一種用于反射式超聲波測風儀的加熱裝置制造方法
【專利摘要】一種用于反射式超聲波測風儀的加熱裝置，屬于面向環(huán)境要素測量領域。解決了超聲波測風儀在低溫下因超聲波換能器和反射面結(jié)冰導致測風儀整體無法正常工作的問題。本發(fā)明它包括控制電路供電電源、加熱電路供電電源、參考電壓設置電路、比較電路、測溫電路和加熱電路；參考電壓設置電路包括n+2個電阻R4_1和n+2個電阻R4_2，測溫電路包括n+2個電阻R6_1和n+2個電阻R6_2；加熱電路包括n+2個三極管Q7_2和n+2個工業(yè)級加熱陶瓷基片P7_1；參考電壓設置電路向比較電路提供基準電壓，測溫電路向比較電路輸入測量溫度信號，比較電路控制加熱電路進行加熱或停止加熱。本發(fā)明適用于為反射式超聲波測風儀進行加熱。
【專利說明】—種用于反射式超聲波測風儀的加熱裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于面向環(huán)境要素測量領域。

【背景技術】
[0002]隨著風電行業(yè)的蓬勃發(fā)展，對風速/風向測量儀的需求越來越大。相對于機械式風速/風向測量儀，超聲波測風儀具有很多優(yōu)勢，比如:沒有機構(gòu)不易磨損、維護簡單方便、壽命周期內(nèi)測量精度降低不明顯等。但是，大量風資源豐富的地區(qū)冬季較為寒冷平均溫度O攝氏度以下，超聲波測風儀在低溫下，存在因超聲波換能器和反射面結(jié)冰導致測風儀無法正常工作的問題。為了解決該問題，超聲波測風儀必須加裝輔助加熱裝置，而該裝置工作的穩(wěn)定可靠性也直接決定了超聲波測風儀整體的工作效能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是為了解決超聲波測風儀在低溫下因超聲波換能器和反射面結(jié)冰導致測風儀整體無法正常工作的問題，提出了一種用于反射式超聲波測風儀的加熱裝置。
[0004]本發(fā)明所述一種用于反射式超聲波測風儀的加熱裝置，它包括控制電路供電電源
1、加熱電路供電電源2、參考電壓設置電路4、比較電路5、測溫電路6和加熱電路7 ；
[0005]參考電壓設置電路4包括n+2個電阻R4_l和n+2個電阻R4_2，其中，η為正整數(shù)；測溫電路6包括n+2個電阻R6_l和n+2個電阻R6_2 ;加熱電路7包括n+2個三極管Q7_2和n+2個工業(yè)級加熱陶瓷基片P7_l ;每個電阻R4_l和一個電阻R4_2串聯(lián)構(gòu)成n+2條參考電壓支路，且每個支路的電阻R4_l和電阻R4_2之間均引出一條導線連接比較電路5的一個基準電壓信號的輸入端，且n+2條參考電壓支路同時并聯(lián),每個電阻R6_l和一個電阻R6_2串聯(lián)構(gòu)成n+2條測溫支路；且每個支路的電阻R6_l和電阻R6_2之間均引出一條導線連接比較電路5的一個溫度電壓信號的輸入端，所述n+2條測溫支路同時并聯(lián)；
[0006]每個三極管Q7_2的集電極均和一個工業(yè)級加熱陶瓷基片P7_l的一端串聯(lián)構(gòu)成n+2條加熱支路；且每個三極管Q7_2的基極均連接比較電路5的一個信號輸出端，每個三極管Q7_2的發(fā)射極同時連接其余n+1條加熱支路的三極管Q7_2的發(fā)射極，每個工業(yè)級加熱陶瓷基片P7_l的另一端同時連接其余n+1個工業(yè)級加熱陶瓷基片P7_l的另一端。
[0007]本發(fā)明相對于基于處理器的溫控方案，采用分立器件搭建的測溫、溫控和加熱電路具有可靠性高和工作溫度范圍寬(零下55度冷啟動)的特點。本發(fā)明能夠不依賴處理器，獨立工作，便于系統(tǒng)集成和更換維修。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明所述一種用于反射式超聲波測風儀的加熱裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0009]【具體實施方式】一、結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述一種用于反射式超聲波測風儀的加熱裝置，它包括控制電路供電電源1、加熱電路供電電源2、參考電壓設置電路4、比較電路5、測溫電路6和加熱電路7 ；
[0010]參考電壓設置電路4包括n+2個電阻R4_l和n+2個電阻R4_2，其中，η為正整數(shù)；測溫電路6包括n+2個電阻R6_l和n+2個電阻R6_2 ;加熱電路7包括n+2個三極管Q7_2和n+2個工業(yè)級加熱陶瓷基片P7_l ;每個電阻R4_l和一個電阻R4_2串聯(lián)構(gòu)成n+2條參考電壓支路，且每個支路的電阻R4_l和電阻R4_2之間均引出一條導線連接比較電路5的一個基準電壓信號的輸入端，且n+2條參考電壓支路同時并聯(lián),每個電阻R6_l和一個電阻R6_2串聯(lián)構(gòu)成n+2條測溫支路；且每個支路的電阻R6_l和電阻R6_2之間均引出一條導線連接比較電路5的一個溫度電壓信號的輸入端，所述n+2條測溫支路同時并聯(lián)；
[0011]每個三極管Q7_2的集電極均和一個工業(yè)級加熱陶瓷基片P7_l的一端串聯(lián)構(gòu)成n+2條加熱支路；且每個三極管Q7_2的基極均連接比較電路5的一個信號輸出端，每個三極管Q7_2的發(fā)射極同時連接其余n+1條加熱支路的三極管Q7_2的發(fā)射極，每個工業(yè)級加熱陶瓷基片P7_l的另一端同時連接其余n+1個工業(yè)級加熱陶瓷基片P7_l的另一端。
[0012]本實施方式所述控制電路供電電源的電壓值Vl為12V、5伏或3.3伏。
[0013]加熱電路供電電源的電壓值V2為24伏。
[0014]參考電壓設置電路由n+2路獨立的分壓電路構(gòu)成，其中η路為分別為η個超聲波換能器的測溫電路提供基準電壓，多余的2路則為超聲波反射面的測溫電路提供基準電壓。參考電壓設置電路的分壓電路工作原理是根據(jù)兩個分壓電阻的比例輸出基準電壓，以第i路分壓電路為例，所述n+2，輸出的基準電壓大小為Vl.R4_2/R4_2+R4_l，式中電阻R4_2和電阻R4_l分別為分壓電阻R4_2和電阻R4_l的電阻值。
[0015]測溫電路與比較電路整體相連，測溫電路由n+2路獨立的溫度測量電路構(gòu)成，其中η路為分別為η個超聲波換能器測量溫度，多余的2路則為超聲波反射面測量溫度。溫度測量電路工作原理是根據(jù)分壓電阻和熱敏電阻的比例輸出電壓，當溫度變化時熱敏電阻的阻值降低，輸出電壓也會隨之變化。以第i路分壓電路為例，輸出電壓大小為Vl.R6_2/R6_2+R6_l，式中R6_2和R6_l分別為熱敏電阻R6_2和分壓電阻R6_l的電阻值，從中可以看出，隨時溫度升高，R6_2將變小，輸出的溫度電壓也隨之變小。
[0016]比較電路與參考電壓設置電路、測溫電路和加熱電路整體相連，由專門的電壓比較芯片構(gòu)成，當?shù)趇路基準電壓值大于第i路電壓時，比較電路的第i路輸出為O伏；當?shù)趇路基準電壓值小于第i路電壓時，比較電路5的第i路輸出為Vl伏。
[0017]加熱電路與比較電路整體相連，由n+2路獨立的加熱電路組成，其中η路為η個超聲波換能器加熱，其余的2路則為超聲波反射面加熱，防止結(jié)冰。以第i路加熱電路為例，對加熱電路的工作原理進行說明，當比較電路5的第i路輸出為Vl伏時，三極管7_2導通，工業(yè)級加熱陶瓷片7_1在加熱電路供電電源的驅(qū)動下進行加熱，加熱功率為V22/R7_l，其中R7_l為工業(yè)級加熱陶瓷片7_1的電阻值。當比較電路的第i路輸出為O伏時，三極管7_2關閉，工業(yè)級加熱陶瓷片7_1不加熱。
[0018]本發(fā)明采用工業(yè)級陶瓷加熱片與現(xiàn)有采用的無感電阻或電阻絲相比，具有以下特占-
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[0019]1:輕薄，厚度僅為Imm;
[0020]2:耐用、可靠性高、壽命周期長，即使不接散熱片空燒也能堅持很長時間；
[0021]3:電特性是隨溫度增高阻值增大，當測溫電路失效時，加熱電路隨著溫度增高加熱功率減小，避免無限制升溫導致內(nèi)部電路板被烤壞。
[0022]因此本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比不易損壞，且耐用、可靠性高，更適合為反射式超聲波測風儀加熱。
[0023]【具體實施方式】二、本實施方式是對【具體實施方式】一所述的一種用于反射式超聲波測風儀的加熱裝置的進一步說明，電阻R6_l和電阻R6_2分別為分壓電阻和熱敏電阻。
[0024]【具體實施方式】三、本實施方式是對【具體實施方式】為將【具體實施方式】一所述裝置應用到一個有η個超聲波換能器的測風儀的具體實施例；
[0025]測溫電路6由n+2路獨立的溫度測量電路構(gòu)成，其中η路為分別為η個超聲波換能器測量溫度，多余的2路則為超聲波反射面測量溫度。溫度測量電路工作原理是根據(jù)分壓電阻和熱敏電阻的比例輸出電壓，當溫度變化時熱敏電阻的阻值降低，輸出電壓也會隨之變化。以第i路分壓電路為例，輸出電壓大小為Vl.Κ6_2/Κ6_2+Ι?6_1，式中R6_2和R6_l分別為熱敏電阻R6_2和分壓電阻R6_l的電阻值，從中可以看出，隨時溫度升高，R6_i_2將變小，輸出的溫度電壓也隨之變小。對于超聲波換能器而言，熱敏電阻用膠表貼安裝在換能器底部，直接測量換能器本身的溫度。對于超聲波反射面而言，兩個熱敏電阻成對角線用膠表貼安裝在超聲波反射面的背面。對每一路測溫電路而言，電阻隨著溫度降低，輸出的測溫電壓值也隨之降低，并且不會影響到其他路的測溫電路，很好解決超聲波測風儀迎風面和背風面溫度差較大的問題。
[0026]加熱電路由n+2路獨立的加熱電路組成，其中η路為η個超聲波換能器加熱，其余的2路則為超聲波反射面加熱，防止結(jié)冰。以第i路加熱電路為例，對加熱電路的工作原理進行說明，當比較電路的第i路輸出為Vl伏時，三極管管7_2導通，工業(yè)級加熱陶瓷片7_1在加熱電路供電電源的驅(qū)動下進行加熱，加熱功率為V22/R7_l，其中R7_l為工業(yè)級加熱陶瓷片7_1的電阻值。當比較電路的第i路輸出為O伏時，三極管7_2關閉，工業(yè)級加熱陶瓷片7_1不加熱。每一路工業(yè)級加熱陶瓷片和MOS管安裝在所對應超聲波換能器底部的兩偵牝工業(yè)級加熱陶瓷片和三極管共同對其加熱。對于超聲波反射面而言，兩路加熱陶瓷片和三極管呈十字安裝在超聲波反射面的背面。當三極管導通時所對應的一路加熱電路功能開啟，且不會影響到其他路的測溫電路，這能很好解決超聲波測風儀迎風面和背風面溫度差較大的問題。
[0027]參考電壓設置電路由n+2路獨立的分壓電路構(gòu)成，其中η路為分別為η個超聲波換能器的測溫電路提供基準電壓，多余的2路則為超聲波反射面的測溫電路提供基準電壓。參考電壓設置電路4的分壓電路工作原理是根據(jù)兩個分壓電阻的比例輸出基準電壓，以第i路分壓電路為例，輸出的基準電壓大小為Vl.Κ4_2/Κ4_2+ΙΜ_1，式中R4_2和R4_l分別為分壓電阻R4_2和R4_l的電阻值。每一路分壓電路的分壓電阻可以不同，從而輸出不同的電壓，進而配合比較電路實現(xiàn)對每個控溫點設置不同的溫度。
【權(quán)利要求】
1.一種用于反射式超聲波測風儀的加熱裝置，其特征在于，它包括控制電路供電電源(I)、加熱電路供電電源(2)、參考電壓設置電路(4)、比較電路(5)、測溫電路(6)和加熱電路⑵； 參考電壓設置電路⑷包括n+2個電阻R4_l和n+2個電阻R4_2，其中，η為正整數(shù)；測溫電路(6)包括n+2個電阻R6_l和n+2個電阻R6_2 ;加熱電路(7)包括n+2個三極管Q7_2和n+2個工業(yè)級加熱陶瓷基片P7_l ;每個電阻R4_l和一個電阻R4_2串聯(lián)構(gòu)成n+2條參考電壓支路，且每個支路的電阻R4_l和電阻R4_2之間均引出一條導線連接比較電路(5)的一個基準電壓信號的輸入端，且n+2條參考電壓支路同時并聯(lián),每個電阻R6_l和一個電阻R6_2串聯(lián)構(gòu)成n+2條測溫支路；且每個支路的電阻R6_l和電阻R6_2之間均引出一條導線連接比較電路(5)的一個溫度電壓信號的輸入端，所述n+2條測溫支路同時并聯(lián)； 每個三極管Q7_2的集電極均和一個工業(yè)級加熱陶瓷基片P7_l的一端串聯(lián)構(gòu)成n+2條加熱支路；且每個三極管Q7_2的基極均連接比較電路(5)的一個信號輸出端，每個三極管Q7_2的發(fā)射極同時連接其余n+1條加熱支路的三極管Q7_2的發(fā)射極，每個工業(yè)級加熱陶瓷基片P7_l的另一端同時連接其余n+1個工業(yè)級加熱陶瓷基片P7_l的另一端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于反射式超聲波測風儀的加熱裝置，其特征在于，電阻R6_l和電阻R6_2分別為分壓電阻和熱敏電阻。
【文檔編號】H05B3/00GK104202843SQ201410421549
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月25日
【發(fā)明者】董立珉, 劉源, 李鵬飛 申請人:董立珉, 劉源, 李鵬飛