專利名稱：光控式雨感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于雨感器，特別是一種利用紅外光電技術(shù)的光控式雨感器。
目前國(guó)內(nèi)外已有技術(shù)中所采用的雨感器，是由印制版腐蝕成一對(duì)梳型電極而構(gòu)成。當(dāng)降雨發(fā)生時(shí)，雨滴將電極接通，產(chǎn)生降雨信號(hào)，當(dāng)降雨停止后，靠其內(nèi)設(shè)的加熱器來(lái)蒸發(fā)電極表面的水份，直到干燥后才能給出停雨信號(hào)。因此它不但反應(yīng)速度慢，且耗電量也大。另外由于其電極暴露在外面，其表面易集塵、易腐蝕，因此必須經(jīng)常清潔表面才能保證正常工作。
本發(fā)明的目的是提供一種利用紅外光電技術(shù)和雨滴對(duì)光線的散射原理來(lái)自動(dòng)檢測(cè)降雨信號(hào)的光控式雨感器。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的;該雨感器由紅外發(fā)射電路1、紅外接收電路2、循環(huán)掃描電路3、前置放大電路4、選頻放大電路5、二級(jí)微分放大電路6、整形放大輸出電路7、外殼8、防風(fēng)罩9組成。
其解決方案是紅外接收電路1由接在電路里的二極管2TR1、2TR2和接在2TR2集電極的紅外發(fā)射管2D2組成。紅外接收電路2由紅外接收管3TR1-3TR8和集成塊3IC1、3IC2組成的模擬開(kāi)關(guān)電路組成;并在模擬開(kāi)關(guān)電路的輸入端接有3IC3、3IC4組成的循環(huán)掃描電路3。前置放大電路4由場(chǎng)效應(yīng)管3TR9組成，3TR9通過(guò)3C15與紅外接收管3TR8的發(fā)射極相連接。在前置放大電路4的輸出端經(jīng)電位器3RV1接有一個(gè)高靈敏度集成電路3IC5組成的選頻放大電路5，二級(jí)微分放大電路6，由2級(jí)3IC6組成，其輸入端經(jīng)3C23、3R9接選頻放大電路6的輸出端。在微放大電路6的輸出端，經(jīng)電容3C26接3IC7組成的整形、放大輸出電路7。在雨感器外殼8的上方中心附設(shè)有一個(gè)碗形防風(fēng)罩9，并在防風(fēng)罩9的中心設(shè)有一個(gè)圓形雨水入口10。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于采用了八個(gè)紅外接收管作為其紅外接收電路，并以循環(huán)掃描的方式工作，從而增大感應(yīng)面積。因此它具感雨靈敏度高，性能穩(wěn)定，反應(yīng)速度快，抗干擾能力強(qiáng)，使用方便，省電、防塵等優(yōu)點(diǎn)。
下面根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例加以說(shuō)明;


圖1為本發(fā)明的電路原理圖;
圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3為本發(fā)明的電路方框圖;
根據(jù)圖1所示，其電路的工作原理是，輸入電流經(jīng)三端穩(wěn)壓集成塊2IC1穩(wěn)壓后，接入由三極管2TR1、2TR2和接在2TR2集電極的紅外發(fā)射管2D2組成的紅外發(fā)射電路。其紅外光源是由2TR1形成約40KHZ的正弦振蕩信號(hào)，經(jīng)三極管2TR2放大后驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管2D2產(chǎn)生紅外線光。紅外接收電路2由紅外接收管3TR1-3TR2組成，由這八個(gè)接收管接收來(lái)自紅外發(fā)射管2D2發(fā)射的光信號(hào)，然后由3IC3、3IC4組成的循環(huán)掃描電路3，控制由3IC1、3IC2組成的電子模擬開(kāi)關(guān)電路進(jìn)行工作，使其輪換接收光電信號(hào)，以增大感應(yīng)面積而達(dá)到提高靈敏度的目的。在循環(huán)掃描電路里，由集成電路3IC4構(gòu)成一個(gè)分頻器，并由2TR2集電極產(chǎn)生40KHZ的正弦信號(hào)，輸入到3IC4的15腳，經(jīng)3IC4十倍分頻后，再由3IC4的11腳輸出4KHZ的脈沖信號(hào)，送入由3IC3構(gòu)成的分配器的14腳。此時(shí)摸擬開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間為T＝l/f＝l/4KHZ＝0.25ms，其掃描周期＝8×T＝2ms，已超過(guò)了雨滴的降落速度，因此不會(huì)漏掉每一個(gè)降雨信號(hào)。圖中接在3IC416腳的電容3C13和接在12腳的電阻3R3起復(fù)位作用，使3IC4分頻器和3IC3分配器同時(shí)處于零狀態(tài)。接在15腳的3C12是交連電容，連接發(fā)射電路的振蕩信號(hào)，并作為時(shí)鐘信號(hào)。
當(dāng)測(cè)小雨時(shí)，由于小雨滴的直徑僅為0.5mm，它對(duì)光電接收管的影響極其微弱，僅有幾十uA的電流改變，因此必須降低電路系統(tǒng)的噪聲才能測(cè)到正確的降雨信號(hào)。為此本發(fā)明采用了場(chǎng)效應(yīng)管3TR9作為前置放大器，并在其電路里接有由3L1和3C14構(gòu)成的選頻回路，將電路的干擾信號(hào)壓縮，另外，適當(dāng)選擇3TR9偏值回路里的3R3、3R4、3R5的阻值，使其阻抗匹配而提高輸入信號(hào)的信噪比。在前置放大器的輸出端，經(jīng)調(diào)幅電位器3Rv1、藕合電容3C16接高靈敏度紅外接收專用集成電路3IC5，3IC5的輸入端7腳經(jīng)電容3C16與調(diào)幅電位器3RV1相連接，由接在3IC5的3腳的3C19和3L2組成諧振回路。此時(shí)降雨信號(hào)經(jīng)3IC5選頻放大后，使40KHZ的信號(hào)獲得最大增益。由集成電路3IC5組成的放大器具有選頻和峰值檢波等功能，它可將40KHZ以外的雜波信號(hào)濾掉，從而提高電路抗干擾能力。接在6腳的3R6和3C17起偏值作用，接在2腳的3C18為積分電容。由接在4腳的3C20和3R7組成濾波網(wǎng)絡(luò)。3IC5的輸出1腳經(jīng)電阻3R9、電容3C23接有二級(jí)3IC6，由3IC6組成二級(jí)微分放大器，二級(jí)微分放大器可提高電路的抗干擾能力。由接在3IC62腳和6腳的3R9-3R12、3C23-3C25改變微分放大電路的增益和帶寬，使其能達(dá)到即使在小雨直徑0.5mm的情況下，也能輸出2VPP以上的電平信號(hào)。3IC6的輸出7腳經(jīng)3C26與3IC7的2腳相連接。由3IC7組成整形、放大輸出電路。3IC7的3腳為門限電壓，電壓的大小可由電位器3RV2調(diào)整，當(dāng)V2＞V3時(shí)，7腳輸出高電平，表示有降雨信號(hào)發(fā)生，反之輸出低電平。接在8腳與7的電阻3R4為負(fù)載電阻，接在7腳的3C28為交連電容。整個(gè)電路經(jīng)3IC7整形放大后輸出給執(zhí)行單元。
根據(jù)圖2所示，本發(fā)明由外殼8、碗形防風(fēng)罩9、雨水入口10、三角形感雨區(qū)11、發(fā)射單元12、接收單元13、雨水收集器14組成，其碗形防風(fēng)罩9設(shè)在外殼8的上方中心位置，雨水入口10設(shè)在防風(fēng)罩9的底部中心部位。其工作原理為由紅外發(fā)射單元的發(fā)射管發(fā)射紅外光信號(hào)，再由接收單元里的八個(gè)光電管排成一字形，使它們構(gòu)成在同一水平面上的等腰三角形，使雨水入口10與三角形感雨區(qū)11中心對(duì)應(yīng)，即當(dāng)有雨滴穿過(guò)光線構(gòu)成的三角區(qū)時(shí)，此時(shí)由于雨滴的散射作用，使接收管中的電流不斷改變，并處于不穩(wěn)定狀態(tài)，因此而得到降雨發(fā)生信號(hào)。當(dāng)降雨停止時(shí)，接收管電流不改變，并且形成穩(wěn)定電流給出降雨停止信號(hào)。
降雨過(guò)程尤其對(duì)毛毛雨而言，雨滴的分布離散性很大，平均每平方厘米的面積不到一滴/每秒鐘。因此要想雨感器反應(yīng)靈敏，必須增大感雨面積。本發(fā)明在紅外接收電路里采用了8個(gè)紅外光電接收管，并以循環(huán)掃描的方式工作，使感雨面積達(dá)到20平方厘米以上。
本發(fā)明所設(shè)的防風(fēng)罩具有多種功能，可遮擋太陽(yáng)光線，防止直射接收器表面產(chǎn)生干擾，可防止風(fēng)對(duì)雨的影響，使落下的雨滴保持垂降落，可防止沙粒進(jìn)入收集口的機(jī)率，避免造成假信號(hào)。本發(fā)明的外型設(shè)計(jì)為流線形，方向性好，風(fēng)阻小，不易積水，內(nèi)壁及發(fā)射器和接收器外殼全部黑化處理，可防止雜光反射，避免造成干擾。
權(quán)利要求
1.一種光控式雨感器，由紅外發(fā)射電路1、紅外接收電路2、循環(huán)掃描電路3、前置放大電路4、選頻放大電路5、二級(jí)微分放大電路6、整形放大輸出電路7、雨感器外殼8、防風(fēng)罩9組成，其特征是(1)紅外發(fā)射電路1由接在電路里的三極管2TR1、2TR2和接在2TR2集電極的紅外發(fā)射管2D2組成；(2)紅外接收電路2由3TR1--3TR8組成的紅外接收管，以及由集成塊3IC1、3IC2組成有模擬開(kāi)關(guān)電路構(gòu)成，并在摸擬開(kāi)關(guān)電路的輸入端，接有由3IC3、3IC4組成的循環(huán)掃描電路3；(3)前置放大電路4由場(chǎng)效應(yīng)管3TR9組成，3TR9通過(guò)3C15與紅外接收管3TR8的發(fā)射極相連接。在前置放大電路的輸出端經(jīng)電位器3RV1，接有一個(gè)高靈敏度集成電路3IC5，由3IC5組成選頻放大電路5；(4)二級(jí)微分放大電路6，由二級(jí)3IC6組成，其輸入端經(jīng)3C23、3R9接選頻放大電路3IC5的輸出端，在微分放大電路6的輸出端經(jīng)電容3C26接3IC7組成的整形放大輸出電路7；(5)在外過(guò)8的上方中心附設(shè)有一個(gè)碗形防風(fēng)罩9，并在防風(fēng)罩9的中心設(shè)有一個(gè)圓形雨水入口10。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種利用紅外光電技術(shù)和雨滴對(duì)光線的散射原理自動(dòng)檢測(cè)降雨信號(hào)的光控式雨感器。其控制電路由紅外發(fā)射電路1，紅外接收電路2、循環(huán)掃描電路3、前置放大電路4、選頻放大電路5、二級(jí)微分放大電路6、整形、放大輸出電路7組成。其工作原理是由發(fā)射電路的2TR
文檔編號(hào)G01W1/00GK1066731SQ9111264
公開(kāi)日1992年12月2日 申請(qǐng)日期1991年12月28日 優(yōu)先權(quán)日1991年12月28日
發(fā)明者朱全志 申請(qǐng)人:國(guó)家環(huán)境保護(hù)局華南環(huán)境科學(xué)研究所