一种适用于小型风洞的智能风速调控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于小型风洞的智能风速调控系统，包括：皮托管，其探头位于风洞中，用于测量风洞中气流的总压和静压，然后发送给智能微差压计；智能微差压计，与皮托管相连接，用于根据皮托管发来的风洞中气流的总压和静压，获得风洞中气流的差压值，然后转换为对应的电流信号并发送给适配电路；适配电路，与智能微差压计相连接，用于将差压值对应的电流信号转换为电压信号，然后发送给微处理器；微处理器，与适配电路相连接；变频器，分别与微处理器和风机相连接，用于接收微处理器发来的控制数据，调节风洞的风速。本发明专利技术能够实时、可靠地对风洞的风速进行调节，提高对风洞风速进行调节的实时性和准确性。

An Intelligent Wind Speed Control System for Small Wind Tunnels

The invention discloses an intelligent wind speed control system suitable for small wind tunnels, including a pitot tube, whose probe is located in the wind tunnel, which is used to measure the total and static pressures of the airflow in the wind tunnel, and then sent to the intelligent differential pressure gauge; an intelligent differential pressure gauge, which is connected with the pitot tube, is used to obtain the differential pressure of the airflow in the wind tunnel according to the total and static pressures of the airflow in the pitot tube. Value, then converted to the corresponding current signal and sent to the adapter circuit; the adapter circuit, connected with the intelligent differential manometer, is used to convert the current signal corresponding to the differential voltage value into the voltage signal, and then sent to the microprocessor; the microprocessor, connected to the adapter circuit; the frequency converter, connected to the microprocessor and the fan respectively, is used to receive the control number sent by the microprocessor. According to this, adjust the wind speed of the wind tunnel. The invention can adjust the wind speed of the wind tunnel in real time and reliably, and improve the real-time performance and accuracy of adjusting the wind speed of the wind tunnel.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于小型风洞的智能风速调控系统
本专利技术涉及风洞试验装置的风速调节
，特别是涉及一种适用于小型风洞的智能风速调控系统。
技术介绍
风洞，是陆地上的“人造天空”，是一种通过人工方式产生并控制气体流速，来模拟飞行器周围或实体周围的气流情况，并可度量气流对物体的作用及物体伴随而生的物理现象的一种管道形状的试验设备。风洞在空气动力学研究与飞机的空气动力学设计中起到了关键作用。许多空气动力学的关键理论是通过许多的风洞试验中得到的。目前，风洞风速调控系统主要包含风速采集与风速控制两大部分，其中，风速采集单元主要依靠微差压计与皮托管(又名“空速管”或“风速管”)的配合得到压差值，然后，风速控制器采集后计算得到风速；风速控制单元主要由风机和变频器组成，用户主要通过手动调节变频器的频率输入值来控制风机的转速，控制风洞洞体内的实时风速，这种手动调节方式，使得用户操作复杂、费时费力，而且风洞内的风速不能实时调节，可是由于电源干扰等因素容易引起风速变化，从而影响试验的测试数据的准确性。因此，目前迫切需要研发出一种技术，其能够实时、可靠地对风洞的风速进行调节，提高对风洞风速进行调节的实时性和准确性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种适用于小型风洞的智能风速调控系统，其能够实时、可靠地对风洞的风速进行调节，提高对风洞风速进行调节的实时性和准确性，有利于推广应用，具有重大的实践意义。为此，本专利技术提供了一种适用于小型风洞的智能风速调控系统，包括皮托管、智能微差压计、适配电路、微处理器、RS485模块和变频器，其中：皮托管，位于风洞中，用于测量风洞中气流的总压和静压，然后发送给智能微差压计；智能微差压计，与皮托管相连接，用于根据皮托管发来的风洞中气流的总压和静压，获得风洞中气流的差压值，然后转换为对应的电流信号并发送给适配电路；适配电路，与智能微差压计相连接，用于将所述智能微差压计发来的差压值对应的电流信号转换为电压信号，然后发送给微处理器；微处理器，与适配电路相连接，用于接收所述差压值对应的电压信号，采集所述差压值，然后根据所述差压值，计算获得风洞中的风速值，并将该风洞中的风速值与预先设定的风速值进行比较计算，计算获得对应的控制数据，以及将该控制数据通过RS485模块发送给变频器；变频器，分别与微处理器和风机相连接，用于接收微处理器发来的控制数据，根据预设的规则，调节控制风机的电源频率，进而调节风洞中的风速大小。其中，所述微处理器，具体用于将该风洞中的风速值与通过LCD触摸屏人为预先设定的风速值进行做差法得到偏差值e(t)，再经过PID算法调节计算，调节计算公式如下：其中e(t)为偏差值，Kp为比例系数，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数；从而计算获得对应的控制数据u(x)，最后将该控制数据u(x)通过RS485模块发送给变频器。其中，所述智能风速调控系统还包括LCD触摸屏和RS232模块；LCD触摸屏，用于接收并显示用户输入的风机转速控制指令，然后发送给RS232模块；RS232模块，与LCD触摸屏相连接，用于将LCD触摸屏发来的风机转速控制指令转发给微处理器；对应地，微处理器，还用于接收所述风机转速控制指令，然后通过过RS485模块发送给变频器，从而控制变频器对应调节风机的转速，进而调节风洞中的风速。其中，所述皮托管的输出端与智能微差压计的输入端相连接；智能微差压计的输出端与适配电路的输入端相连接；适配电路的输出端与微处理器的89引脚相连接；微处理器的119引脚与RS485模块的串行通讯接收端口RXD0端子相连接；微处理器的120引脚与RS485模块的串行通讯发送端口TXD0端子相连接；微处理器的130引脚与RS485模块的串行通讯控制端口D/R端子相连接；RS485模块的RS485总线的A端子与变频器的RS485总线的A端子相连接；RS485模块的RS485总线的B端子与变频器的RS485总线的B端子相连接；微处理器的121引脚与RS232模块的串行通讯发送端口TXD1端子相连接；微处理器的122引脚与RS232模块的串行通讯接收端口RXD1端子相连接；RS232模块的输出端与LCD触摸屏(即液晶显示触摸屏)的输入端相连接。其中，所述皮托管采用L型的不锈钢皮托管。由以上本专利技术提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本专利技术提供了一种适用于小型风洞的智能风速调控系统，其能够实时、可靠地对风洞的风速进行调节，提高对风洞风速进行调节的实时性和准确性，有利于推广应用，具有重大的实践意义。附图说明图1为本专利技术提供的一种适用于小型风洞的智能风速调控系统的结构方框图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。参见图1，本专利技术提供了一种适用于小型风洞的智能风速调控系统，包括皮托管、智能微差压计、适配电路、微处理器、RS485模块和变频器，其中：皮托管，其探头位于风洞中，用于测量风洞中气流的总压和静压，然后发送给智能微差压计；智能微差压计，与皮托管相连接，用于根据皮托管发来的风洞中气流的总压和静压，获得风洞中气流的差压值(即等气流的总压和静压之差)，然后转换为对应的电流信号并发送给适配电路；适配电路，与智能微差压计相连接，用于将所述智能微差压计发来的差压值对应的电流信号转换为电压信号，然后发送给微处理器；微处理器，与适配电路相连接，用于接收所述差压值对应的电压信号，采集所述差压值，然后根据所述差压值，计算获得风洞中的风速值，并将该风洞中的风速值与通过LCD触摸屏人为预先设定的风速值进行比较计算，计算获得对应的控制数据，最后将该控制数据通过RS485模块发送给变频器；具体实现上，所述微处理器，具体用于将该风洞中的风速值与通过LCD触摸屏人为预先设定的风速值进行做差法得到偏差值e(t)，再经过PID算法(比例、积分、微分)调节计算，调节计算公式如下：其中e(t)为偏差值，Kp为比例系数，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数；从而计算获得对应的控制数据u(x)，最后将该控制数据u(x)通过RS485模块发送给变频器。变频器，分别与微处理器和风机相连接，用于接收微处理器发来的控制数据，根据预设的规则，调节控制风机的电源频率，进而调节风洞中的风速大小。因此，本专利技术能够，实现风速的自动调节，提高风洞风速调节的实时性与精确性。需要说明的是，在本专利技术中，所述适配电路能够起到将电流信号转换电压信号的作用，微处理器无法直接对电流信号进行A/D采样，因此需经过适配电路，将智能微差压计的输出端的4～20mA的电流信号转变为0-5V的电压信号。具体实现上，所述适配电路可以为现有的电压电流转换器，或者现有的任意一种能够将电流信号转换为电压信号的电压电流转换电路，在此与现有技术类似，不展开描述。在本专利技术中，具体实现上，微处理器，具体可以根据风洞中气流的差压值，再根据伯努利方程计算获得风洞中的风速值；其中，ΔP为等于通过智能微差压计采集的差压值，ρ为空气密度，V为风速。在本专利技术中，需要说明的是，所述风机安装在风洞中，用于在风洞中形成空气流，风机的转速，直接关系到风洞中的风速大小。在本专利技术中，需要说明的是，所述的小型风洞指的是风速低于100m/s或马赫数在(0-0.3)之间的风洞本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于小型风洞的智能风速调控系统，其特征在于，包括皮托管、智能微差压计、适配电路、微处理器、RS485模块和变频器，其中：皮托管，其探头位于风洞中，用于测量风洞中气流的总压和静压，然后发送给智能微差压计；智能微差压计，与皮托管相连接，用于根据皮托管发来的风洞中气流的总压和静压，获得风洞中气流的差压值，然后转换为对应的电流信号并发送给适配电路；适配电路，与智能微差压计相连接，用于将所述智能微差压计发来的差压值对应的电流信号转换为电压信号，然后发送给微处理器；微处理器，与适配电路相连接，用于接收所述差压值对应的电压信号，采集所述差压值，然后根据所述差压值，计算获得风洞中的风速值，并将该风洞中的风速值与预先设定的风速值进行比较计算，计算获得对应的控制数据，以及将该控制数据通过RS485模块发送给变频器；变频器，分别与微处理器和风机相连接，用于接收微处理器发来的控制数据，根据预设的规则，调节控制风机的电源频率，进而调节风洞中的风速大小。

【技术特征摘要】
1.一种适用于小型风洞的智能风速调控系统，其特征在于，包括皮托管、智能微差压计、适配电路、微处理器、RS485模块和变频器，其中：皮托管，其探头位于风洞中，用于测量风洞中气流的总压和静压，然后发送给智能微差压计；智能微差压计，与皮托管相连接，用于根据皮托管发来的风洞中气流的总压和静压，获得风洞中气流的差压值，然后转换为对应的电流信号并发送给适配电路；适配电路，与智能微差压计相连接，用于将所述智能微差压计发来的差压值对应的电流信号转换为电压信号，然后发送给微处理器；微处理器，与适配电路相连接，用于接收所述差压值对应的电压信号，采集所述差压值，然后根据所述差压值，计算获得风洞中的风速值，并将该风洞中的风速值与预先设定的风速值进行比较计算，计算获得对应的控制数据，以及将该控制数据通过RS485模块发送给变频器；变频器，分别与微处理器和风机相连接，用于接收微处理器发来的控制数据，根据预设的规则，调节控制风机的电源频率，进而调节风洞中的风速大小。2.如权利要求1所述的智能风速调控系统，其特征在于，所述微处理器，具体用于将该风洞中的风速值与通过LCD触摸屏人为预先设定的风速值进行做差法得到偏差值e(t)，再经过PID算法调节计算，调节计算公式如下：其中e(t)为偏差值，Kp为比例系数，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数；从而计算获得对应的控制数据u(x)，最后将该控制数据u(x)通过RS485模块发送给变频器。3.如权利要求1所述的智能风速调控...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐庆坤，杜志强，宋中越，侯泽华，李科衡，
申请(专利权)人：天津中德应用技术大学，
类型：发明
国别省市：天津,12