王亮 董彥芬

【摘要】本文設(shè)計了一款基于熱差壓原理雙向風(fēng)速智能傳感器。該傳感器不僅具有風(fēng)速測量的功能，同時還具有風(fēng)向識別的功能，識別精度可達0.1m/s，可以在風(fēng)向發(fā)生突變的時候進行聲光報警，將和風(fēng)有關(guān)的參數(shù)傳到地面監(jiān)控室，便于工作人員實時了解井下風(fēng)流的狀態(tài)，量程在0～15m/s，適用范圍非常廣泛。

【關(guān)鍵字】差壓；雙向；智能；風(fēng)速

井下常見的災(zāi)害是瓦斯災(zāi)害，瓦斯災(zāi)害發(fā)生的時候會對井下環(huán)境產(chǎn)生諸多影響，其中使得風(fēng)向逆轉(zhuǎn)就是一種表現(xiàn)。為了遏制瓦斯突出的能量，已經(jīng)有許多科研單位研制出防逆風(fēng)裝置。防逆風(fēng)裝置的一個重要前提是要能識別出風(fēng)向，所以本設(shè)計在瓦斯突出防逆風(fēng)裝備中有重要的作用。雙向風(fēng)速傳感器在井下的使用，為作業(yè)人員的安全多提供了一份保障。

1、傳感器原理

SDP1108-w7是Sensirion公司推出的一款新產(chǎn)品，它的正量程是0～500Pa，反向量程是-200～0Pa，輸出電壓為0.225V ～4V，零點漂移時+0.1Pa，年漂移量是+0.1Pa，常溫漂移極小僅為+0.1Pa，反映較快，對氣流非常敏感。它的工作原理如圖1

圖1

2、系統(tǒng)總體設(shè)計

風(fēng)速傳感器的系統(tǒng)框圖如圖2。由圖2可知，本設(shè)計包括以下幾部分：差壓傳感器可以將感受到的風(fēng)的大小轉(zhuǎn)換為電信號；電信號經(jīng)過信號處理電路轉(zhuǎn)換為主芯片能處理的電信號；聲光報警用于滿足傳感器報警條件時報警輸出；紅外接收用于接收遙控器發(fā)來的調(diào)試信號；485總線輸出用于和采集分站通信，增強主機采集信號的能力；頻率輸出采用標(biāo)準(zhǔn)200～1000Hz輸出，風(fēng)速信息通過頻率信號傳送給主機；溫度補償采用單片機內(nèi)部溫度傳感器對風(fēng)速信號進行補償，增強傳感器的適應(yīng)能力；為了保證傳感器掉電重要的數(shù)據(jù)不丟失，采用單片機內(nèi)部Flash存儲；看門狗部分則增強傳感器昂干擾能力。

圖2

3、系統(tǒng)程序設(shè)計

軟件設(shè)計如圖3。由圖3可知，軟件設(shè)計部分包括參數(shù)初始化、傳感器自檢、紅外接收、調(diào)試查詢、功能鍵處理、風(fēng)速轉(zhuǎn)換及風(fēng)速風(fēng)向顯示。參數(shù)初始化包括了普通參數(shù)的設(shè)置及重要數(shù)據(jù)等分讀取保證顯示數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；傳感器自檢是為了向使用人員展現(xiàn)傳感器的功能菜單，告訴作業(yè)人員儀表是否正常工作；紅外接收用于等待接收遙控器按鍵狀態(tài)；當(dāng)接收到遙控器發(fā)來的需要調(diào)試傳感器的命令時，才可以對傳感器相關(guān)參數(shù)進行修改；零點調(diào)節(jié)、精度調(diào)節(jié)、報警點設(shè)置、地址設(shè)置、溫度標(biāo)調(diào)分別對應(yīng)不同的功能號，根據(jù)不同的功能號進行對應(yīng)的調(diào)試操作；報警設(shè)置分為上限報警和下限報警，在上下限范圍內(nèi)，儀表正常顯示，在范圍之外則聲光報警；地址設(shè)置的目的避免總線通信沖突使用；當(dāng)溫度標(biāo)調(diào)之后，儀表自身會自適應(yīng)環(huán)境的溫度，進一步減小環(huán)境溫度對儀表的影響；當(dāng)風(fēng)向按照儀表指示箭頭相反運動的時候，儀表數(shù)碼會顯示“一”，表示風(fēng)向和預(yù)設(shè)的方向相反，同時進行聲光報警。

4、實驗數(shù)據(jù)

部分試驗結(jié)果見表1，通過各測試點試驗，發(fā)現(xiàn)基本誤差能控制在+0.2m/s，說明該傳感器有很好的溫度特性，同時具有防潮、防堵性能，很適合井下推廣使用。

儀表的實驗數(shù)據(jù)如表一：

參考文獻

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