关于几种风速仪的软件设计与硬件设计的思路
风速仪的设计也可以使用在转速仪上
风速仪种类介绍
目前风速仪有光电式风速仪,磁感式风速仪,热敏式风速仪3种,
光电式风速仪主要是叶轮切割光线,使用光电式传感器进行产生信号,计算出风速
磁感式风速仪与光电式风速仪,大同小异,只是信号发生方式是磁生电
热敏式风速仪主要是在静态空气中给探头加热,然后风吹动气流,给探头降温,产生电压差,利用电压计算风速
软件设计思路
光电与磁感式风速仪
信号经过放大(可选),比较器,生成脉冲波形,使用定时器信号输入捕获功能,进行计时,进而计算出频率,可以使用4个脉冲或者8个脉冲计数,以防止频率过快导致时钟计算间隔过小。
在获取了频率之后,如何获取风速?
- 使用叶轮相关参数计算出风速
相关连接zhihu
- 使用风洞,可调电源,excel,记录风速与频率的对应数据,然后拟合出曲线,进行风速计算
热敏式风速仪
开机之后等待一段时间,给探头加热,获取此时的输入电压 $V_{int}$,然后再计算压差,使用风动计算出风速
补偿:气压补偿,不知道如何进行补偿
硬件设计
光电式风速仪
由于光电式风速仪使用的是光电式传感器,那么使用红外对管就可以作为探头
注意限流电阻大小,叶轮中间两个通孔的间距,在慢速时红外对管的波形幅值可能有0-VCC,但是转速越快,波形幅值越小,需要注意
在探头之后接一个电容,将直流电压改为0v
在电容之后接一个比较器,滤除负压,接入单片机引脚
比较器最好不要使用单片机内部比较器,因为负压会影响ADC采集,
如果需要使用单片机内部电压,推荐使用TL431将比较电压改为2.5v,并且电容后面使用电阻将直流电压改为2.5v
原谅我原理图画的不好
磁感式风速仪
磁感式风速使用磁铁组成霍尔传感器,经过比较直接输入单片机
热敏式风速仪
由于探头没有找到,暂时还没进行设计