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一种超声波风速风向仪的制作方法
一种超声波风速风向仪的制作方法
本实用新型涉及一种超声波风速风向仪，它包括超声波传感器、发射驱动电路、液晶显示、信号检测电路、通道控制电路和电源模块，还包括FPGA主芯片，所述通道控制电路包括发射通道控制仪测量时灵敏度低的问题，设计了一种基于超声波时差法的风速测量仪。它借助于alter公司高集成度的FPGA芯片的高速信号处理性能和较高的时钟频率，可以提高对接收信号的采样精度。这种测量仪大大地弥补了传统的机械式风速风向仪的灵敏度低的缺点。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0006]一种超声波风速风向仪，包括超声波传感器、发射驱动电路、液晶显示、信号检测电路、通道控制电路和电源模块，其特征是:还包括FPGA主芯片，所述通道控制电路包括发射通道控制电路和接收通道控制电路，所述超声波传感器包括三对六个，各超声波传感器的控制端经发射通道控制电路、发射驱动电路连接FPGA主芯片的控制端，各超声波传感器的信号输出端经接收通道控制电路、信号检测电路连接FPGA主芯片的信号采集端；电源模块为FPGA主芯片供电，发射驱动电路、信号检测电路、液晶显示与FPGA主芯片连接。
[0007]其中，FPGA主芯片采用EP4CE15F17C8N芯片；所述发射驱动电路采用双极性电压驱动；所述信号检测电路由0P37构成的两级运放电路、TL082构成的二阶带通滤波电路以及LM393构成的比较电路三部分组成。
[0008]FPGA主芯片还经标准RS232串口与上位机通信连接。液晶显示采用12864液晶显示器。超声波传感器型号是FUS200A。
[0009]三对超声波传感器分别沿空间直角坐标系的三个轴放置，沿同一坐标轴相向放置的两个超声波传感器为一对，来对该方向上的风速进行测量。每对沿坐标轴对称放置，即放在坐标轴上，每对两个相向放置，在坐标轴直线上，与坐标轴夹角是O。
[0010]本实用新型具有如下有益效果:
[0011]本实用新型设计采用三对超声波传感器分别对三个方向上风速进行测量，随后经过合成得到该时刻的风速风向值。
[0012]由于本实用新型风速的测量与超声波传播的速度没有关系，所以不需要温度补偿，简化了结构的同时提高了测量的准确度。设计主芯片采用ALTER公司的CYCL0NE4代FPGA，它具有高的时钟频率和扫描频率，因此可得到更高精度的风速风向测量。
【专利附图】
【附图说明】:
[0013]图1是直角坐标系下的风矢量图。
[0014]图2是整体框架图。
[0015]图3是双极性电压驱动电路框架图。
[0016]图4是超声波发射电路。
[0017]图5是信号检测电路。
【具体实施方式】:
[0018]下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明:
[0019]整个系统由三对沿空间直角坐标系的三个坐标轴放置的超声波传感器、FPGA主芯片、发射驱动电路、液晶显示、信号检测电路、通道控制电路和电源模块组成，每对传感器测得该方向上的风速值，由FPGA产生标准200khz的方波信号，同时开始-计时，经过发射驱动电路，输出符合超声波传感器驱动的信号，然后经过发射通道控制电路选择，驱动相应的超声波传感器，由超声波传感器发出超生波信号，同时经由接收通道控制电路使之处于接收状态，信号检测电路接收到信号后，将