一種數字式方位監測儀的製作方法
2023-05-28 23:29:11
專利名稱：一種數字式方位監測儀的製作方法
技術領域：
本實用新型為測量技術領域，具體是一種用於氣象、水文觀測站、海上調查船等測量風向、流向等參數的數字式方位監測儀。
背景技術：
在現有技術中，海、陸、江、河、湖、泊的氣象、水文觀測站所用的風向、流向測量儀器，一般採用電感式、光電式、電阻式三種，其中電感式是利用磁路磁阻變化，引起線圈的電感(自感或互感)變化來檢測非電量的一種機電轉換裝置，其結構複雜，頻率響應低，相鄰碼有幹擾，穩定性不好，不宜於快速動態測量。光電式測量裝置是利用光電器件作為轉換元件，直接檢測引起光量變化的非電量，但其光電器件的溫度影響大，尤其是光源受電限制，光器件易衰老、易損壞、壽命短。電阻式是由電阻器和電刷兩部分組成，電阻器和電刷時常摩擦，損耗快，使用壽命短，並且溫度影響也大，線性度也不高。在長期監測，尤其是遙測領域，能源(電源)消耗也是個大問題。在現今快速發展的高科技數字時代，一種應用於方位觀測方面、使用方便、數據準確可靠、穩定性好、精度高的監測儀器是人們追求的熱門課題。
實用新型內容為了解決以上問題，本實用新型的目的是提供一種使用方便、數據準確可靠、穩定性好，精度高、壽命長的數字式方位監測儀，它可廣泛用於氣象、水文觀測站對風向、流向等參數的測量。
本實用新型的技術方案是由固定環，固定架，霍爾元件，固定軸，固定套，循環碼盤組成，其中循環碼盤通過固定套安裝在固定軸上；霍爾元件安裝在固定架中，固定架水平置於循環碼盤的上方、且固定在固定環上，固定軸與固定環同心相對轉動連接；霍爾元件的輸出信號是循環碼，經R-C並行轉換電路輸出為二進位碼。
另外，本實用新型所述循環碼盤為隔磁體、磁體相間設置結構；所述固定軸上安裝風向或流向標；所述固定架安裝方向和北極一致，初始位置與循環碼盤的零位對準。
本實用新型具有如下優點1.本實用新型利用循環碼代碼從任何數轉變到相鄰數時，代碼的各位數中僅有一位發生變化的特點與霍爾元件頻率響應高、宜於快速動態測量、工作穩定可靠的特性相結合，保證測量精度高，動態測量響應速度快，穩定性好，線性度好，數據準確可靠，同時避免了光電式測量裝置中光電器件易衰老、易損壞的不足，以及電阻式元件因摩擦而容易損壞的弊端，使用壽命長。
2.本實用新型有R-C並行轉換電路，利用輸出的十進位數(二進位數)可直接顯示方位，並且能方便地與計算機相連。實現了傳感器的數位化。
3.本實用新型利用CMOS、霍爾電路，耗電量少。對長期監測，尤其是遙測用首選傳感器。
4.本實用新型安裝簡單，使用方便，推廣價值高，市場大，經濟效益好。
圖1為本設計的結構示意圖。
圖2為R-C並行轉換電路。
圖3為圖1中五位循環碼盤平面圖。
圖4為圖3中五位循環碼盤的展開圖。
具體實施方案
以下結合附圖和實施例詳述本實用新型。
如圖1～4所示，本實用新型由固定環1，固定架2，霍爾元件3，固定軸4，固定套5，循環碼盤6組成，其中循環碼盤6為隔磁體7、磁體8相間設置結構；霍爾元件3安裝在固定架2中，固定架2水平置於循環碼盤6的上方、固定在固定環1上；固定架2的安裝方向與北極一致，初始和固定軸4上安裝的風向或流向標的指向(即循環碼盤6的零位)對準、一致；固定軸4與固定環1同心相對轉動連接；霍爾元件3的輸出信號是循環碼R，經R-C並行轉換電路輸出為二進位碼C。
循環碼盤6的磁體8與霍爾元件3的接近產生信號(霍爾元件3輸出)「1」，循環碼盤6的隔磁體7與霍爾元件3的接近產生信號(霍爾元件3輸出)「0」；循環碼盤6利用五位循環編碼，可準確測得32個方位(東、東南偏東、東南、東南偏南、南、西南偏南、西南、西南偏西、西、西北偏西、西北、西北偏北、北、東北偏北、東北、東北偏東……等)數據，圖2所述五位R-C並行轉換電路，輸入是霍爾元件3的輸出R0～R4信號，輸出為二進位碼C0～C4。十進位數、二進位數及其等值的循環碼數見表1。
表1 十進位數、數及其等值的循環碼數
表中D為十進位數 C為二進位數 R為循環碼數在使用時首先進行如下操作1.先將固定套5安裝在固定軸4上，再將循環碼盤6套裝在固定套5上。
2.首先將霍爾元件3裝入固定架2上，然後將固定架2安裝在固定環1上。
3.最後在固定軸4上安裝風向或流向標，即成為一個完整的測量風向或流向的儀器。
本實用新型工作原理因為風向或流向標的指向和循環碼盤6的零位軸向定位安裝在同一固定軸4上，即風向或流向標和循環碼盤6一起隨風或流轉動。如圖1所示，五個霍爾元件3(與五位循環碼式磁體8對應)直線排裝在固定架2上，固定架2安裝在循環碼盤6的上方，磁體靠近霍爾元件3產生「1」信號輸出。而每位磁體對應一個霍爾元件3，所以當風或流偏離北極時，據磁體與霍爾元件3靠近產生得信號確定風向或流向(如00000，01100，10100，11000…等，即為規定的北，東，西，南…等)。
在現有技術中的製作和安裝難免的公差所產生的誤差，有可能超過讀數的最低位的單位量。本實用新型如表1和圖4所示二進位碼如00001到00010，其中C0由1變為0，C1由0變為1，即二個數字發生變化。而循環碼表示的任何數加1或減1時，只有一個二進位數字發生變化，如00001到00011，其中R0為1不變，R1由0變為1。所以數據準確可靠。具體參見表1。
權利要求1.一種數字式方位監測儀，其特徵在於由固定環(1)，固定架(2)，霍爾元件(3)，固定軸(4)，固定套(5)，循環碼盤(6)組成，其中循環碼盤(6)通過固定套(5)安裝在固定軸(4)上；霍爾元件(3)安裝在固定架(2)中，固定架(2)水平置於循環碼盤(6)的上方、且固定在固定環(1)上，固定軸(4)與固定環(1)同心相對轉動連接；霍爾元件(3)的輸出信號經R-C並行轉換電路輸出。
2.按權利要求1所述數字式方位監測儀，其特徵在於所述循環碼盤(6)為隔磁體(7)、磁體(8)相間設置結構。
3.按權利要求1所述數字式方位監測儀，其特徵在於所述固定軸(4)上安裝風向或流向標。
4.按權利要求1所述數字式方位監測儀，其特徵在於所述固定架(2)安裝方向和北極一致，初始位置與循環碼盤(6)的零位對準。
專利摘要本實用新型為測量技術領域，具體公開一種數字式方位監測儀，它由固定環，固定架，霍爾元件，固定軸，固定套，循環碼盤組成，其中循環碼盤通過固定套安裝在固定軸上；霍爾元件安裝在固定架中，固定架水平置於循環碼盤的上方、且固定在固定環上，固定軸與固定環同心相對轉動連接；霍爾元件的輸出信號是循環碼，經R－C並行轉換電路輸出為二進位碼。本實用新型使用方便、數據準確可靠、穩定性好，精度高、壽命長，可廣泛用於氣象、水文觀測站對風向、流向等參數的測量。
文檔編號G01P13/02GK2624181SQ0321362
公開日2004年7月7日 申請日期2003年6月13日 優先權日2003年6月13日
發明者朱素蘭, 龔德俊, 徐永平, 李思忍, 秦楓, 於新生 申請人:中國科學院海洋研究所