基于角度傳感器的小型風(fēng)洞的風(fēng)速控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】基于角度傳感器的小型風(fēng)洞的風(fēng)速控制系統(tǒng)，涉及小型風(fēng)洞的風(fēng)速控制領(lǐng)域，解決了用皮托管加微差壓計(jì)測量存在的誤差大的問題。包括主控制器、與主控制器相連的變頻器、與變頻器相連的多翼式離心鼓風(fēng)機(jī)和與其相連的角度傳感器，角度傳感器與主控制器相連；主控制器根據(jù)需要輸出的風(fēng)場強(qiáng)度產(chǎn)生相應(yīng)頻率的PWM調(diào)制波發(fā)送給變頻器并使其產(chǎn)生相應(yīng)頻率的電脈沖信號，多翼式離心鼓風(fēng)機(jī)根據(jù)此電脈沖信號的頻率按相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生相應(yīng)強(qiáng)度的風(fēng)場，角度傳感器采集風(fēng)場強(qiáng)度并將其反饋給主控制器，主控制器比較采集與需要輸出的風(fēng)場強(qiáng)度根據(jù)比較結(jié)果更新或保持PWM調(diào)制波的頻率。本實(shí)用新型具有低風(fēng)速時(shí)測量精確的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】基于角度傳感器的小型風(fēng)洞的風(fēng)速控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及小型風(fēng)洞的風(fēng)速控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于角度傳感器的小型風(fēng)洞的風(fēng)速控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，小型風(fēng)洞中的風(fēng)速測量主要采用皮托管加微差壓計(jì)的方式進(jìn)行測量，風(fēng)通過皮托管時(shí)，皮托管的靜壓孔和總壓孔之間會產(chǎn)生氣壓差，通過微差壓計(jì)測量靜壓孔和總壓孔之間的氣壓差，再通過伯努利方程和能量方程求出風(fēng)速。但是，小型風(fēng)洞作為中間設(shè)備，主要產(chǎn)生低風(fēng)速的風(fēng)場，測量的范圍也是低風(fēng)速，而皮托管在低風(fēng)速階段產(chǎn)生的氣壓差較小，微差壓計(jì)測量小氣壓差時(shí)所產(chǎn)生的誤差較大，因此，上述這種采用皮托管加微差壓計(jì)的方式測量低風(fēng)速時(shí)誤差較大。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]為了解決現(xiàn)有采用皮托管加微差壓計(jì)測量小型風(fēng)洞中的風(fēng)速存在的誤差大的問題，本實(shí)用新型提供一種基于角度傳感器的小型風(fēng)洞的風(fēng)速控制系統(tǒng)。
[0004]本實(shí)用新型為解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下:
[0005]基于角度傳感器的小型風(fēng)洞的風(fēng)速控制系統(tǒng)，包括主控制器、與所述主控制器相連的變頻器、與所述變頻器相連的多翼式離心鼓風(fēng)機(jī)和與所述多翼式離心鼓風(fēng)機(jī)相連的角度傳感器，所述角度傳感器與所述主控制器相連；所述主控制器根據(jù)需要輸出的風(fēng)場強(qiáng)度產(chǎn)生相應(yīng)頻率的PWM調(diào)制波發(fā)送給變頻器，變頻器根據(jù)相應(yīng)頻率的PWM調(diào)制波產(chǎn)生相應(yīng)頻率的電脈沖信號發(fā)送給多翼式離心鼓風(fēng)機(jī)，多翼式離心鼓風(fēng)機(jī)根據(jù)此電脈沖信號的頻率按照相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生相應(yīng)強(qiáng)度的風(fēng)場，角度傳感器采集風(fēng)場強(qiáng)度并將其反饋給主控制器，主控制器將采集的風(fēng)場強(qiáng)度與需要輸出的風(fēng)場強(qiáng)度進(jìn)行比較，再根據(jù)比較結(jié)果更新或保持PWM調(diào)制波的頻率，循環(huán)上述過程，實(shí)現(xiàn)對風(fēng)速的動(dòng)態(tài)控制。
[0006]所述主控制器根據(jù)比較結(jié)果更新或保持PWM調(diào)制波的頻率的具體過程為:當(dāng)采集的風(fēng)場強(qiáng)度與需要輸出的風(fēng)場強(qiáng)度一致時(shí)，主控制器保持前一次的PWM調(diào)制波的頻率發(fā)送給變頻器；當(dāng)采集的風(fēng)場強(qiáng)度與需要輸出的風(fēng)場強(qiáng)度不一致時(shí)，如果采集的風(fēng)場強(qiáng)度大于需要輸出的風(fēng)場強(qiáng)度，則主控制器降低PWM調(diào)制波的頻率發(fā)送給變頻器；如果采集的風(fēng)場強(qiáng)度小于需要輸出的風(fēng)場強(qiáng)度，則主控制器提高PWM調(diào)制波的頻率發(fā)送給變頻器。
[0007]所述主控制器采用可編程的STM32F103RET6芯片，內(nèi)部帶有PWM控制器，可產(chǎn)生頻率可變的PWM調(diào)制波。
[0008]所述變頻器采用型號為EV500系列的變頻器，最大工作電流為5.0A，最大工作電壓為220V，功率為1000W，變頻器自身帶有保護(hù)功能，防止過流燒毀多翼式離心鼓風(fēng)機(jī)。
[0009]所述多翼式離心鼓風(fēng)機(jī)采用型號為JF130的多翼式離心鼓風(fēng)機(jī)，功率為330W，電壓為220V，風(fēng)壓為600Pa，風(fēng)量為720m3/min。
[0010]所述角度傳感器采用型號為ADIS16209的角度傳感器。[0011]發(fā)明原理:角度傳感器固定在一個(gè)擋板上，當(dāng)有風(fēng)吹向擋板時(shí)，擋板就會偏轉(zhuǎn)一定的角度，擋板偏轉(zhuǎn)的角度與風(fēng)的強(qiáng)度成一定的線性關(guān)系，通過角度傳感器可以測量擋板偏轉(zhuǎn)的角度，從而推算出風(fēng)速。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型利用角度傳感器測量出風(fēng)場的強(qiáng)度再反推出風(fēng)速，角度傳感器的測量精度很高，可以達(dá)到0.1°，這樣角度轉(zhuǎn)換為風(fēng)速的分辨率很高，在低風(fēng)速下可以分辨風(fēng)速的微小變化，低風(fēng)速時(shí)給出風(fēng)速的數(shù)值也較為精確可靠。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有低風(fēng)速時(shí)測量精確的優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型的基于角度傳感器的小型風(fēng)洞的風(fēng)速控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為圖1所示的風(fēng)速控制系統(tǒng)的控制流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0016]如圖1所示，本實(shí)用新型的基于角度傳感器的小型風(fēng)洞的風(fēng)速控制系統(tǒng)，由主控制器、變頻器、多翼式離心鼓風(fēng)機(jī)和角度傳感器組成，主控制器與變頻器通過電纜線相連，變頻器與多翼式離心鼓風(fēng)機(jī)通過電纜線相連，多翼式離心鼓風(fēng)機(jī)與角度傳感器通過電纜線相連，角度傳感器與主控制器通過電纜線相連。
[0017]本實(shí)施方式中，主控制器具體采用可編程的STM32F103RET6芯片，通過對STM32F103RET6芯片進(jìn)行編程進(jìn)而實(shí)現(xiàn)其所要實(shí)現(xiàn)的各種功能；主控制器內(nèi)部帶有PWM控制器，可以產(chǎn)生頻率可變的PWM調(diào)制波，控制變頻器產(chǎn)生電脈沖信號。
[0018]本實(shí)施方式中，變頻器具體采用型號為EV500系列的變頻器，最大工作電流為
5.0A，最大工作電壓為220V，功率為1000W，完全可以控制多翼式離心鼓風(fēng)機(jī)按照一定的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)，并接收主控制器產(chǎn)生的PWM調(diào)制波，變頻器自身帶有保護(hù)功能，防止過流燒毀多翼式離心鼓風(fēng)機(jī)。
[0019]本實(shí)施方式中，多翼式離心鼓風(fēng)機(jī)具體采用型號為JF130的多翼式離心鼓風(fēng)機(jī)，功率為330W，電壓為220V，風(fēng)壓為600Pa，風(fēng)量為720m3/min，可以滿足小型風(fēng)洞對風(fēng)場的要求。
[0020]本實(shí)施方式中，角度傳感器具體采用型號為ADIS16209的角度傳感器，用于小型風(fēng)洞的風(fēng)場強(qiáng)度的采集及測量。
[0021]如圖2所示，風(fēng)速控制系統(tǒng)上電初始化，主控制器根據(jù)需要輸出的風(fēng)場強(qiáng)度產(chǎn)生相應(yīng)頻率的PWM調(diào)制波發(fā)送給變頻器，變頻器根據(jù)相應(yīng)的PWM調(diào)制波的頻率產(chǎn)生相應(yīng)頻率的電脈沖信號，并將此電脈沖信號發(fā)送給多翼式離心鼓風(fēng)機(jī)，變頻器通過此電脈沖信號控制多翼式離心鼓風(fēng)機(jī)按照相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)并使多翼式離心鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)強(qiáng)度的風(fēng)場，角度傳感器采集風(fēng)場強(qiáng)度并將采集的風(fēng)場強(qiáng)度反饋給主控制器，主控制器將采集的風(fēng)場強(qiáng)度與需要輸出的風(fēng)場強(qiáng)度進(jìn)行比較，再根據(jù)比較結(jié)果更新或保持PWM調(diào)制波的頻率:當(dāng)采集的風(fēng)場強(qiáng)度與需要輸出的風(fēng)場強(qiáng)度一致時(shí)，主控制器保持前一次的PWM調(diào)制波的頻率發(fā)送給變頻器；當(dāng)采集的風(fēng)場強(qiáng)度與需要輸出的風(fēng)場強(qiáng)度不一致時(shí)，主控制器更新這一次的PWM調(diào)制波的頻率發(fā)送給變頻器，這種情況具體為:如果采集的風(fēng)場強(qiáng)度大于需要輸出的風(fēng)場強(qiáng)度，則主控制器降低PWM調(diào)制波的頻率發(fā)送給變頻器；如果采集的風(fēng)場強(qiáng)度小于需要輸出的風(fēng)場強(qiáng)度，則主控制器提高PWM調(diào)制波的頻率發(fā)送給變頻器，循環(huán)上述過程，實(shí)現(xiàn)對小型風(fēng)洞的風(fēng)速的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。
[0022]本實(shí)施方式中，在風(fēng)速控制系統(tǒng)上電初始化前，將需要輸出的風(fēng)場強(qiáng)度(包括多個(gè)數(shù)值)編程到主控制器中，主控制器根據(jù)需要輸出的風(fēng)場強(qiáng)度的命令進(jìn)行調(diào)用并產(chǎn)生相應(yīng)頻率的PWM調(diào)制波。
[0023]多翼式離心鼓風(fēng)機(jī)在不同的轉(zhuǎn)速下可以產(chǎn)生不同強(qiáng)度的風(fēng)場，可以通過主控制器改變PWM調(diào)制波的頻率，進(jìn)而改變多翼式離心鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速獲得不同強(qiáng)度的風(fēng)場。
[0024]顯然，上述【具體實(shí)施方式】僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本實(shí)用新型創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.基于角度傳感器的小型風(fēng)洞的風(fēng)速控制系統(tǒng)，其特征在于，包括主控制器、與所述主控制器相連的變頻器、與所述變頻器相連的多翼式離心鼓風(fēng)機(jī)和與所述多翼式離心鼓風(fēng)機(jī)相連的角度傳感器，所述角度傳感器與所述主控制器相連；所述主控制器根據(jù)需要輸出的風(fēng)場強(qiáng)度產(chǎn)生相應(yīng)頻率的PWM調(diào)制波發(fā)送給變頻器，變頻器根據(jù)相應(yīng)頻率的PWM調(diào)制波產(chǎn)生相應(yīng)頻率的電脈沖信號發(fā)送給多翼式離心鼓風(fēng)機(jī)，多翼式離心鼓風(fēng)機(jī)根據(jù)此電脈沖信號的頻率按照相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生相應(yīng)強(qiáng)度的風(fēng)場，角度傳感器采集風(fēng)場強(qiáng)度并將其反饋給主控制器，主控制器將采集的風(fēng)場強(qiáng)度與需要輸出的風(fēng)場強(qiáng)度進(jìn)行比較，再根據(jù)比較結(jié)果更新或保持PWM調(diào)制波的頻率，循環(huán)上述過程，實(shí)現(xiàn)對風(fēng)速的動(dòng)態(tài)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于角度傳感器的小型風(fēng)洞的風(fēng)速控制系統(tǒng)，其特征在于，所述主控制器采用可編程的STM32F103RET6芯片，內(nèi)部帶有PWM控制器，可產(chǎn)生頻率可變的PWM調(diào)制波。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于角度傳感器的小型風(fēng)洞的風(fēng)速控制系統(tǒng)，其特征在于，所述變頻器采用型號為EV500系列的變頻器，最大工作電流為5.0A，最大工作電壓為220V，功率為1000W，變頻器自身帶有保護(hù)功能，防止過流燒毀多翼式離心鼓風(fēng)機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于角度傳感器的小型風(fēng)洞的風(fēng)速控制系統(tǒng)，其特征在于，所述多翼式離心鼓風(fēng)機(jī)采用型號為JF130的多翼式離心鼓風(fēng)機(jī)，功率為330W，電壓為220V，風(fēng)壓為600Pa，風(fēng)量為720m3/min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于角度傳感器的小型風(fēng)洞的風(fēng)速控制系統(tǒng)，其特征在于，所述角度傳感器采用型號為ADIS16209的角度傳感器。
【文檔編號】G05D13/62GK203479493SQ201320532802
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】王昆鵬, 李延柱 申請人:長春氣象儀器研究所有限責(zé)任公司