风电场风速风向采集及无线通信系统研究_4_2数据采集模块设计_31_

- 22 -液晶屏保护膜

数据采集模块由3个ZigBee 终端设备模块构成，用于对风电场的风速风向数据进行实时采集，其硬件结构如图4-5所示。

图4-5 数据采集模块硬件结构图

Fig. 4-5 The hardware diagram of data collection module

4.2.1 风速变送器电路设计

风速传感器为脉冲式传感器，其工作原理如图4-6所示，其中红外发射管D3采用Vishay 公司生产的940nm 波长的发射器VSMB1940X01，光敏三极管Q1采用Vishay 公司生产的TEMT7100X01型光敏三极管，其光电流高达450μA ，光谱灵敏度范围为750nm~1010nm ，具有1nA 的暗电流和±60°的半灵敏度角，封装的环氧树脂镜片可过滤可见光。P1.2为MSP430的定时器捕获输入口，通过定时器捕获与风速成正比的脉冲数，即可测出风速值。

图4-6 风速传感器工作原理图

Fig. 4-6 The schematic diagram of wind speed sensor

茶浴炉4.2.2风向变送器电路设计

风向传感器为电压输出式传感器，其检测电路如图4-7所示。滑动变阻器采用北京天辰欧创电子有限公司生产的导电塑料电位器WDJ22A，它是一种精密电位器，为轴套安装型，适用于需要角度控制的场合，可360度旋转，有效角度为340度，阻值为5K，电路设计中采用TL431为其提供稳定的3V参考电压。P6.0为MSP430的A/D输入口，通过A/D测量支架转动停止时的滑动变阻器的电压值，即可测出风向值。

图4-7 风向检测电路

Fig. 4-7 The circuit of wind direction detection

- 23 -

- 24 - 4.3 数据处理模块设计

数据处理模块由1个ZigBee 协调器模块构成，用于收集风速风向数据并进行实时存储和显示，其硬件结构如图4-8所示。

图4-8 数据处理模块硬件结构图

Fig. 4-8 The hardware diagram of data processing module

蛋托

4.3.1 DS3231实时时间标定

管串

t型槽尺寸

DS3231是Maxim 公司推出的低成本、超高精度I 2C 实时时钟芯片，在其封装内集成有温补振荡器和晶体，能够在-40℃~+85℃温度范围内提供±2分钟/年的计时精度，非常适合那些对计时精度要求极高的应用。DS3231采用 3.3V 工作电压，能够保持秒、分、时、星期、日期、月和年信息，少于31天

的月份，将自动调整月末日期，包含闰年补偿，时钟的工作格式可以是24小时或12小时。DS3231内部已经高度集成，所以外部的硬件接口电路并不复杂，地址与数据通过I 2C 双向总线与MSP430F2618串行通信，MSP430F2618串口UCB0支持硬件I 2C ，接口电路如图4-9所示。SCL 、SDA 都是漏极开路引脚，电路设计时上拉2K 的电阻，VBAT 引脚与地之间接后备电池CR2032，在

sero-0151

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