開關可提高A/D轉換模塊的分辨能力，提高傳感器的測量精度，系統工作信號導通阻抗極小，傳輸穩定；MAX232接收/發送器為兼容RS-232的晶片，它能把輸入的信號轉換成單片機所需的信號，有利於單片機與PC機之間的穩定傳輸。

附圖說明

圖1是本實用新型結構示意圖。

圖2是本實用新型PIC16F877單片機引腳圖。

圖3是本實用新型CD4066四雙向模擬開關結構圖。

圖4是本實用新型AD620放大器電路圖。

圖5是本實用新型單片機與PC機接口電路圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例，進一步闡述本實用新型，應理解，這些實施例僅用於說明本實用新型而不用於限制本實用新型的範圍。此外應理解，在閱讀了本實用新型講授的內容之後，本領域技術人員可以對本實用新型作各種改動或修改，這些等價形式同樣落在申請所附權利要求書所限定的範圍。

參見圖1是本實用新型結構示意圖，該結構一種高量氣流環境檢測設計建模裝置，包括有溫度傳感器、流速傳感器、單片機、PC機、LCD顯示屏、聲光報警裝置，溫度傳感器、流速傳感器分別經過放大器放大信號後通過信號調理電路進行升壓和濾波，信號調理電路通過輸入通道模塊與A/D轉換電路連接，輸入通道模塊選用CD4066四雙向模擬開關，A/D轉換電路通過數位訊號處理模塊與單片機連接，單片機選用PIC16F877晶片，單片機通過RS232通信接口模塊與PC機連接，單片機分別連接有LCD顯示屏、聲光報警裝置。

以PIC16F877單片機為核心，放入流場中的流速傳感電路和溫度傳感電路採集的輸出信號，首先經過調理電路升壓和濾波，然後通過PIC16F877單片機控制輸入通道的選通，依次把獲得的模擬信號送入到單片機進行A/D轉換、數據的處理。最後單片機將轉換後的數位訊號通過RS232串口送入上位機。

參見圖2是本實用新型PIC16F877單片機引腳圖，PIC16F877單片機片內增加了64、128位元組的EEPROM數據存儲器，並且採用Flash型存儲器代替傳統的OTP型，使系統的計算速度又得到了提高。系統的工作電壓為+5V，PIC的第11引腳和第32引腳為電源端；PIC的第12引腳及第31引腳為接地端。此處的電壓（+5V與接地）還可以作為A/D轉換的參考電壓REFV+和REFV-。

測量系統中傳感器採集到的輸出電壓模擬信號，在送入計算機進行數據處理之前，需要進行A/D轉換模塊把模擬信號轉換成計算機可以處理的數位訊號。

參見圖3是本實用新型CD4066四雙向模擬開關結構圖，選用CD4066晶片，通過對輸入通道的不同選擇，把獲取傳感器採集的輸入信號進行區分，以此提高A/D轉換模塊的分辨能力，提高傳感器的測量精度。CD4066是四雙向模擬開關，主要用作模擬或數位訊號的多路傳輸。CD4066由四個互不相干的開關組成，每個開關的導通由單獨的控制端決定。開關可以相互獨立地開斷，互不影響。這可以使系統工作信號導通阻抗極小，同時消除了閾值電壓隨著輸入信號的變化而變化。另外，導通阻抗在整個輸入信號範圍內基本不變。它具有輸入信號峰值電壓範圍等於電源電壓以及在輸入信號範圍內導通阻抗比較穩定等優點。

CONA\CONB\CONC\COND為控制端，利用單片機實現對控制端的控制。當測量系統測得速度很小時，單片機給控制端CONA一高電平，對應的A路開關將導通，把採集到的信號送入A/D轉換模塊進行轉換，其它路都截止。當測量系統測得速度很大時，單片機給控制端CONB一高電平，對應的B路開關將導通，然後在輸出端加以差動放大電路，在送入A/D轉換模塊進行轉換。單片機控制通道的分斷選通，提高了A/D轉換時的測量精度。

參見圖4是本實用新型AD620放大器電路圖，選用AD620作為儀器放大器，AD620是一種低功耗、低成本、高精度儀表放大器，適用於傳感器接口、精密電壓電流轉換等。它在原有的基礎上進行了改變，在電路中只需添加一個電阻就可以實現增益的設定。單片結構和雷射校準使電路元件的匹配和跟蹤效果都得到了極大的提高，保證了該電路固有的高性能。

三極體Q1和Q2是一對雙極性高精度的輸入端，合理設置它們的輸入端電壓，就可以確定被測電壓的變化範圍。A1和A2組成反饋電路保持三極體的集電極電流不變。A3運放電路增大了共模抑制比，REF作為基準電壓使電路更準確的輸出單端電壓。R1和R2的電阻都設定為24.7kΩ，通過外部增加的一個電阻就可準確的設定放大倍數從1～1000。

參見圖5是本實用新型單片機與PC機接口電路圖，單片機在測量系統中的信號電壓一般為0到+5V，電腦串口的電壓電平是-10V到+10V，兩者之間存在電平轉換的阻礙。MAX232接收/發送器為兼容RS-232的晶片，它能把輸入的信號轉換成單片機所需的信號，有利於單片機之間的穩定傳輸。

利用PIC16F877的異步通信埠，實現與PC機的串行通信。單片機只使用了異步通信的接口的兩個引腳RC6和RC7，將RC6設置為發送線，RC7設置為接收線。這兩引腳電平經過MAX232轉換，接至PC機的串行通信接口的RXD和TXD。