具备光电隔离的自动气象站风传感器防冻控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了具备光电隔离的自动气象站风传感器防冻控制系统，主要由单片机、以及与单片机连接通讯接口电路和光电隔离驱动电路构成，所述通讯接口电路连接有参数采样电路，所述光电隔离驱动电路连接有加热电路；所述由单片机、通讯接口电路和光电隔离驱动电路均连接有电源管理电路；所述通讯接口电路与参数采样电路还设置有指令控制电路。本实用新型专利技术的优点在于：加热电路安装在传感器内部，对风流场不产生影响，没有机械摩擦影响，不影响观测数据准确性。加热电路的预期寿命及周期为2年以上，可以随自动气象站检定周期进行检查维护，同时，电阻加热丝装置具有易换性、易维护性、易维修和价格低廉。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及防冻控制，具体是指具备光电隔离的自动气象站风传感器防冻控制系统。
技术介绍
在气温较低的国家或地区，如芬兰等国家的自动气象站风传感器，多采用功率^ 4W的加热装置，仅考虑温度指标，在气温彡4°C的天气条件下，由自动气象站自动启动加热装置，对风传感器进行加热，融化雨凇和雾凇对风传感器的冻结，但在我国的试点站运行中，效果并不十分理想，因此，解决风传感器雨雾凇冻害问题，仅考虑气温是不全面的。有人对自动气象站风传感器雨雾凇冻害进行了研究，认为风传感器覆冰冻结是温度、湿度、风速等气象条件综合因素的结果，雨雾凇混合积冰出现频率高，对风传感器的冻结时间最长，危害最大，提出严重覆冰的基本条件及特征是温度为_5 (TC，平均风速< 5m/s，空气相对湿 度>80%的冻雨或重雾雪天气。根据以上覆冰的临界条件，以气温、平均风速、相対湿度3个实时气象要素指标，作为风传感器冻结、融化的判断依据设计出了针对风传感器的自动加热控制电路，可防止或消除风传感器的冻结，达到自动气象站风传感器防冻保护的目的。
技术实现思路
本技术的目的在于提供ー种结构简单，控制方式简单、生产成本低的具备光电隔离的自动气象站风传感器防冻控制系统。本技术的实现方案如下具备光电隔离的自动气象站风传感器防冻控制系统，主要由单片机、以及与单片机连接通讯接ロ电路和光电隔离驱动电路构成，所述通讯接ロ电路连接有參数采样电路，所述光电隔离驱动电路连接有加热电路；所述由单片机、通讯接ロ电路和光电隔离驱动电路均连接有电源管理电路；所述通讯接ロ电路与參数采样电路还设置有指令控制电路；所述单片机包括PCO接ロ，所述光电隔离驱动电路包括与单片机的PCO接ロ连接的双向光电耦合器Q2，以及与双向光电耦合器Q2连接的三端双向交流开关Ql，所述三端双向交流开关Ql与加热电路连接。所述双向光电耦合器Q2包括4个引脚，三端双向交流开关Ql包括3个引脚。其中双向光电耦合器Q2的I引脚与单片机的PCO接ロ连接、2引脚连接有接地电阻R4、3引脚与三端双向交流开关Ql的2引脚连接、4引脚与三端双向交流开关Ql的I引脚连接，三端双向交流开关Ql的2引脚和3引脚与加热电路连接。所述双向光电耦合器Q2的3引脚与三端双向交流开关Ql的2引脚之间还连接串联的电阻Rl和电阻R2，所述电阻Rl靠近电阻R2 —端连接有电容Cl，所述电容Cl的另ー端与三端双向交流开关Ql的3引脚连接，且所述三端双向交流并联有电阻R3，所述电阻R3串联有电容C2，且所述电阻R3的与三端双向交流开关Ql的2引脚连接，电容C2与三端双向交流开关Ql的3引脚连接。所述参数采样电路包括气温传感器、风速传感器、湿度传感器。所述指令控制电路包括PC机，所述PC机与通讯接口电路连接。所述通讯接口电路包括通讯线RS232，所述通讯线RS232的DB9端连接有NIH232CP芯片，所述通讯线RS232的另一端与PC机连接，NIH232CP芯片与单片机连接。 所述NIH232CP芯片的V-接口连接有接地电容C3，所述通讯线RS232的DB9端的2号接口与NIH232CP芯片的TlOUT引脚连接，通讯线RS232的DB9端的3号接口与NIH232CP芯片的RlIN引脚连接，所述NIH232CP芯片的Cl+引脚和Cl-引脚连接有电容C4，所述NIH232CP芯片的C2+引脚和C2-引脚连接有电容C5。所述单片机为ATmegaS型单片机。当ATmega8的23脚，即PCO接口输出高电平时，通过限流保护电阻R4的双向光电耦合器上电工作，双向可控硅TRIACI，即三端双向交流开关Ql的栅极被经由R1、R2和双向光电耦合器的信号触发导通，加热电路得电工作；当ATmega8的23脚，即PCO接口输出低 电平时，双向光电耦合器截止，双向可控硅TRIACI，即三端双向交流开关Ql的栅极无触发信号被关断，加热电路断电停止工作。电路中的R3、C2组成阻容吸收单元，可减小可控硅关断时加热电路中感性元件所产生的自感电动势对可控硅的过压冲击。RU Cl组成低通滤波单元，能降低双向光电耦合器误触发对后续电路的影响。同时，双向光电耦合器的使用彻底隔离了强弱电路，避免了大功率器件对单片机的干扰。本技术中，参数采样部分利用自动气象站测量的实时数据，通过自编软件提取自动气象站测量的实时气象要素指标，以温度为-5 0°C，平均风速彡5m/s,空气相对湿度>80%为临界值，确定指令控制电路是否发送指令。当达到设定标准时，通过通讯接口电路给ATmegaS型单片机发出指令，再经过光电隔离驱动电路，控制加热电路启动或停止工作。采用电阻加热丝为风传感器防冻害元件，安置在风传感器内壳轴承套上方。使用交流36V的安全电压作为加热电压，加热功率约为8. 6W，以保证对人体和仪器的安全。当水汽条件不具备凝结时能够停止加热融冻，进而达到节约能源的目的。通讯接口电路因为PC机RS232串口采用的是RS232传输协议，它的高低电平分别为-12V和+12V，与单片机的电平不一致，所以不能将PC机和单片机用电缆直接进行连接，在PC机和单片机之间必须增加一个RS232/TTL电平转换电路，即通讯接口电路，通信接口电路通常选择专用的RS232接口电平转换集成电路，如MAX232、HIN232等，NIH232和MAX232可以直接互换。这里选用HIN232芯片来完成串口接口电路。本技术的优点在于加热电路安装在传感器内部，对风流场不产生影响，没有机械摩擦影响，不影响观测数据准确性。加热电路的预期寿命及周期为2年以上，可以随自动气象站检定周期进行检查维护，同时，电阻加热丝装置具有易换性、易维护性、易维修和价格低廉。附图说明图I为本技术整体结构示意图。图2为通讯接口电路电路图。图3为光电隔离驱动电路电路图。具体实施方式实施例一如图1、2、3所示。具备光电隔离的自动气象站风传感器防冻控制系统，主要由单片机、以及与单片机连接通讯接ロ电路和光电隔离驱动电路构成，所述通讯接ロ电路连接有參数采样电路，所述光电隔离驱动电路连接有加热电路；所述由单片机、通讯接ロ电路和光电隔离驱动电路均连接有电源管理电路；所述通讯接ロ电路与參数采样电路还设置有指令控制电路；所述单片机包括PCO接ロ，所述光电隔离驱动电路包括与单片机的PCO接ロ连接 的双向光电耦合器Q2，以及与双向光电耦合器Q2连接的三端双向交流开关Ql，所述三端双向交流开关Ql与加热电路连接。所述双向光电耦合器Q2包括4个引脚，三端双向交流开关Ql包括3个引脚。其中双向光电耦合器Q2的I引脚与单片机的PCO接ロ连接、2引脚连接有接地电阻R4、3引脚与三端双向交流开关Ql的2引脚连接、4引脚与三端双向交流开关Ql的I引脚连接，三端双向交流开关Ql的2引脚和3引脚与加热电路连接。所述双向光电耦合器Q2的3引脚与三端双向交流开关Ql的2引脚之间还连接串联的电阻Rl和电阻R2，所述电阻Rl靠近电阻R2 —端连接有电容Cl，所述电容Cl的另ー端与三端双向交流开关Ql的3引脚连接，且所述三端双向交流并联有电阻R3，所述电阻R3串联有电容C2，且所述电阻R3的与三端双向交流开关Ql的2引脚连接，电容C2与三端双向交流开关Ql的3引脚连接。所述參数本文档来自技高网...

【技术保护点】
具备光电隔离的自动气象站风传感器防冻控制系统，其特征在于：主要由单片机、以及与单片机连接通讯接口电路和光电隔离驱动电路构成，所述通讯接口电路连接有参数采样电路，所述光电隔离驱动电路连接有加热电路；所述由单片机、通讯接口电路和光电隔离驱动电路均连接有电源管理电路；所述通讯接口电路与参数采样电路还设置有指令控制电路；所述单片机包括PC0接口，所述光电隔离驱动电路包括与单片机的PC0接口连接的双向光电耦合器Q2，以及与双向光电耦合器Q2连接的三端双向交流开关Q1，所述三端双向交流开关Q1与加热电路连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林锋，
申请(专利权)人：四川优的科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：