專(zhuān)利名稱(chēng)：一種氣象風(fēng)杯轉(zhuǎn)子加熱溫控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及加熱裝置，具體涉及一種氣象風(fēng)杯轉(zhuǎn)子加熱溫控裝置。
背景技術(shù)：
目前我國(guó)的地面氣象觀測(cè)網(wǎng)已建成16000多套各種類(lèi)型和型號(hào)的自動(dòng)氣象站，這 使我國(guó)的地面氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)從依靠人工觀測(cè)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變成以自動(dòng)觀測(cè)為主的新的地 面氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)。但是在冬季，北方好多省份經(jīng)常發(fā)生風(fēng)向風(fēng)速傳感器被“凍死”的現(xiàn) 象，風(fēng)向風(fēng)速傳感器因?yàn)榻Y(jié)冰而不能正常轉(zhuǎn)動(dòng)。以陜西省為例，該省目前已建成了 100個(gè)地 面自動(dòng)氣象站，其中有20個(gè)站曾經(jīng)發(fā)生過(guò)風(fēng)速傳感器在冬天被凍死的現(xiàn)象。這不僅嚴(yán)重影 響了自動(dòng)站風(fēng)速風(fēng)向資料的準(zhǔn)確性，而且也增加了臺(tái)站觀測(cè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，這與我們建 造自動(dòng)氣象站的宗旨是相違背的。目前，我國(guó)地面自動(dòng)站所采用的風(fēng)速傳感器中，只有芬蘭 Vaisala公司所生產(chǎn)的WAA151型風(fēng)速傳感器和WAV151型風(fēng)向傳感器具有自動(dòng)加熱功能， Vaisala公司所采用的方法是在旋轉(zhuǎn)軸內(nèi)安裝一個(gè)10W的加熱元件，當(dāng)環(huán)境溫度低于4°C 時(shí)啟動(dòng)加熱裝置，從而保證在寒冷天氣軸承不凍結(jié)。我國(guó)所有的地面自動(dòng)氣象站中很少安 裝Vaisala公司的風(fēng)速傳感器，即使將發(fā)生凍死現(xiàn)象的風(fēng)速傳感器全部換成Vaisala公司 的產(chǎn)品，也有很大的弊端，因?yàn)槲覈?guó)在地理位置上南北和東西的跨度比較大，不同地方的溫 度、濕度也有很大的差異，所以當(dāng)風(fēng)速傳感器被凍死時(shí)的溫度也有很大的差異，比如陜西的 關(guān)中地區(qū)當(dāng)環(huán)境溫度低于零下3度時(shí)風(fēng)速傳感器就有可能凍死，但陜北地區(qū)因?yàn)闈穸刃。?風(fēng)速傳感器被凍死時(shí)的溫度要低的多。如果當(dāng)環(huán)境溫度低于4度時(shí)就開(kāi)始加熱，存在能源 浪費(fèi)，而且也影響儀器的長(zhǎng)期運(yùn)行的缺陷。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，適用范圍廣，自動(dòng)化程度高的 一種氣象風(fēng)杯轉(zhuǎn)子加熱溫控裝置。為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣解決的一種氣象風(fēng)杯 轉(zhuǎn)子加熱溫控裝置，包括一個(gè)風(fēng)速傳感器，其風(fēng)速傳感器由風(fēng)杯架和金屬支架組成，風(fēng)杯架 與風(fēng)杯連接，本實(shí)用新型的特殊之處在于該加熱溫控裝置的風(fēng)杯架與相連接的金屬支架外 表面上固定連接有加熱片，所述加熱片采用硅膠里面均勻分布加熱絲，硅膠外表面通過(guò)固 定夾連接到金屬支架上，加熱絲兩端的導(dǎo)線(xiàn)與控制電路連接，上述控制裝置分人工控制和 自動(dòng)控制兩種，其自動(dòng)控制電路中的穩(wěn)壓電路的一端與24伏交流電連接，另一端依次分別 與溫度采樣電路、串口通訊、液晶顯示、繼電器連接，溫度采樣電路一端與溫度傳感器連接， 另一端與單片機(jī)連接，串口通訊的一端與計(jì)算機(jī)連接，另一端與單片機(jī)連接，單片機(jī)的另一 端分別與繼電器、液晶顯示連接，繼電器的另一端與加熱片連接，其所述人工控制電路是在 自動(dòng)控制電路的一端通過(guò)開(kāi)關(guān)與220V交流電源連接，另一端與變壓器連接，變壓器另一端 與加熱片連接。上述的固定夾為不銹鋼板或工程塑料板。
3[0006]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，適用范圍廣，自動(dòng)化程度高，控 制板上的單片機(jī)與計(jì)算機(jī)的通信是通過(guò)一個(gè)MAX232E通信片。為了方便跳變閾值的設(shè)定， 控制板上設(shè)置了一片液晶顯示屏，它可實(shí)時(shí)的顯示設(shè)定的跳變閾值和當(dāng)前環(huán)境溫度值。通 過(guò)串口或者按鍵設(shè)定跳變閾值，單片機(jī)實(shí)時(shí)采集環(huán)境溫度，并與跳變閾值相比較，當(dāng)環(huán)境溫 度低于跳變閾值時(shí)，單片機(jī)實(shí)時(shí)控制繼電器吸合；當(dāng)環(huán)境溫度高于跳變閾值時(shí)，單片機(jī)控制 繼電器斷開(kāi)。廣泛用于環(huán)境溫度低于2°C，濕度大于75%的氣象臺(tái)站使用。

圖1為本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)示意框圖；圖2為圖1的電路原理結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為人工控制電路結(jié)意構(gòu)示意框圖；圖4為加熱絲平面結(jié)構(gòu)示圖；圖5為固定夾平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為通過(guò)計(jì)算機(jī)設(shè)置跳變閾值的程序界面圖。
具體實(shí)施方式
附圖為本實(shí)用新型的實(shí)施例。
以下結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明內(nèi)容作進(jìn)一步說(shuō)明圖1、圖3、圖4、圖5所示，一種氣象風(fēng)杯轉(zhuǎn)子的加熱溫控裝置，包括一個(gè)風(fēng)速傳感 器，其風(fēng)速傳感器由風(fēng)杯架和金屬支架組成，風(fēng)杯架與風(fēng)杯連接，本實(shí)用新型的特殊之處在 于該加熱溫控裝置的風(fēng)杯架與相連接的金屬支架外表面上固定連接有加熱片，所述加熱片 采用硅膠里面均勻分布加熱絲，硅膠外表面通過(guò)固定夾連接到金屬支架上，加熱絲兩端的 導(dǎo)線(xiàn)與控制電路連接，上述控制裝置分人工控制和自動(dòng)控制兩種，其自動(dòng)控制電路11中的 穩(wěn)壓電路1的一端與24伏交流電連接，另一端依次分別與溫度采樣電路6、串口通訊8、液 晶顯示9、繼電器7連接，溫度采樣電路6 —端與溫度傳感器3連接，另一端與單片機(jī)4連 接，串口通訊8的一端與計(jì)算機(jī)10連接，另一端與單片機(jī)4連接，單片機(jī)4的另一端分別與 繼電器7、液晶顯示9連接，繼電器7的另一端與加熱片5連接，其所述人工控制電路是在自 動(dòng)控制電路11的一端通過(guò)開(kāi)關(guān)K與220V交流電源連接，另一端與變壓器12連接，變壓器 12另一端與加熱片5連接。上述的固定夾為不銹鋼板或工程塑料板。加熱裝置的結(jié)構(gòu)和性能是由風(fēng)杯的結(jié)構(gòu)所決定的。風(fēng)速傳感器主要由風(fēng)杯架和下 面的金屬支架組成，這兩部分是通過(guò)固定在主軸上的軸承連接在一起的。通常所說(shuō)的風(fēng)杯 被凍死是指軸承因結(jié)冰不能旋轉(zhuǎn)。風(fēng)速傳感器下部的支架一般是鑄鋁結(jié)構(gòu)，具有很好的熱 傳導(dǎo)性，溫控風(fēng)杯防凍儀的加熱裝置主要是給風(fēng)速傳感器下部支架加熱，從而保證旋轉(zhuǎn)部 分不會(huì)因結(jié)冰而凍死。加熱裝置由加熱片和固定夾組成，考慮到絕緣和防水功能，加熱片采 用硅膠里面密布加熱絲的結(jié)構(gòu)，這樣不僅可以絕緣防水，并且可以纏繞在風(fēng)速傳感器的支 架上，便于固定，加熱片采用交流24V供電，功率為40W，加熱片表面的溫度為50°C，這個(gè)溫 度可以保證風(fēng)速傳感器不被凍死，同時(shí)對(duì)設(shè)備也沒(méi)有影響。固定夾用不銹鋼板或工程塑料 板加工而成，可以將加熱片牢固地固定在風(fēng)速傳感器的支架上，加熱裝置通過(guò)固定在風(fēng)桿上的導(dǎo)線(xiàn)與控制裝置相連。溫控電路是整個(gè)系統(tǒng)的核心，溫控精度的高低直接決定著溫控儀性能的好壞，溫 控風(fēng)杯防凍儀的控制電路主要有溫度的檢測(cè)、溫控閾值的設(shè)定以及控制等部分組成。圖2所示是控制板原理圖，24V交流電通過(guò)穩(wěn)壓塊U3后為整個(gè)電路板供電，由電 容C1、C3、電位器R1組成恒流源電路，其中穩(wěn)壓塊U3的1腳并聯(lián)電容C9和電容C6和串聯(lián) 一個(gè)電阻Rll，3腳并聯(lián)電容C4和電容C5，2腳接地，U1為運(yùn)算放大器，由U1、R2、R6、C2、電 位器Rl、R4組成放大電路，將對(duì)鉬電阻R5的采樣信號(hào)放大，放大后的信號(hào)送入U(xiǎn)2單片機(jī) PIC16C924-08/SP (64)，串口 Y1將計(jì)算機(jī)送出的信息通過(guò)通訊芯片U8送入單片機(jī)U2，單片 機(jī)U2將采集到的信息顯示于液晶顯示器RP1上，其中液晶顯示器的15腳串聯(lián)連接一個(gè)電 阻R14，電阻R14另一端與三極管Q1的基極連接，三極管Q1的發(fā)射極連接一個(gè)電阻R18，集 電極連接一個(gè)電阻R17，單片機(jī)U2的9、10腳分別并聯(lián)連接電容C7和電容C8和一個(gè)晶體振 蕩器Y2，1腳串聯(lián)連接一個(gè)電阻R8，5腳節(jié)點(diǎn)上分別串聯(lián)連接一個(gè)電阻R3和電阻R7，3腳與 運(yùn)算放大器U1的7腳連接，21腳依次串聯(lián)連接電阻R10和三極管Q2的基極上，三極管Q2 的集電極連接繼電器K1，繼電器K1旁路上連接一個(gè)二極管D1，單片機(jī)U2將控制信號(hào)送往 繼電器K1上，單片機(jī)U2的11腳分別連接按鈕S1和電阻R9、12腳分別連接按鈕S2和電阻 R10，13腳分別連接按鈕S3和電阻R12，14腳分別連接按鈕S4和電阻R13。該加熱溫控裝置的核心部分是用了一片PIC16F876單片機(jī)。接口部分包括電源接 口(2個(gè))、溫度傳感器接口(4個(gè))、繼電器接口(2個(gè))、控制板與計(jì)算機(jī)通信接口(標(biāo)準(zhǔn) 串口)?？刂瓢逵玫膫鞲衅鞑捎脴?biāo)準(zhǔn)4線(xiàn)制測(cè)溫鉬電阻。跳變閾值的設(shè)定可以通過(guò)兩種方 式一是通過(guò)串口與計(jì)算機(jī)相連接，通過(guò)程序設(shè)定，另一種是通過(guò)板子上的按鍵設(shè)定。系統(tǒng) 工作電源范圍很寬，因?yàn)椴捎昧艘黄?812穩(wěn)壓塊，所以24V15V都行?？刂瓢迳系膯纹?機(jī)與計(jì)算機(jī)的通信是通過(guò)一個(gè)MAX232E通信芯片U8。圖6為計(jì)算機(jī)設(shè)置跳變閾值的程序界面圖，通過(guò)計(jì)算機(jī)設(shè)置跳變閾值的程序界面 如下為了方便跳變閾值的設(shè)定，控制板上設(shè)置了一片液晶顯示屏，它可是實(shí)時(shí)的顯示 設(shè)定的跳變閾值和當(dāng)前環(huán)境溫度值。整個(gè)板子的工作原理是通過(guò)串口或者按鍵設(shè)定跳變閾值，單片機(jī)實(shí)時(shí)采集環(huán)境 溫度，并與跳變閾值相比較，當(dāng)環(huán)境溫度低于跳變閾值時(shí)，單片機(jī)實(shí)時(shí)控制繼電器吸合；當(dāng) 環(huán)境溫度高于跳變閾值時(shí)，單片機(jī)控制繼電器的斷開(kāi)。通過(guò)該界面，可以獲取控制板采集到的環(huán)境溫度值，也可以對(duì)單片機(jī)設(shè)置跳變閾值。電路中采用的熱敏電阻為PTC感溫元件，該元件在0°C時(shí)的電阻值為264 Q，具有 良好的線(xiàn)性，其平均靈敏度達(dá)16 Q/°C左右。其使用溫度范圍是-10°C 50°C，測(cè)控溫精度 為士(0. 2 0. 5) "C。將加熱片固定到風(fēng)杯上，控制盒固定于風(fēng)桿上，然后設(shè)定跳變閾值，當(dāng)環(huán)境溫度低 于跳變閾值時(shí)，控制板就控制繼電器導(dǎo)通，熱片開(kāi)始加熱，當(dāng)環(huán)境溫度高于跳變閾值時(shí)，控 制板就控制繼電器斷開(kāi)，加熱片停止加熱。跳變閾值的設(shè)定可以通過(guò)兩種方式，一種是通過(guò)軟件界面圖6，將閾值輸入“繼電 器動(dòng)作溫度設(shè)定1”，然后點(diǎn)擊“發(fā)送參數(shù)”，完成設(shè)定；另一種方法是通過(guò)控制板上的四個(gè)按鈕，按鈕S1為“取消”，按鈕S2為“確定”，按鈕S3為“ +，，，按鈕S4為“-，，，當(dāng)長(zhǎng)按S3或S4 時(shí)，液晶顯示器RP1會(huì)顯示以前設(shè)定的溫度，通過(guò)連續(xù)按S3或S4可改變跳變閾值，按S1取 消本次設(shè)定，按S2完成本次設(shè)定。
權(quán)利要求一種氣象風(fēng)杯轉(zhuǎn)子的加熱溫控裝置，包括一個(gè)風(fēng)速傳感器，其風(fēng)速傳感器由風(fēng)杯架和金屬支架組成，風(fēng)杯架與風(fēng)杯連接，其特征在于該加熱溫控裝置的風(fēng)杯架相連接的金屬支架外表面上固定連接有加熱片，所述加熱片采用硅膠里面均勻分布加熱絲，硅膠外表面通過(guò)固定夾連接到金屬支架上，加熱絲兩端的導(dǎo)線(xiàn)與控制電路連接，上述控制裝置分人工控制和自動(dòng)控制兩種，其自動(dòng)控制電路(11)中的穩(wěn)壓電路(1)的一端與24伏交流電連接，另一端依次分別與溫度采樣電路(6)、串口通訊(8)、液晶顯示(9)、繼電器(7)連接，溫度采樣電路(6)一端與溫度傳感器(3)連接，另一端與單片機(jī)(4)連接，串口通訊(8)的一端與計(jì)算機(jī)(10)連接，另一端與單片機(jī)(4)連接，單片機(jī)(4)的另一端分別與繼電器(7)、液晶顯示(9)連接，繼電器(7)的另一端與加熱片(5)連接，其所述人工控制是在自動(dòng)控制電路(11)的一端通過(guò)開(kāi)關(guān)(K)與220V交流電源連接，另一端與變壓器(12)連接，變壓器(12)另一端與加熱片(5)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣象風(fēng)杯的加熱溫控裝置，其特征在于上述的固定夾為 不銹鋼板或工程塑料板。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種氣象風(fēng)杯轉(zhuǎn)子的加熱溫控裝置。該加熱溫控裝置風(fēng)杯架的金屬支架外表面上固定連接加熱片，加熱片用硅膠固定加熱絲，加熱絲外表面與固定夾連接，加熱絲兩端導(dǎo)線(xiàn)與控制電路連接，穩(wěn)壓電路一端與交流電連接，另一端依次與溫度采樣電路、串口通訊、液晶顯示、繼電器連接，溫度采樣電路一端與溫度傳感器連接，另一端與單片機(jī)連接，串口通訊一端與計(jì)算機(jī)連接，另一端與單片機(jī)連接，單片機(jī)另一端與繼電器、液晶顯示連接，繼電器另一端與加熱片連接，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，適用范圍廣，自動(dòng)化程度高，功能可靠、控制精度高的特點(diǎn)，廣泛用于環(huán)境溫度低于2℃，濕度大于75％的氣象臺(tái)站使用。
文檔編號(hào)G01P1/00GK201654051SQ200920245599
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2009年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月3日
發(fā)明者劉名, 孟珍, 李成偉, 楊家鋒, 楊艷, 毛鋒, 白水成, 黃增林 申請(qǐng)人:陜西省大氣探測(cè)技術(shù)保障中心