一种风洞物体控制装置的制作方法

本实用新型涉及风洞试验领域，特别涉及一种风洞物体控制装置。

背景技术：

风洞，是指在一个管道内，用动力设备驱动一股速度可控的气流，用以对模型进行空气动力实验的一种设备。随着工业空气动力学的发展，风洞在交通运输、房屋建筑、仪器检测、风能利用和环境保护等部门中也得到越来越广泛的应用。

本实用新型的方案便是针对现有风洞物体控制装置进行的改进。

技术实现要素：

为了克服现有技术中的不足，本实用新型提供一种风洞物体控制装置，具有结构简单、操作方便、测量精准等特点。

为了达到上述实用新型目的，解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种风洞物体控制装置，包括风管、连接部、风机、受控物体、单片机、超声波测距传感器和风机驱动电路，其中：

所述风机设置于所述风管的底部，并通过所述连接部实现与所述风管的密封连接，所述风管、连接部和风机组成一简易风洞；

所述受控物体放置于所述风管内；

所述超声波测距传感器设置于所述风管的顶端，并与所述单片机的输入端连接，用于监测所述受控物体的位置高度并将所测得的高度数据传送到所述单片机；

所述风机驱动电路的输入端与所述单片机的输出端连接，输出端与所述风机连接，用于接收所述单片机根据控制要求对所述超声波测距传感器传送的高度数据进行计算后输出的PWM控制信号，并控制所述风机的转速进而控制所述受控物体的运行状态，使其达到控制要求。

进一步的，所述超声波测距传感器与所述风管的顶端预留一定高度，用于方便取放所述受控物体。

进一步的，还包括按键电路，所述按键电路与所述单片机的输入端连接，用于按照控制要求设置参数及设置所述受控物体的悬浮高度及运行方式。

进一步的，还包括液晶显示电路，所述液晶显示电路与所述单片机的输出端连接，用于实时显示所述受控物体的高度、维持状态的计时、运行的模式及设置的参数值。

优选的，所述液晶显示电路采用LCD12864型点阵图形液晶显示模块。

进一步的，所述风管底部设置有格栅，用于防止所述受控物体落入所述连接部中。

优选的，所述风管采用透明亚克力圆管，所述风管上标注有刻度，便于从外部观察管内所述受控物体的运行位置和运行状态。

优选的，所述风机采用直流可调速风机。

优选的，所述风机采用两级风机串联的连接方式进行连接，用于集中风向并增大风力。

优选的，所述风机驱动电路采用L298型驱动芯片。

优选的，所述超声波测距传感器采用HC-SR04型超声波测距模块。

优选的，所述单片机采用STC12C5A60S2型单片机。

本实用新型由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

本实用新型提供一种风洞物体控制装置，以STC12C5A60S2单片机为核心控制器件，制作一种简易风洞，实现物体的悬浮控制和特定运动的控制装置。其中，风管，连接部和可调速风机组成一个简易风洞，受控物体在风洞内，超声波传感器在风洞顶端用于监测受控物体的位置高度。超声波测距传感器将所测得的数据送到单片机，单片机根据控制要求进行计算后，输出PWM控制信号，对风机驱动电路的输出信号大小进行控制，即可改变风机风速的大小，从而实现对受控物体的位置与运行控制。同时，液晶显示屏上显示受控物体的实时高度及受控物体维持状态的计时，显示受控物体运行的模式和设置的参数值。此外，本装置还有4个控制按键，可对不同的控制要求进行操作，用于设置控制要求参数、受控物体悬浮高度、运行方式。本风洞物体控制装置具有结构简单、操作方便、测量精准等特点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：

图1是本实用新型一种风洞物体控制装置的装置实物图；

图2是本实用新型一种风洞物体控制装置中的系统框图；

图3是本实用新型一种风洞物体控制装置中的单片机的电路示意图；

图4是本实用新型一种风洞物体控制装置中的超声波测距传感器的电路示意图；

图5是本实用新型一种风洞物体控制装置中的风机驱动电路的电路示意图；

图6是本实用新型一种风洞物体控制装置中的按键电路的电路示意图；

图7是本实用新型一种风洞物体控制装置中的液晶显示电路的电路示意图。

【主要符号说明】

1-风管；

2-连接部；

3-风机；

4-受控物体；

5-超声波测距传感器；

6-按键电路；

7-单片机；

8-液晶显示电路；

9-风机驱动电路。

具体实施方式

以下将结合本实用新型的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本实用新型的一部分实例，并不是全部的实例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

如图1和2所示，本实用新型公开了一种风洞物体控制装置，包括风管1、连接部2、风机3、受控物体4、单片机7、超声波测距传感器5和风机驱动电路9，其中：

所述风机3设置于所述风管1的底部，并通过所述连接部2实现与所述风管1的密封连接，所述风管1、连接部2和风机3组成一简易风洞；

所述受控物体4放置于所述风管1内；

所述超声波测距传感器5设置于所述风管1的顶端，并与所述单片机7的输入端连接，用于监测所述受控物体4的位置高度并将所测得的高度数据传送到所述单片机7；

所述风机驱动电路9的输入端与所述单片机7的输出端连接，输出端与所述风机3连接，用于接收所述单片机7根据控制要求对所述超声波测距传感器5传送的高度数据进行计算后输出的PWM控制信号，并控制所述风机3的转速进而控制所述受控物体4的运行状态，使其达到控制要求。

进一步的，所述超声波测距传感器5与所述风管1的顶端预留一定高度，用于方便取放所述受控物体4。

进一步的，所述风管1底部设置有格栅(未图示)，用于防止所述受控物体4落入所述连接部2中。

优选的，所述风管1采用透明亚克力圆管，所述风管1上标注有刻度，便于从外部观察管内所述受控物体4的运行位置和运行状态。

优选的，所述风机3采用直流可调速风机。所述风机3采用两级风机串联的连接方式进行连接，用于集中风向并增大风力。

如图3所示，所述单片机7采用STC12C5A60S2型单片机。

如图4所示，所述超声波测距传感器5采用HC-SR04型超声波测距模块。该模块可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能，测距精度可达高到3mm。模块包括超声波发射器、接收器与控制电路，它的感应角度不大于15°，可以减少了很大部分可能存在的角度干扰问题。超声波测距模块具有性能稳定，测度距离精确，模块高精度，盲区小等特点。基本工作原理：采用IO口TRIG触发测距，给至少10us的高电平信号；模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回；有信号返回，通过IO口ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。测试距离＝(高电平时间*声速(340M/S))/2。其中VCC供5V电源，GND为地线，TRIG触发控制信号输入，ECHO回响信号输出等四支线。HC-SR04超声波集成模块中，ECHO脚连接所述单片机7的P32脚，Trig脚连接所述单片机7的P33脚。

通过超声波发射装置发出超声波，根据接收器接到超声波时的时间差确定距离。这种测距方法比其它定位技术超声波定位技术成本低，制作容易，精度高，测量范围大等优点，适用范围相当广泛，非常适合于短距离测量定位，但不适宜对较小物体的测距。

如图5所示，所述风机驱动电路9采用L298型驱动芯片，后面连接所述风机3。L298的输入控制端IN1/IN2连接所述单片机7的P30、P31口。所述单片机7在P30、P31口输出脉宽调制信号PWM，进而控制所述风机3的转速，实现对受控物体4的高度和运行位置的控制。

如图6所示，所述风洞物体控制装置还包括按键电路6，所述按键电路6与所述单片机7的输入端连接，用于按照控制要求设置参数及设置所述受控物体4的悬浮高度及运行方式。具体的，图6为控制按键电路，K1为控制模式按键，K2为数值增加按键，K3为数值减少按键，K4为确认按键。K1与所述单片机7的P10脚连接，K2与所述单片机7的P11脚连接，K3与所述单片机7的P12脚连接，K4与所述单片机7的P13脚连接。K1按键进行控制模式设置，包括如下模式：

模式一：受控物体4悬浮于某一设定高度位置，上下波动不超过±1cm，受控物体4在某一个位置悬浮停留时间可以设定；

模式二：受控物体4在某一高度区间的上下运动，受控物体4置于圆管底部，启动后30秒内控制受控物体4向上到达AB段并维持一定的时间，再向下到达CD段并维持一定的时间，如此上下往返运动。

另该控制装置有自动保护模式：

所述风机3停止时将受控物体4从A端放入风洞，所述受控物体4进入风洞后系统自动启动，控制受控物体4的下落不超过D点，然后维持在BC段。

受控物体4置于圆管底部，启动后5秒内控制受控物体4向上到达圆管顶部处A端，且不跳离。

上述所有模式中的高度和时间数值可通过K2、K3、K4按键进行设置。

如图7所示，所述风洞物体控制装置还包括液晶显示电路8，所述液晶显示电路8与所述单片机7的输出端连接，用于实时显示所述受控物体4的高度、维持状态的计时、运行的模式及设置的参数值。优选的，所述液晶显示电路8采用LCD12864型点阵图形液晶显示模块，可以显示常见的中文字符、数字和符号。该显示电路可显示当前工作模式，实时显示受控物体的高度位置及受控物体维持状态的计时。LCD的DB0-BD7连接到所述单片机7的P00-P07脚，CS1、CS2连接所述单片机7的P20、P21脚，RS、RW和E脚连接所述单片机7的P22、P23和P24脚。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。