[實(shí)用新型]用于簡(jiǎn)易風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201721107151.2
• 申請(qǐng)日: 2017-08-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN207115128U
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李文龍;王鑫春;錢(qián)真同
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 重慶航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): G05B19/042
• 分類(lèi)號(hào): G05B19/042
• 代理公司: 重慶中之信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)50213
• 代理人: 張景根

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器，具體涉及用于簡(jiǎn)易風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)可以幫助我們學(xué)習(xí)流體力學(xué)或觀察一些基本直觀的物理原理；目前的風(fēng)洞控教學(xué)設(shè)備為開(kāi)環(huán)控制，不僅風(fēng)速容易失穩(wěn)，且在失穩(wěn)狀態(tài)下往往需要借助外部設(shè)備或儀器才能檢查出失穩(wěn)原因，影響教學(xué)進(jìn)程；為了解決這個(gè)問(wèn)題，有必要進(jìn)行深入研究。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足，本實(shí)用新型提供了一種能提供穩(wěn)定輸出的用于簡(jiǎn)易風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的控制系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了如下的技術(shù)方案：

用于簡(jiǎn)易風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的控制系統(tǒng)，包含電源模塊、控制模塊、風(fēng)機(jī)和交互單元，其中，控制模塊包含單片機(jī)控制單元，單片機(jī)控制單元與交互單元相連，使得單片機(jī)控制單元根據(jù)交互單元的輸入產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的PWM方波輸出；交互單元與單片機(jī)控制單元電連接，還包含超聲波風(fēng)速傳感模塊；控制模塊還包含電荷泵電路、微分電路、峰值檢測(cè)電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、基準(zhǔn)單元、數(shù)字比較電路、第一驅(qū)動(dòng)電路以及第二驅(qū)動(dòng)電路；單片機(jī)控制單元與交互單元相連；超聲波風(fēng)速傳感器的輸出與單片機(jī)控制單元的輸入相連；單片機(jī)控制單元的PWM方波輸出端與第一驅(qū)動(dòng)電路、第二驅(qū)動(dòng)電路的輸入端相連；第一驅(qū)動(dòng)電路的輸出與電荷泵電路相連；電荷泵電路的輸出與微分電路、峰值檢測(cè)電路、A/D轉(zhuǎn)換電路順序相連，A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出與基準(zhǔn)單元的輸出分別與數(shù)字比較電路的輸入相連，基準(zhǔn)單元包含若干位數(shù)字電壓；數(shù)字比較電路的輸出與單片機(jī)控制單元的輸入相連；第二驅(qū)動(dòng)電路的輸出與風(fēng)機(jī)相連；電源模塊提供控制模塊、風(fēng)機(jī)、超聲波風(fēng)速傳感模塊與交互單元的所需用電。

本實(shí)用新型采取了兩級(jí)監(jiān)測(cè)的技術(shù)方案，其中一級(jí)由超聲波風(fēng)速傳感器實(shí)現(xiàn)，使其監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的風(fēng)速大小，并反饋至單片機(jī)控制單元，從而調(diào)整對(duì)應(yīng)風(fēng)速大小；另外一級(jí)由第一驅(qū)動(dòng)電路、電荷泵電路、微分電路、峰值檢測(cè)電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、基準(zhǔn)單元與數(shù)字比較電路實(shí)現(xiàn)，通過(guò)單片機(jī)控制單元所產(chǎn)生的PWM波形控制電荷泵電路的電荷開(kāi)關(guān)，并獲得一個(gè)直流電壓，在正常情況下，PWM波形的輸出參數(shù)包括峰值大小，占空比大小、頻率等均需要穩(wěn)定才可實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定輸出，通過(guò)第一驅(qū)動(dòng)電路及電荷泵電路，將單片機(jī)控制單元輸出的PWM波形轉(zhuǎn)為直流電壓，當(dāng)本該穩(wěn)定的PWM波形發(fā)生變化時(shí)，則對(duì)應(yīng)控制的電荷泵電路的直流電壓也將發(fā)生變化，從而被微分電路所檢測(cè)并輸出，峰值檢測(cè)電路能夠獲取微分電路的最大輸出，以提高監(jiān)控電路的冗余度，同時(shí)也為后續(xù)電路提供了反應(yīng)時(shí)間；峰值檢測(cè)電路的輸出經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換后，與基準(zhǔn)單元一起經(jīng)數(shù)字比較電路比較后反饋回單片機(jī)控制電路，從而為單片機(jī)的進(jìn)一步運(yùn)算或控制提供了基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定控制。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有如下有益效果：

⑴、PWM方波驅(qū)動(dòng)輸出部分與風(fēng)洞風(fēng)速分別檢測(cè)，能在不借助外部設(shè)備或儀器檢測(cè)的情況下快速判斷風(fēng)速失穩(wěn)的原因；

⑵、兩級(jí)閉環(huán)控制，使得風(fēng)機(jī)的輸出更穩(wěn)定。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型電路原理框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型中的技術(shù)方案進(jìn)一步說(shuō)明。

用于簡(jiǎn)易風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的控制系統(tǒng)，如圖1所示，包含電源模塊、控制模塊、風(fēng)機(jī)和交互單元，其中，控制模塊包含單片機(jī)控制單元，單片機(jī)控制單元與交互單元相連，使得單片機(jī)控制單元根據(jù)交互單元的輸入產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的PWM方波輸出；交互單元與單片機(jī)控制單元電連接，還包含超聲波風(fēng)速傳感模塊；控制模塊還包含電荷泵電路、微分電路、峰值檢測(cè)電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、基準(zhǔn)單元、數(shù)字比較電路、第一驅(qū)動(dòng)電路以及第二驅(qū)動(dòng)電路；單片機(jī)控制單元與交互單元相連；超聲波風(fēng)速傳感器的輸出與單片機(jī)控制單元的輸入相連；單片機(jī)控制單元的PWM方波輸出端與第一驅(qū)動(dòng)電路、第二驅(qū)動(dòng)電路的輸入端相連；第一驅(qū)動(dòng)電路的輸出與電荷泵電路相連；電荷泵電路用于產(chǎn)生直流電壓，此為現(xiàn)有技術(shù)；電荷泵電路的輸出與微分電路、峰值檢測(cè)電路、A/D轉(zhuǎn)換電路順序相連，A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出與基準(zhǔn)單元的輸出分別與數(shù)字比較電路的輸入相連，基準(zhǔn)單元包含若干位數(shù)字電壓，可由若干電阻或分壓器對(duì)應(yīng)連接電源端、地端實(shí)現(xiàn)；數(shù)字比較電路的輸出與單片機(jī)控制單元的輸入相連；第二驅(qū)動(dòng)電路的輸出與風(fēng)機(jī)相連；電源模塊提供控制模塊、風(fēng)機(jī)、超聲波風(fēng)速傳感模塊與交互單元的所需用電。