[發明專利]具備光電隔離的自動氣象站風傳感器防凍控制系統

無效

• 申請號: 201210145690.0
• 申請日: 2012-05-11
• 公開（公告）號: CN103389759A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 林鋒
• 申請（專利權）人: 四川優的科技有限公司
• 主分類號: G05D27/02
• 分類號: G05D27/02;H03K17/78
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 譚新民

技術領域

本發明涉及防凍控制，具體是指具備光電隔離的自動氣象站風傳感器防凍控制系統。

背景技術

在氣溫較低的國家或地區，如芬蘭等國家的自動氣象站風傳感器，多采用功率≤4W的加熱裝置，僅考慮溫度指標，在氣溫≤4℃的天氣條件下，由自動氣象站自動啟動加熱裝置，對風傳感器進行加熱，融化雨凇和霧凇對風傳感器的凍結，但在我國的試點站運行中，效果并不十分理想，因此，解決風傳感器雨霧凇凍害問題，僅考慮氣溫是不全面的。有人對自動氣象站風傳感器雨霧凇凍害進行了研究，認為風傳感器覆冰凍結是溫度、濕度、風速等氣象條件綜合因素的結果，雨霧凇混合積冰出現頻率高，對風傳感器的凍結時間最長，危害最大，提出嚴重覆冰的基本條件及特征是溫度為-5～0℃，平均風速≤5m/s,空氣相對濕度>80%的凍雨或重霧雪天氣。根據以上覆冰的臨界條件，以氣溫、平均風速、相對濕度3個實時氣象要素指標，作為風傳感器凍結、融化的判斷依據設計出了針對風傳感器的自動加熱控制電路，可防止或消除風傳感器的凍結，達到自動氣象站風傳感器防凍保護的目的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種結構簡單，控制方式簡單、生產成本低的具備光電隔離的自動氣象站風傳感器防凍控制系統。

本發明的實現方案如下：具備光電隔離的自動氣象站風傳感器防凍控制系統，主要由單片機、以及與單片機連接通訊接口電路和光電隔離驅動電路構成，所述通訊接口電路連接有參數采樣電路，所述光電隔離驅動電路連接有加熱電路；所述由單片機、通訊接口電路和光電隔離驅動電路均連接有電源管理電路；所述通訊接口電路與參數采樣電路還設置有指令控制電路；

所述單片機包括PC0接口，所述光電隔離驅動電路包括與單片機的PC0接口連接的雙向光電耦合器Q2，以及與雙向光電耦合器Q2連接的三端雙向交流開關Q1，所述三端雙向交流開關Q1與加熱電路連接。

所述雙向光電耦合器Q2包括4個引腳，三端雙向交流開關Q1包括3個引腳。其中雙向光電耦合器Q2的1引腳與單片機的PC0接口連接、2引腳連接有接地電阻R4、3引腳與三端雙向交流開關Q1的2引腳連接、4引腳與三端雙向交流開關Q1的1引腳連接，三端雙向交流開關Q1的2引腳和3引腳與加熱電路連接。

所述雙向光電耦合器Q2的3引腳與三端雙向交流開關Q1的2引腳之間還連接串聯的電阻R1和電阻R2，所述電阻R1靠近電阻R2一端連接有電容C1，所述電容C1的另一端與三端雙向交流開關Q1的3引腳連接，且所述三端雙向交流并聯有電阻R3，所述電阻R3串聯有電容C2，且所述電阻R3的與三端雙向交流開關Q1的2引腳連接，電容C2與三端雙向交流開關Q1的3引腳連接。

所述參數采樣電路包括氣溫傳感器、風速傳感器、濕度傳感器。

所述指令控制電路包括PC機，所述PC機與通訊接口電路連接。

所述通訊接口電路包括通訊線RS232，所述通訊線RS232的DB9端連接有NIH232CP芯片，所述通訊線RS232的另一端與PC機連接，NIH232CP芯片與單片機連接。

所述NIH232CP芯片的V-接口連接有接地電容C3，所述通訊線RS232的DB9端的2號接口與NIH232CP芯片的T1OUT引腳連接，通訊線RS232的DB9端的3號接口與NIH232CP芯片的R1IN引腳連接，所述NIH232CP芯片的C1+引腳和C1-引腳連接有電容C4，所述NIH232CP芯片的C2+引腳和C2-引腳連接有電容C5。

所述單片機為ATmega8型單片機。

當ATmega8的23腳，即PC0接口輸出高電平時，通過限流保護電阻R4的雙向光電耦合器上電工作，雙向可控硅TRIACI，即三端雙向交流開關Q1的柵極被經由R1、R2和雙向光電耦合器的信號觸發導通，加熱電路得電工作;當ATmega8的23腳，即PC0接口輸出低電平時，雙向光電耦合器截止，雙向可控硅TRIACI，即三端雙向交流開關Q1的柵極無觸發信號被關斷，加熱電路斷電停止工作。

電路中的R3、C2組成阻容吸收單元，可減小可控硅關斷時加熱電路中感性元件所產生的自感電動勢對可控硅的過壓沖擊。R1、C1組成低通濾波單元，能降低雙向光電耦合器誤觸發對后續電路的影響。同時，雙向光電耦合器的使用徹底隔離了強弱電路，避免了大功率器件對單片機的干擾。