基于AVR单片机的风向传感器自动校准系统.pdf

第40卷第2期 气象科技 V01．40．No．2 2012年4月 METEOROLOGICALSCIENCEANDTECHNOLOGYApr．2012 基于AVR单片机的风向传感器自动校准系统 边文超 郭瑞宝 韩广鲁 (山东省气象局大气探测技术保障中心，济南250031) 摘要为了实现风向传感器的自动校准，独立研发了基于AVR单片机的校准系统。该设计应用光电检测理论，采 校准，并可以将校准结果打印出证书，最终实现了风向传感器的自动校准。该系统具有低成本、高稳定性、低功耗 等特点，实现了风向传感器校准工作由手动向自动的转变。 关键词 风向传感器ATMEGAl6微控制器光电传感器波形整形 引言 准。ZQZ—TF是输出7位格雷码的格雷码型风向传 现代社会中各行业对自动化水平的要求越来越 感器，而ELl5—2D则是输出0～2．5V电压的电压 高，但一直以来，气象计量部门对风向传感器的校准 型风向传感器。这两种风向传感器的校准过程，都 工作仍停留在人工手动校准阶段，如我国现在对风 是将风向传感器旋转一周，每旋转10。读取一次风 向传感器的校准是采用EB-II型风向校验器，并使向传感器的输出值(一周共读取36次风向传感器的 用自动气象站数据采集器读数的方式进行手动逐点 信息)，将此值与标准值进行比对，若误差在5。以 校准。这种方法虽然原理简单，但是过程复杂、耗时 内，则表明此传感器精度符合实际测试的要求，反之 长、校准效率低，并且其读数受人为操作及判断影响 则表明此传感器的精度已经不符合实际要求，需要 大，所以在很大程度上影响了校准质量及准确性。 将传感器返回原厂检修。本设计中通过检测光电传 目前，国内外还没有风向传感器的自动校准设备投 感器输出的光电信号来实现10。分度的检测，单片 入应用，因此设计能够自动校准风向传感器的系统 机读取的传感器输出信息通过串口送人计算机中显 就显得尤为重要。 示并最终实现校准证书的打印。 为了实现这一目的，作者独立研发了基于AVR 将风向传感器放置在风向校准装置的度盘中 单片机的风向传感器自动校准系统。该系统采用先 央，固定风向标不动，使传感器底座与度盘在电机的 进的AVR单片机作为控制芯片，具有功能强、可靠 带动下同轴同角度旋转，光电传感器每检测到度盘 性高、速度快、功耗低等特点，并且内置10位ADC的一个开槽就采集一次风向传感器数据，采集36次 (可以测量风向传感器的输出电压)，有效地控制了 (度盘旋转一周)，本次校准完成。系统结构框图如 成本。本系统的设计使风向传感器的校准脱离了对 图1所示。 自动气象站数据采集器的依赖，同时，大大提高了风 2硬件设计 向传感器的校准效率和准确度，在风向传感器校准 领域具有极大的推广价值。 系统硬件综述：本系统硬件电路由单片机电路、 脉冲源电路、脉冲信号预处理电路、ZQZ—TF格雷码 1 系统的整体结构及功能描述 读取电路、ELl5—2D输出电压采集电路、串行通信 该设计以AVR单片机和光电传感器为核心， 电路等组成。 作者简介：边文超．男，1968年生，工程师，主要从事气象计量T作，Email：bianwenchao@163．corn 收稿日期：2010年8月9日；定稿日期：2011年9月23日 万方数据 气 象 科 技 第40卷