基于STM32单片机测风系统的设计

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1、研究与开发基于STM32单片机测风系统的设计陈志洲刘小河田雨聪2(1．北京信息科技大学自动化学院，北京100192；2．北京国电智深控制技术有限公司，北京100085)摘要随着风能大范围的的利用，提高风能的利用率成为研究的重点，而风速风向的准确性对风能的利用起到了关键性的作用。在周围环境较恶劣的地方，超声波测风装置和其他测风方法比较，可以得到较高的测量风能精度，因此它得到了广泛的应用。文中详细介绍了测风的研究方法和超声波测风系统的电路设计。通过实验证明，该设计可以满足工业的设计要求。关键词：测风装置；超声波传感器；驱动电路；STM32TheDesig

2、nofSTM32SystembasedonMcuWindfindingChenZh~houlLiuXiaohelTianYucong2(1．CollegeofAuto，Marion，CollegeofAutomation，BeijingInformationScienceandTechnologyUniversity,Beijing100192；2．BeijingGuodianZhishenControlTechnologyCo．，Ltd，Beijing100085)AbstractWiththeuseofawiderangeofwindenergy

3、,toimprovetheutilizationofwindenergyhasbecomethefocusofthestudy,andtheaccuracyofwindspeedanddirectionofwindenergyplaysakeyrole．Ultrasonicwindmeasurementdevicecanadapttotheharshnaturalenvironmentandcankeepthehighprecisionandwidelyused．Thepaperdescribesindetailtheresearchmethodan

4、dthehardwarecircuitdesignofthemeasuringsystemofthewind，Theexperimentalresultsshowthatthedesignofeachpartcanmeettherequirementsofindustrialdesign．Keywords：windmeasurementdevice；theultrasonicsensor；drivecircuit；STM32传统的机械式测风装置一般是通过旋转某个机1．1涡街法械部件来测量风的特性，由于其长期进行机械运动，涡街法是基于卡门涡街原理，即在

5、流动的流体在大风和雨雪的恶劣自然环境中容易受到腐蚀而导(空气)中放置一根轴线与流向垂直的非流线型组致测量精度的降低，甚至造成损坏，且维护费用高，流体，当流体(空气)沿涡街发生体绕流时，会在同时由于存在机械运动将会导致其有一个相对比较涡街发生体下游产生两列不对称但有规律的交替涡大的起动下限值(起动风速)。超声波测风装置以列，这就是卡门涡街。MCU为控制核心，搭配相应的外围电路，能够可靠通过实验验证，在一定的雷诺数。范围内，涡的测量出风的矢量，并且体积较小，抗外界干扰强，街产生的频率厂与流体平均流速之间存在一定的具有较强的使用寿命，无起动风速I1]。本文

6、介绍了比例关系，即时差法测风的基本原理和电路设计，包括驱动电厂=U(1)路、切换电路和信号处理，最终得到风速的矢量信息。式中，表示流体的平均流速，m／s：Sr表示斯特劳哈尔数。1超声波测风方法测出涡街产生的频率，通过式(1)可测得风速目前国内相对使用较多的超声波测量风矢量的u。但是其上限流速受到介质可压缩性的限制，下方法有：涡街法、多普勒法和时差法。限流速受雷诺数和传感器灵敏度的限制，所以其适2o16年第5期胃蕤礅I31研究与开发用于管道流速的测量。风向：设定正东方向为正方向，西东方向的传播时1．2多普勒测风法间为，东西方向的传播时间为t2，南北方向

7、的传多普勒法是利用光学多普勒原理，多普勒效应播时间为t3，北南方向的传播时间为t4，即即当发射器和接收器之间有相对运动时，接收器的当≤t2，t3≤时接收声频率与发射器的产生频率之差与两者之间的相对速度成正比。当测量时，超声波信号的多普勒=arccos(8)频移为。zxf=一=2Vfsin0／C(2)式中，表示多普勒频移；表示发射信号频率；，tl≥t2，t3≥t4时表示接受信号频率；0表示入射角；C表示超声波信号的传播速度；表示气体流速。由式(2)可知，气体流速与超声波的传播速度=7c+arccos(9)成正比，而超声波的传播速度应该考虑外界环境的影响

8、，所以其应用在测量风速有一定的局限性。1．3时差法测风法~tl>t2，t3