红外光电式雨感器制造技术

本发明专利技术提供了一种利用红外光电技术和雨滴对光线的散射原理自动检测降雨信号的光控式雨感器。其控制电路由红外发射电路１，红外接收电路２、循环扫描电路３、前置放大电路４、选频放大电路５、二级微分放大电路６、整形、放大输出电路７组成。其工作原理是由发射电路的２ＴＲ↓［１］给出放大信号驱动红外发光管２Ｄ↓［２］发射光信号，然后由八个接收管３ＴＲ↓［１］－３ＴＲ↓［８］接收来自发射管发出的光信号，并以循环扫描的方式工作，从而使感雨面积达２０平方厘米以上。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于雨感器，特别是一种利用红外光电技术的光控式雨感器。目前国内外已有技术中所采用的雨感器，是由印制版腐蚀成一对梳型电极而构成。当降雨发生时，雨滴将电极接通，产生降雨信号，当降雨停止后，靠其内设的加热器来蒸发电极表面的水份，直到干燥后才能给出停雨信号。因此它不但反应速度慢，且耗电量也大。另外由于其电极暴露在外面，其表面易集尘、易腐蚀，因此必须经常清洁表面才能保证正常工作。本专利技术的目的是提供一种利用红外光电技术和雨滴对光线的散射原理来自动检测降雨信号的光控式雨感器。本专利技术的技术方案是这样的;该雨感器由红外发射电路1、红外接收电路2、循环扫描电路3、前置放大电路4、选频放大电路5、二级微分放大电路6、整形放大输出电路7、外壳8、防风罩9组成。其解决方案是红外接收电路1由接在电路里的二极管2TR1、2TR2和接在2TR2集电极的红外发射管2D2组成。红外接收电路2由红外接收管3TR1-3TR8和集成块3IC1、3IC2组成的模拟开关电路组成;并在模拟开关电路的输入端接有3IC3、3IC4组成的循环扫描电路3。前置放大电路4由场效应管3TR9组成，3TR9通过3C15与红外接收管3TR8的发射极相连接。在前置放大电路4的输出端经电位器3RV1接有一个高灵敏度集成电路3IC5组成的选频放大电路5，二级微分放大电路6，由2级3IC6组成，其输入端经3C23、3R9接选频放大电路6的输出端。在微放大电路6的输出端，经电容3C26接3IC7组成的整形、放大输出电路7。在雨感器外壳8的上方中心附设有一个碗形防风罩9，并在防风罩9的中心设有一个圆形雨水入口10。本专利技术的优点在于采用了八个红外接收管作为其红外接收电路，并以循环扫描的方式工作，从而增大感应面积。因此它具感雨灵敏度高，性能稳定，反应速度快，抗干扰能力强，使用方便，省电、防尘等优点。下面根据附图对本专利技术的实施例加以说明;附图说明图1为本专利技术的电路原理图;图2为本专利技术的结构示意图;图3为本专利技术的电路方框图;根据图1所示，其电路的工作原理是，输入电流经三端稳压集成块2IC1稳压后，接入由三极管2TR1、2TR2和接在2TR2集电极的红外发射管2D2组成的红外发射电路。其红外光源是由2TR1形成约40KHZ的正弦振荡信号，经三极管2TR2放大后驱动红外发射管2D2产生红外线光。红外接收电路2由红外接收管3TR1-3TR2组成，由这八个接收管接收来自红外发射管2D2发射的光信号，然后由3IC3、3IC4组成的循环扫描电路3，控制由3IC1、3IC2组成的电子模拟开关电路进行工作，使其轮换接收光电信号，以增大感应面积而达到提高灵敏度的目的。在循环扫描电路里，由集成电路3IC4构成一个分频器，并由2TR2集电极产生40KHZ的正弦信号，输入到3IC4的15脚，经3IC4十倍分频后，再由3IC4的11脚输出4KHZ的脉冲信号，送入由3IC3构成的分配器的14脚。此时摸拟开关的导通时间为T＝l/f＝l/4KHZ＝0.25ms，其扫描周期＝8×T＝2ms，已超过了雨滴的降落速度，因此不会漏掉每一个降雨信号。图中接在3IC416脚的电容3C13和接在12脚的电阻3R3起复位作用，使3IC4分频器和3IC3分配器同时处于零状态。接在15脚的3C12是交连电容，连接发射电路的振荡信号，并作为时钟信号。当测小雨时，由于小雨滴的直径仅为0.5mm，它对光电接收管的影响极其微弱，仅有几十uA的电流改变，因此必须降低电路系统的噪声才能测到正确的降雨信号。为此本专利技术采用了场效应管3TR9作为前置放大器，并在其电路里接有由3L1和3C14构成的选频回路，将电路的干扰信号压缩，另外，适当选择3TR9偏值回路里的3R3、3R4、3R5的阻值，使其阻抗匹配而提高输入信号的信噪比。在前置放大器的输出端，经调幅电位器3Rv1、藕合电容3C16接高灵敏度红外接收专用集成电路3IC5，3IC5的输入端7脚经电容3C16与调幅电位器3RV1相连接，由接在3IC5的3脚的3C19和3L2组成谐振回路。此时降雨信号经3IC5选频放大后，使40KHZ的信号获得最大增益。由集成电路3IC5组成的放大器具有选频和峰值检波等功能，它可将40KHZ以外的杂波信号滤掉，从而提高电路抗干扰能力。接在6脚的3R6和3C17起偏值作用，接在2脚的3C18为积分电容。由接在4脚的3C20和3R7组成滤波网络。3IC5的输出1脚经电阻3R9、电容3C23接有二级3IC6，由3IC6组成二级微分放大器，二级微分放大器可提高电路的抗干扰能力。由接在3IC62脚和6脚的3R9-3R12、3C23-3C25改变微分放大电路的增益和带宽，使其能达到即使在小雨直径0.5mm的情况下，也能输出2VPP以上的电平信号。3IC6的输出7脚经3C26与3IC7的2脚相连接。由3IC7组成整形、放大输出电路。3IC7的3脚为门限电压，电压的大小可由电位器3RV2调整，当V2＞V3时，7脚输出高电平，表示有降雨信号发生，反之输出低电平。接在8脚与7的电阻3R4为负载电阻，接在7脚的3C28为交连电容。整个电路经3IC7整形放大后输出给执行单元。根据图2所示，本专利技术由外壳8、碗形防风罩9、雨水入口10、三角形感雨区11、发射单元12、接收单元13、雨水收集器14组成，其碗形防风罩9设在外壳8的上方中心位置，雨水入口10设在防风罩9的底部中心部位。其工作原理为由红外发射单元的发射管发射红外光信号，再由接收单元里的八个光电管排成一字形，使它们构成在同一水平面上的等腰三角形，使雨水入口10与三角形感雨区11中心对应，即当有雨滴穿过光线构成的三角区时，此时由于雨滴的散射作用，使接收管中的电流不断改变，并处于不稳定状态，因此而得到降雨发生信号。当降雨停止时，接收管电流不改变，并且形成稳定电流给出降雨停止信号。降雨过程尤其对毛毛雨而言，雨滴的分布离散性很大，平均每平方厘米的面积不到一滴/每秒钟。因此要想雨感器反应灵敏，必须增大感雨面积。本专利技术在红外接收电路里采用了8个红外光电接收管，并以循环扫描的方式工作，使感雨面积达到20平方厘米以上。本专利技术所设的防风罩具有多种功能，可遮挡太阳光线，防止直射接收器表面产生干扰，可防止风对雨的影响，使落下的雨滴保持垂降落，可防止沙粒进入收集口的机率，避免造成假信号。本专利技术的外型设计为流线形，方向性好，风阻小，不易积水，内壁及发射器和接收器外壳全部黑化处理，可防止杂光反射，避免造成干扰。权利要求1.一种光控式雨感器，由红外发射电路1、红外接收电路2、循环扫描电路3、前置放大电路4、选频放大电路5、二级微分放大电路6、整形放大输出电路7、雨感器外壳8、防风罩9组成，其特征是(1)红外发射电路1由接在电路里的三极管2TR1、2TR2和接在2TR2集电极的红外发射管2D2组成；(2)红外接收电路2由3TR1--3TR8组成的红外接收管，以及由集成块3IC1、3IC2组成有模拟开关电路构成，并在摸拟开关电路的输入端，接有由3IC3、3IC4组成的循环扫描电路3；(3)前置放大电路4由场效应管3TR9组成，3TR9通过3C15与红外接收管3TR8的发射极相连接。在前置放大电路的输出端经电位器3RV1，接有一个高灵敏度集成电路3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光控式雨感器，由红外发射电路１、红外接收电路２、循环扫描电路３、前置放大电路４、选频放大电路５、二级微分放大电路６、整形放大输出电路７、雨感器外壳８、防风罩９组成，其特征是：（１）红外发射电路１由接在电路里的三极管２ＴＲ１、２ＴＲ２和接在２ＴＲ２集电极的红外发射管２Ｄ２组成；（２）红外接收电路２由３ＴＲ１－－３ＴＲ８组成的红外接收管，以及由集成块３ＩＣ１、３ＩＣ２组成有模拟开关电路构成，并在摸拟开关电路的输入端，接有由３ＩＣ３、３ＩＣ４组成的循环扫描电路３；（３）前置放大电路４由场效应管３ＴＲ９组成，３ＴＲ９通过３Ｃ１５与红外接收管３ＴＲ８的发射极相连接。在前置放大电路的输出端经电位器３ＲＶ１，接有一个高灵敏度集成电路３ＩＣ５，由３ＩＣ５组成选频放大电路５；（４）二级微分放大电路６，由二级３ＩＣ６组成，其输入端经３Ｃ２３、３Ｒ９接选频放大电路３ＩＣ５的输出端，在微分放大电路６的输出端经电容３Ｃ２６接３ＩＣ７组成的整形放大输出电路７；（５）在外过８的上方中心附设有一个碗形防风罩９，并在防风罩９的中心设有一个圆形雨水入口１０。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱全志，
申请(专利权)人：国家环境保护局华南环境科学研究所，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]