[實用新型]一種基于CAN總線的超聲波風(fēng)速測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520944664.3
• 申請日: 2015-11-24
• 公開（公告）號: CN205157574U
• 公開（公告）日: 2016-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李星漢;程鵬;問澈;李華;張惠娟;李玲玲
• 申請（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01P5/24
• 分類號: G01P5/24
• 代理公司: 天津盛理知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12209
• 代理人: 王利文

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于風(fēng)速測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于CAN總線的超聲波風(fēng)速測量裝置。

背景技術(shù)

作為新型能源的代表，風(fēng)能在國防、工業(yè)生產(chǎn)、發(fā)電和科學(xué)研究中都占有重要地位，伴隨著風(fēng)能的廣泛應(yīng)用，風(fēng)速的測量也具有越來越重要的意義與價值。在現(xiàn)有風(fēng)速測量方法中，超聲波測量法具有測量精度高、范圍廣、測量周期長、持續(xù)時間長等明顯的優(yōu)勢，其中，時差法是超聲波測量中最常用的一種方法，即通過計算超聲波信號逆流傳播時間和順流傳播時間的差值來計算風(fēng)速。由于風(fēng)速測量的環(huán)境較為復(fù)雜，容易受到供電因素、電磁干擾因素的影響，因此，現(xiàn)有的風(fēng)速測量裝置普遍存在精度低且穩(wěn)定性差的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計合理、精度高且穩(wěn)定性強的基于CAN總線的超聲波風(fēng)速測量裝置。

本實用新型解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種基于CAN總線的超聲波風(fēng)速測量裝置，包括數(shù)據(jù)接收處理模塊、信號處理及轉(zhuǎn)換模塊、主機控制系統(tǒng)模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和顯控臺；所述數(shù)據(jù)接收處理模塊由超聲波換能器、信號調(diào)理電路連接構(gòu)成，該數(shù)據(jù)接收處理模塊的輸出端與信號處理及轉(zhuǎn)換模塊的輸入端相連；所述信號處理及轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與數(shù)據(jù)存儲模塊的輸入端相連；所述主機控制系統(tǒng)模塊的輸入端分別與顯控臺和數(shù)據(jù)存儲模塊相連，主機控制系統(tǒng)模塊的輸出端與顯控臺及數(shù)據(jù)接收處理模塊相連。

進一步，所述主機控制系統(tǒng)模塊包括主控制器、電源電路、CAN控制總線電路、PC機、顯示控制裝置及聲光報警裝置，所述CAN控制總線電路包括控制器電路、驅(qū)動器電路、數(shù)碼顯示電路和光電隔離電路；所述主控制器的輸入端口與電源電路、控制器電路、驅(qū)動器電路相連接，主控制器的輸出端口與PC機、光電隔離電路、數(shù)碼顯示電路相連接；PC機的輸入端與主控制器及顯示控制裝置相連接，PC機的輸出端與聲光報警裝置相連接；顯示控制裝置與顯控臺相連接實現(xiàn)人機交互的控制功能。

進一步，所述超聲波換能器采用接收型超聲波換能器KQ112K，所述信號調(diào)理電路包含有運算放大器LF258對超聲波換能器輸出信號進行放大處理。

進一步，所述信號處理及轉(zhuǎn)換模塊由前置放大電路、濾波電路、主放大電路和DSP模塊連接構(gòu)成，該前置放大電路由兩片精密運算放大器OP37及電阻、電容連接構(gòu)成；所述濾波電路采用MAX275芯片；所述主放大電路采用高速運算放大器AD8225；所述DSP模塊采用的是TMS320F2407系列。

進一步，所述數(shù)據(jù)存儲模塊采用高速邏輯芯片F(xiàn)IFO芯片。

進一步，所述顯控臺由液晶顯示器和物理鍵盤構(gòu)成，該液晶顯示器采用SED1335系列模塊。

進一步，所述主控制器采用ATmega128模塊；所述控制器電路采用SAJ1000；所述光電隔離電路采用光電隔離器6N137作為隔離芯片；所述驅(qū)動器電路采用PCA82c250型CAN總線驅(qū)動器芯片，PCA82c250芯片的CANL、CANH的引腳各自通過一個電阻與CAN總線相連；所述數(shù)碼顯示電路采用MAX7221驅(qū)動芯片。

進一步，所述數(shù)據(jù)接收處理模塊、信號處理及轉(zhuǎn)換模塊、主機控制系統(tǒng)模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊之間以及主機控制系統(tǒng)模塊內(nèi)部各個模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸均采用屏蔽傳輸方式。

本實用新型的優(yōu)點和積極效果是：

1、本測量裝置采用模塊化的處理，簡化硬件的結(jié)構(gòu)和體積，可適應(yīng)各種復(fù)雜的測量環(huán)境，能夠有效地隔離電壓沖擊和電磁干擾，較好地實現(xiàn)了電氣隔離，保證在電網(wǎng)頻率不穩(wěn)定的情況下采樣點的測量結(jié)果的穩(wěn)定，提高了測量的精度，解決了現(xiàn)有風(fēng)速測量系統(tǒng)在惡劣自然環(huán)境下不能準確測量的問題。

2、本測量裝置采用單獨的存儲模塊存儲數(shù)據(jù)，既可以避免因斷電等造成數(shù)據(jù)丟失等情況，又可以作為緩沖來保證數(shù)據(jù)傳送的穩(wěn)定性，保證數(shù)據(jù)的讀取和儲存。

3、本測量裝置的顯控臺與主機控制模塊的智能化雙向銜接有效地提升了使用者與設(shè)備之間的溝通效率。

4、本測量裝置通過雙絞布線方式，減小了電源線和地線的公共電阻,減少禍合干擾的發(fā)生。

附圖說明

圖1為本實用新型的系統(tǒng)連接示意圖；

圖2為主機控制系統(tǒng)模塊的電路方框圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型實施例做進一步詳述：