光电耦合浮动电源制造技术

本实用新型专利技术是一种光电耦合浮动电源，属于光电转换技术领域，具体涉及气象仪器测风传感器的供电电源。测风传感器是通过固定在测风传感器外壳２上的空心轴１，及其支撑空心轴旋转的支座９设置在所述的二次仪表上；所述的测风传感器外壳２下面固定着光电印刷电路板３及光电池组４；所述的支座９呈空腔柱体，其上端面固定有发光印刷电路板６及发光二极管群５，其下端外缘固定在二次仪表外壳１２上，其空腔内装有支撑空心轴１旋转的上轴承８及上端盖７和下轴承１０及下端盖１１。本实用新型专利技术要解决的问题是减小测风传感器上不必要的摩擦，取代易损件，延长测风传感器寿命，提高可靠性，改善测量性能。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于光电转换
，具体涉及一种气象仪器测风传感器的供电电源，即光电耦合浮动电源。二
技术介绍
风是矢量，大小由风速表示，方向由风向表示。现有的测量方式有两种一种是风速传感器与风向传感器分开各司其责；另一种则是将两传感器合二为一同时测量同一点上的风速和风向简称测风传感器。 前一种往往用于测不太强的风(0-30m/s)，后一种常用于测强风(大于30m/s)，这是由于强风测量的特殊性所决定的。 目前市场上常见的测强风的测风传感器多数都设计成前面有螺旋桨，后面有单机尾板的流线型形式，螺旋桨在风速作用下旋转测得风速值。整个机身在单机尾板作用下随风向转动测得风向值。在实际测量中由于测风传感器整体是随自然风的风向同步转动，这就给测风传感器带来许多困难。主要是测风速所需的从外部二次仪表引进的供电电源，为避免缠绕一般都采用轴环，滑环，钢丝刷等方法。其实这些方法大同小异，都是电机机刷原理。为使电源形成回路按电机机刷原理该传感器至少有两个带有接触摩擦的机刷。有摩擦就会影响测风传感器的起动风速，而起动风速是测风传感器的一个重要技术指标。再有机刷原理是动态接触因此会使器件易损，可靠性降低，维护保养困难。三
技术实现思路
本技术的目的是提供一种光电耦合浮动电源。该电源与负载可同步转动和二次仪表供电电源无机电连接，减少了摩擦，提高了测风传感器的性能和可靠性。 本技术的技术方案是一种光电耦合浮动电源，包括测风传感器、二次仪表，其特征在于所述的测风传感器通过固定在测风传感器外壳上的空心轴，及其支撑空心轴的支座设置在所述的二次仪表上；所述的测风传感器外壳下面固定有印刷电路板及光电池组；所述的支座呈空腔柱体，其上端面固定着与二次仪表电路相连的发光印刷电路板及发光二极管群，其下端外缘固定在二次仪表外壳上，其空腔内装有支撑空心轴旋转的上轴承及上端盖和下轴承及下端盖。 所述的光电池组由8块组成，呈"回"字形焊装在印刷电路板上，其引出的正、负电极与负载相连。 所述的发光二极管群由20个组成，呈双环形外12个、内8个焊装在印刷电路板上，其引出的的正、负电极与二次仪表中的供电电源相连接。 有益效果本技术采用光电耦合技术形成无机电接触，故减少了接触摩擦，因而大幅度改善了测风传感器的起动风速。传统测风传感器的起动风速一般在1 3m/s。采用本技术技术的测风传感器起动风速可减小到0.6m/s以下。采用本技术技术可简化工艺，减少易损件、降低成本，工作时限延长，维护保养方便。四附图说明图1、光电耦合浮动电源结构示意图； 图2、光电池组分布示意图； 图3、发光二极管分布示意图。 图中标记l-空心轴、2-测风传感器外壳、3-光电印刷电路板、4-光电池组、5-发光二极管群、6_发光印刷电路板、7_上端盖、8_上轴承、9_支座、10-下轴承、11-下端盖、12-二次仪表外壳。五具体实施方式以下结合附图对本技术的实施例作为详细说明 参见图1，一种光电耦合浮动电源，包括测风传感器、二次仪表，其特征在于所述的测风传感器通过固定在测风传感器外壳2上的空心轴1 ，及其支撑空心轴旋转的支座9设置在所述的二次仪表上；所述的测风传感器外壳2下面固定着光电印刷电路板3及光电池组4 ;所述的支座9呈空腔柱体，其上端面固定有发光印刷电路板6及发光二极管群5，其下端外缘固定在二次仪表外壳12上，其空腔内装有支撑空心轴旋转的上轴承8及上端盖7和下轴承10及下端盖11。 参见图2，所述的光电池组4由8块组成，呈"回"字形焊接在印刷电路板3上，其引出的正、负电极与负载相连。 参见图3，所述的发光二极管群5由20个组成，呈双环形，外12个、内8个焊接在印刷电路板6上，其引出的正、负电极与二次仪表中的供电电源相连接。 由电驱动发光二极管群5经光耦合到光电池组4产生光电效应，感应出电动势即为光电耦合浮动电源；此电源是无机电连接的、浮动的、独立的电源；依此构思和结构产生的光电耦合浮动电源可在相关旋转、移动、振动等机构上应用。为了适应不同类型的测风传感器的需要光电池组4中的光电池可根据实际需要增加或减少。光电池组4即可串联连接，也可以并联连接，也可以串联连接和并联连接组合。串联连接能提高输出电压。并联连接能扩大输出电流。串联连接和并联连接组合即能提高输出电压又能扩大输出电流。 发光二极管群5采用并联工作方式，由二次仪表中的直流稳压电源经限流电阻供电。调整限流电阻的大小使每个发光二极管群的电流在额定范围内。由于本技术使用的光电池和对应的发光二极管群数量可增加或减少，所以本技术的体积也相应增大或减少。 工作原理由外电源供电使发光二极管群5发出近红外光束，近红外光束耦合到光电池组4上，由于光电池的光电效应，便在光电池组4上产生电动势，此电动势即成为光电耦合浮动电源。其中空心轴1用不锈钢机械加工成外径为①9的轴，空心是为便于传递风速信号，本空心轴1的上端加工成20mm长的M8标准螺纹与标准件螺帽相匹配紧固在测风传感器外壳2上，标准螺纹下加工一凸台，凸台与螺帽之间可加装不同厚度的垫圈以调整光电池组4与发光二极管群之间的距离，调整范围在1 20mm之间。发光印刷电路板3加工成①50mm圆形，在上面焊接光电池组4。 支座9用不锈钢加工成外径为①60空腔圆柱，上平面钻孔套丝用标准件螺钉紧固发光印刷电路板6。发光印刷电路板6加工成①50mm圆形，在上焊装发光二极管群5。 支座9内与空心轴l相对应的空腔加工上下内凸台以便于镶嵌上端盖7、上轴承 8、下轴承10、下端盖11。 支座9下端外缘用螺钉紧固在二次仪表外壳12上。 空心轴1与安装好的上轴承8、下轴承10动配合支撑起悬浮的测风传感器及紧固 在测风传感器上的光电池组4，这样光电池组4就可以与测风传感器随同外界风向同步转 动。 图2、图3也就是本技术电器元件安装的构造图。以图2所示按"回"字形排 列焊装8块光电池构成光电池组4。光电池组引出的"+ ""-"电极与负载相连。以图3所 示按双环形焊装20个发光二极管组成发光二极管群5。图中"+ ""-"电极经一个限流电阻 接到二次仪表中的供电电源，以使发光二极管群5发出近红外光束。 本技术由8块光电池构成光电池组4，光电池型号为2CR43，尺寸为10 X 10mm， 峰值波长入p二 880nm，转换效率n > 12%。用20支发光二极管构成发光二极管群5，发 光二极管型号为5R3UC，尺寸为①5X8mm，峰值波长Ap = 880nm。 20个发光二极管发出的 近红外光束足以覆盖光电池组4全部。发光二极管每个电流调至10mA。发光二极管群5与 光电池组4之间距离调至5mm。 依上述本技术实测光电耦合浮动电源在输出电流为5mA时，其输出电压为 3. 4V，可满足一般测风传感器的需要。权利要求一种光电耦合浮动电源，包括测风传感器、二次仪表，其特征在于所述的测风传感器通过固定在测风传感器外壳(2)上的空心轴(1)，及其支撑空心轴旋转的支座(9)设置在所述的二次仪表上；所述的测风传感器外壳(2)下面固定着光电印刷电路板(3)及光电池组(4)；所述的支座(9)呈空腔柱体，其上端面固定有发光印刷电路板(6)及发光二极管群(5)，其下端外缘固定在二次仪表外壳(12)上，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电耦合浮动电源，包括测风传感器、二次仪表，其特征在于：所述的测风传感器通过固定在测风传感器外壳（２）上的空心轴（１），及其支撑空心轴旋转的支座（９）设置在所述的二次仪表上；所述的测风传感器外壳（２）下面固定着光电印刷电路板（３）及光电池组（４）；所述的支座（９）呈空腔柱体，其上端面固定有发光印刷电路板（６）及发光二极管群（５），其下端外缘固定在二次仪表外壳（１２）上，其空腔内装有支撑空心轴（１）旋转的上轴承（８）及上端盖（７）和下轴承（１０）及下端盖（１１）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨丹宇，
申请(专利权)人：长春气象仪器研究所，
类型：实用新型
国别省市：82[中国|长春]