一种便携式高精度三维测风仪

摘要

一种便携式高精度三维测风仪，它是由指南针定位装置、三路MEMS气体流量芯片、恒流源电路、多通道A/D采集电路、温湿度测量模块、单片机、液晶显示模块和标准通讯模块组成，指南针定位装置安装于测风仪表面，指示仪器所处的方位；三路MEMS气体流量芯片成三维垂直结构，固定于测风仪表面；恒流源电路连接三路MEMS气体流量芯片，为其提供精确稳定的电流；三路MEMS气体流量芯片的输出送入多通道A/D采集电路；多通道A/D采集电路的输出送入单片机中；温湿度测量模块的输出送入单片机中；单片机的输出连接到液晶显示模块以及标准通讯模块；本发明体积小、重量轻，既实现了宽范围、高精度的风速测量，又大幅度节约了制造成本。

主权项

一种便携式高精度三维测风仪，其特征在于：它是由指南针定位装置、三路MEMS气体流量芯片、恒流源电路、多通道A/D采集电路、温湿度测量模块、单片机、液晶显示模块和标准通讯模块组成，指南针定位装置安装于测风仪表面，指示仪器所处的方位；三路MEMS气体流量芯片成三维垂直结构，固定于测风仪表面；恒流源电路连接三路MEMS气体流量芯片，为其提供精确稳定的电流；三路MEMS气体流量芯片的输出送入多通道A/D采集电路；多通道A/D采集电路的输出送入单片机中；温湿度测量模块的输出送入单片机中；单片机的输出连接到液晶显示模块以及标准通讯模块；所述指南针定位装置，由测风仪上固定位置的标识即正北方向点和一根装在轴上可自由转动的磁针组成，磁针在地磁场的作用下能保持在磁子午线的切线方向上，磁针的北极N指向地理的北极，当用户使用测风仪时，调整测风仪的方向，使得磁针的北极指针N指在风速仪的正北方向点上，从而测风仪正面向北，其本身的方位确定；该固定位置的标识是测风仪表面的圆形黑色标识点，该磁针是按需要选购的市购产品；所述三路气体MEMS流量芯片，由三片MEMS流量芯片构成三维垂直结构，当测风仪正面向北放置时，三片MEMS流量芯片的位置分别为：平行于地平面与磁子午线平行、平行于地平面与磁子午线垂直、垂直于地平面；MEMS流量芯片内部含有微热源，在恒流源电路的作用下保持在一个恒定的温度上，使得该芯片上方的空间形成确定的温度场，当空气以不同的速度流过该芯片时，温度场也将发生不同的变化，则该芯片上的温度传感器即测得此变化，并将所测温度值传递给多通道A/D采集电路；所述恒流源电路，由恒流源芯片、控制线组成。其间关系是：单片机通过控制线对恒流源芯片进行开关控制，从而使得恒流源芯片对MEMS流量芯片内部的微热源进行稳定、精确的加热，能够保持微热源在某一给定温度上；该控制线是单根普通导线；所述多通道A/D采集电路，由模拟开关、精密电压转换电路和A/D转换芯片组成，模拟开关用于通道选择，单片机通过控制模拟开关循环选通三路气体MEMS流量芯片，分时进行数据采集；精密电压转换电路将电源电压转换为A/D转换芯片所需的电源电压，为A/D转换芯片提供精确稳定的参考电压；A/D转换芯片将输入的模拟电压量即温度信号转换为数字量输出，提供给单片机处理。该精密电压转换电路由芯片LT1790BC96及滤波电容组成，其间相互连接；所述温湿度测量模块，由温度传感器DS18B20芯片、湿度传感器DHT11芯片组成，两者之间互相独立，并行工作，输出数据给单片机；其中，温度传感器DS18B20将温度信号转换为数字信号格式，传递到单片机中进行处理；湿度传感器DHT11则将当前湿度值转为数字信号，传递给单片机进行处理，测得当前的温湿度值，用于风速计算时作数据修正，提高风速测量的精确度；所述单片机，为整个电路的处理器，其功能是，控制恒流源电路的通断，选通多通道A/D采集电路，接收A/D转换芯片的输出信号，计算出温度变化曲线所对应的风速值，并接收温湿度测量模块的输出信号，对风速值进行温湿度修正，最后将最终的空间风速矢量值输出给液晶屏和标准通讯模块；所述液晶显示模块，由液晶屏、液晶控制器和排线组成，排线包括数据线、控制信号线，连接单片机与液晶控制器，通过液晶控制器的译码，单片机发送指令及数据控制液晶屏的输出；液晶显示模块，可以实时显示风速变化曲线、温湿度、风向参数，效果清晰、直观；所述标准通讯模块，由GPRS无线模块、USB通讯接口组成，其之间相互独立，并行工作；GPRS无线通讯模块，传输距离远，通讯稳定性高，可实现风速、风向数据的实时、无线传输，以便利地提供数据给测风单位使用；USB通讯接口标准，传输数据稳定、快速，使用便捷。