[发明专利]一种杆状物抗风检测系统

权利要求书

1.一种杆状物抗风检测系统，其特征在于，包括：三轴加速度传感器模块、称重式压力传感器模块、风速传感器模块、单片机控制模块、LCD显示模块和报警模块；所述三轴加速度传感器模块安装在杆状物的顶部，与所述单片机控制模块相连用于将三轴加速度传感器采集到的三轴加速度发送给单片机控制模块并由单片机控制模块计算出杆状物倾角；所述称重式压力传感器模块固定在杆状物的正面，与所述单片机控制模块相连用于将称重式压力传感器采集到的电阻变化发送给单片机控制模块并由单片机控制模块计算出风压；所述风速传感器模块安装在杆状物的中上部，通过槽形光电传感器将获得的风机叶片转速发送给单片机控制模块并由单片机控制模块计算出风速；所述LCD显示模块与所述单片机控制模块相连用于读取所述杆状物倾角、风压及风速并显示；所述报警模块与所述单片机控制模块相连用于当预设杆状物倾角、预设风压或预设风速到达时，启动报警。

2.根据权利要求1所述的杆状物抗风检测系统，其特征在于：所述系统还包括供电模块；所述供电模块与所述单片机控制模块相连用于提供工作电源。

3.根据权利要求1所述的杆状物抗风检测系统，其特征在于：所述系统还包括复位模块；所述复位模块与所述单片机控制模块相连用于复位所述单片机控制模块。

4.根据权利要求1所述的杆状物抗风检测系统，其特征在于：所述由单片机控制模块计算出杆状物倾角的方法为：

通过测得的三轴的加速度分别计算出X、Y、Z三轴与重力加速度的夹角，从而得出系统倾角；如下：

其中，A_X、A_Y、A_Z分别表示重力加速度在X、Y、Z三轴的分量，α、β、γ分别表示系统的倾角值。

5.根据权利要求1所述的杆状物抗风检测系统，其特征在于，所述由单片机控制模块计算出风压的方法为：

其中，U₀表示输出电压即风压，E表示电源电压，K表示应变片的标称灵敏系数，△R₁、△R₂、△R₃和△R₄表示相应的电阻增量，R是等臂情况下的等值电阻，ε₁、ε₂、ε₃和ε₄表示电阻增量相应的轴向应变。

6.根据权利要求1所述的杆状物抗风检测系统，其特征在于，获得风机叶片转速的方法为：

在所述风速传感器模块的马达电机前置轴承上安装风机的叶片，在马达电机的被测旋转轴上安装遮光盘，将槽形光电传感器固定在遮光盘工作的位置上，所述遮光盘的同心圆上均匀分布若干个通光的孔或槽，遮光盘转动一周，光敏元件感光次数与盘的开孔数目相等，因此产生相同数目的脉冲信号；

将脉冲信号通过单片机定时器或计数器计数，定时器T0启动定时；获取定时器T0在预设时间内定时溢出的时间t、中断次数N1及测得的脉冲数m，计算出马达电机转速，即风机叶片转速，如下：

n＝60·m/(N1·t·N)(r/min)

其中，n表示马达电机转速，N表示遮光盘上的通光孔或槽的个数，N1表示定时器T0表示中断次数，m表示定时器T0在规定时间内测得的脉冲数，t表示定时器T0定时溢出的时间。

7.根据权利要求6所述的杆状物抗风检测系统，其特征在于，所述由单片机控制模块计算出风速的方法为：

其中，V表示风速，ω_r是风机叶片角速度，R表示叶片的最大旋转半径，λ表示叶尖速比，n表示风机叶片的转速。

8.根据权利要求1所述的杆状物抗风检测系统，其特征在于：所述三轴加速度传感器的型号为ADXL345，所述三轴加速度传感器的SCL引脚与所述单片机控制模块的一输入引脚相连；所述三轴加速度传感器的SDA引脚与所述单片机控制模块的另一输入引脚相连。

9.根据权利要求1所述的杆状物抗风检测系统，其特征在于：所述称重式压力传感器的型号为HX711，所述称重式压力传感器的SCK引脚与所述单片机控制模块的一输入引脚相连；所述三轴加速度传感器的DT引脚与所述单片机控制模块的另一输入引脚相连。

10.根据权利要求1所述的杆状物抗风检测系统，其特征在于：所述报警模块包括蜂鸣器、第三电阻、第四电阻和第一三极管；所述第三电阻和第四电阻串联于直流电源VCC和第一三极管的基极之间；所述蜂鸣器连接于直流电源VCC和第一三极管的集电极之间；所述第一三极管的发射极接地；所述第三电阻与所述第四电阻的连接点与所述单片机控制模块的一输出引脚相连。