一种风速风向传感器主控电路的制作方法

1.本实用新型涉及风速风向检测技术领域，具体涉及一种风速风向传感器主控电路。


背景技术：

2.传统风速计采用螺旋桨或风杯式的机械结构方式，存在机械结构磨损、空气中的污物粘在转轴上，导致精度较差，动态性能较弱。


技术实现要素：

3.本实用新型实施例提供一种风速风向传感器主控电路，能够实现全面测量电子化，有效减少传统风速机械结构固有的物理缺点，保证了风速的精度和动态性能。
4.本实用新型实施例的第一方面提供了一种风速风向传感器主控电路，包括：
5.mems热导流量芯片、微控制器和输出电路，所述mems热导流量芯片与所述微控制器连接；所述微控制器连接所述输出电路；其中，
6.所述mems热导流量芯片，用于检测流量信号，将所述流量信号转换成电压信号；
7.所述微控制器用于调节对所述mems热导流量芯片的加热电压；所述微控制器包括信号放大器和模数转换adc模块，所述信号放大器用于将所述电压信号放大，得到放大后的电压信号；所述adc模块，用于将所述放大后的电压信号转换成数字电压信号；
8.所述输出电路包括第一串行总线接口、第二串行总线接口和电压跟随器，所述第一串行总线接口、所述第二串行总线接口和所述电压跟随器连接所述微控制器，所述电压跟随器用于缓冲和稳定所述数字电压信号。
9.可选地，所述mems热导流量芯片包括第一热电偶、加热器和第二热电偶，其中，所述加热器包括第一加热电阻和第二加热电阻，所述第一加热电阻接地，所述第二加热电阻连接电源电压。
10.可选地，所述主控电路还包括第三电容和第四电容；其中，
11.所述第一热电偶的正极、所述第三电容的第一端与所述微控制器的第一信号引脚连接；
12.所述第二热电偶的正极、所述第三电容的第二端与所述微控制器的第二信号引脚连接；
13.所述第一热电偶的负极、所述第二热电偶的负极、所述第四电容的第一端与所述微控制器的共模电压引脚连接；所述第四电容的第二端接地。
14.可选地，所述主控电路还包括第一电容和第二电容；
15.所述第一电容的第一端和所述微控制器的第一电源电压引脚连接所述电源电压；所述第二电容的第一端连接所述微控制器的充电饱和电压引脚；
16.所述第一电容的第二端、所述第二电容的第二端、所述微控制器的公共电压引脚和模拟电压引脚接地。
17.可选地，所述第二串行总线接口包括第二电源电压引脚、数据线引脚、控制线引脚和第二接地引脚；其中，
18.所述第二电源电压引脚连接电源电压；
19.所述第二接地引脚接地；
20.所述微控制器的信号发送引脚、串行时钟引脚和所述控制线引脚连接；
21.所述微控制器的信号接收引脚和所述数据线引脚连接。
22.可选地，所述第一串行总线接口包括第三电源电压引脚、第一编程时钟输入引脚、第一数据输入输出脚、第三接地引脚；其中，
23.所述第三电源电压引脚连接所述电源电压；
24.所述第一编程时钟输入引脚连接所述微控制器的第二编程时钟输入引脚；
25.所述第一数据输入输出引脚连接所述微控制器的第二连接所述微控制器的第二数据输入输出引脚；所述第三接地引脚接地。
26.可选地，所述输出电路还包括第五电容和第六电容；其中，
27.所述电压跟随器的正极输入端和所述微控制器的第一信号输入输出引脚连接；
28.所述电压跟随器的负极输入端和所述电压跟随器的第一输出端、所述第五电容的第一端连接所述输出电路的信号输出端；所述第五电容的第二端接地；
29.所述电压跟随器的第二输出端和所述第六电容的第一端与所述电源电压连接；所述第六电容的第二端接地；
30.所述电压跟随器的第三输出端接地。
31.实施本实用新型实施例，具有至少如下有益效果：
32.可以看出，通过本实用新型实施例中的风速风向传感器主控电路，包括： mems热导流量芯片、微控制器和输出电路，mems热导流量芯片检测流量信号，将流量信号转换成电压信号；微控制器用于调节对mems热导流量芯片的加热电压；微控制器包括信号放大器和模数转换adc模块，信号放大器用于将电压信号放大，得到放大后的电压信号；adc模块，用于将放大后的电压信号转换成数字电压信号；输出电路包括第一串行总线接口、第二串行总线接口和电压跟随器，第一串行总线接口、第二串行总线接口和电压跟随器连接微控制器，电压跟随器用于缓冲和稳定数字电压信号，能够实现全面测量电子化，有效减少传统风速机械结构固有的物理缺点，保证了风速的精度和动态性能。
附图说明
33.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1为本实用新型实施例提供的一种风速风向传感器主控电路的结构示意图。
具体实施方式
35.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的
实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
36.本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
37.在本实用新型中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本实用新型所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
38.请参阅图1，图1是本实用新型实施例提供的一种风速风向传感器主控电路的结构示意图，本实用新型的一种风速风向传感器主控电路的结构示意图可以包括：mems热导流量芯片f1、微控制器u1和输出电路，所述mems热导流量芯片f1与所述微控制器u1连接；所述微控制器u1连接所述输出电路；其中，
39.所述mems热导流量芯片f1，用于检测流量信号，将所述流量信号转换成电压信号；
40.所述微控制器u1用于调节对所述mems热导流量芯片的加热电压；所述微控制器包括信号放大器和模数转换adc模块，所述信号放大器用于将所述电压信号放大，得到放大后的电压信号；所述adc模块，用于将所述放大后的电压信号转换成数字电压信号；
41.所述输出电路包括第一串行总线接口j1、第二串行总线接口j2和电压跟随器u2，所述第一串行总线接口、所述第二串行总线接口和所述电压跟随器连接所述微控制器，所述电压跟随器用于缓冲和稳定所述数字电压信号。
42.其中，空气对流使热电堆产生微弱的差值，输入到微控制器的差分仪表放大器进行比例放大，微控制器将放大后的数据进行数学运算处理后，再通过外部运放跟随器输出到外部供终端读取。
43.其中，mems热导流量芯片f1产生的信号变化以差分信号进入信号放大器，同相输入可以大幅度提高电路的输入阻抗，减小电路对微弱输入信号的衰减，差分输入可以使电路只对差模信号放大，而对共模输入信号只起跟随作用，使得后级的差模信号与共模信号的共模抑制比cmrr得到提高。放大器使该微弱的差分信号转换成可读的接地参考输出信号。两个输入端共用一个共模电压，差分放大器会抑制共模电压，剩余电压经过放大后，在放大器输出端表现为单端电压。单端电压经过可编程增益放大后输出到adc模块。
44.风速信号经过信号放大器放大成模拟信号，adc模块转化成数字电路可识别的信号，微控制器对信号进行采集，变换，滤波，识别等处理，得到符合需要的信号。
45.风速信号进过信号处理再输出给终端读取。电压跟随器，起到缓冲，隔离，提高带负载能力。输出电压近似输入电压幅度，并对前级电路呈高阻状态，对后级电路呈低阻状态，使得前后级电路近似隔离。
46.可选地，所述mems热式流量芯片f1包括第一热电偶、加热器和第二热电偶，其中，所述加热器包括第一加热电阻htr1和第二加热电阻htr2，所述第一加热电阻接地，所述第二加热电阻连接电源电压。
47.其中，mems热导流量芯片f1作为感应器件，给加热器提供一个稳定电压，加热器会加热绝热基座，热电偶将产生毫伏输出。当通过mems热导流量芯片 f1的介质不流动，热电偶的差分输出电压为零，如果经过mems热导流量芯片 f1表面的介质流动，上游热电偶会被介质冷却，流动的介质经过加热器后，把热量带给下游热电偶，热电偶输出的差分电压信号(下游减去上游)会随介质的流速而变化。
48.可选地，所述主控电路还包括第三电容c3和第四电容c4；其中，
49.所述第一热电偶的正极、所述第三电容c3的第一端与所述微控制器的第一信号引脚连接；
50.所述第二热电偶的正极、所述第三电容c3的第二端与所述微控制器的第二信号引脚连接；
51.所述第一热电偶的负极、所述第二热电偶的负极、所述第四电容c4的第一端与所述微控制器的共模电压引脚vcm连接；所述第四电容c4的第二端接地。
52.可选地，所述主控电路还包括第一电容和第二电容；
53.所述第一电容c1的第一端和所述微控制器的第一电源电压引脚连接所述电源电压；所述第二电容c2的第一端连接所述微控制器的充电饱和电压引脚 voreg；
54.所述第一电容c1的第二端、所述第二电容c2的第二端、所述微控制器的公共电压引脚vss和模拟电压引脚avss接地。
55.可选地，所述第二串行总线接口j2包括第二电源电压引脚、数据线引脚 sda、控制线引脚scl和第二接地引脚；其中，
56.所述第二电源电压引脚连接电源电压vdd；
57.所述第二接地引脚接地；
58.所述微控制器的信号发送引脚、串行时钟引脚和所述控制线引脚连接；
59.所述微控制器的信号接收引脚和所述数据线引脚连接。
60.可选地，所述第一串行总线接口j1包括第三电源电压引脚、第一编程时钟输入引脚、第一数据输入输出脚、第三接地引脚；其中，
61.所述第三电源电压引脚连接所述电源电压vdd；
62.所述第一编程时钟输入引脚连接所述微控制器的第二编程时钟输入引脚；
63.所述第一数据输入输出引脚连接所述微控制器的第二连接所述微控制器的第二数据输入输出引脚；所述第三接地引脚接地。
64.可选地，所述输出电路还包括第五电容c5和第六电容c6；其中，
65.所述电压跟随器u2的正极输入端和所述微控制器的第一信号输入输出引脚连接；
66.所述电压跟随器u2的负极输入端和所述电压跟随器的第一输出端、所述第五电容c5的第一端连接所述输出电路的信号输出端；所述第五电容c5的第二端接地；
67.所述电压跟随器u2的第二输出端和所述第六电容的第一端与所述电源电压连接；所述第六电容的第二端接地；
68.所述电压跟随器u2的第三输出端接地。
69.可以看出，通过本实用新型实施例中的风速风向传感器主控电路，包括： mems热导流量芯片、微控制器和输出电路，mems热导流量芯片检测流量信号，将流量信号转换成电压信号；微控制器用于调节对mems热导流量芯片的加热电压；微控制器包括信号放大器和
模数转换adc模块，信号放大器用于将电压信号放大，得到放大后的电压信号；adc模块，用于将放大后的电压信号转换成数字电压信号；输出电路包括第一串行总线接口、第二串行总线接口和电压跟随器，第一串行总线接口、第二串行总线接口和电压跟随器连接微控制器，电压跟随器用于缓冲和稳定数字电压信号，能够实现全面测量电子化，有效减少传统风速机械结构固有的物理缺点，保证了风速的精度和动态性能。
70.以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。