一種風向傳感器的製作方法
2023-10-10 03:10:19
專利名稱：一種風向傳感器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種傳感器，尤其是涉及一種風向傳感器。
背景技術：
風向是自然環境的重要信息參數。當前社會日益注重全球環境保護，而風向也越來越需要在大範圍被實時、精確地測量出來。風向傳感器是指能夠測量0-360度的風向的傳感器。現在技術中的公開了一種風向和風向傳感器，包括上蓋板，下檔體，側擋板，通孔，懸臂梁陣列，應變傳感器，側擋板位於上蓋板和下檔體間；上蓋板與側擋板的一面緊密結合；下檔體與側擋板的另一面緊密結合，在下檔體本體上分布通孔，側擋板位於兩個通孔間，懸臂梁陣列位於通孔內；懸臂梁陣列一端與應變傳感器一端相連，應變傳感器的另一端位於通孔的側壁內。以上設計，並未公開測風向的機構的結構，現有技術中的測風向機構為了提高靈敏度，一方面改進軸承機構的設計另一方面儘可能減輕測風向機構中的風向標的質量，因此，現有技術中的風向標均採用塑料或其它一些輕質量而又容易折損的材料，這種風向標如果用在風力較大的環境中容易造成部件的損壞，因此抗強風能力較差，在一些強風地區不適用。
實用新型內容為此，本實用新型所要解決的是提出抗強風能力強的風向傳感器。本實用新型的一種風向傳感器，包括殼體；風向機構；傳動軸機構，與所述風向機構連接；軸承機構，設於所述殼體內部，與所述殼體內壁連接，且與所述傳動軸機構連接；風向轉換電路模塊，用於將所述風向機構檢測到的風向磁場變化轉換成模擬電流
量輸出；電源裝置，與所述風向轉換電路模塊連接，為其供電；所述風向機構包括與所述傳動軸連接的風向杆和位於所述風向杆一端的金屬風向標。上述的風向傳感器，所述軸承機構包括分別套設在所述傳動軸上的上軸承和下軸承，還包括位於所述上軸承和所述下軸承中間，套設於所述傳動軸上的定位套；所述上軸承下端和殼體連接，上端與限位帽連接；所述下軸承與所述殼體連接，所述風向傳感器還包括底座機構，位於所述軸承機構下方，與所述殼體固定連接所述風向轉換電路模塊固定安裝在所述殼體上或所述底座機構上。上述的風向傳感器，所述底座為金屬件。上述的風向傳感器，所述傳動軸機構包括與所述風杯支架連接的傳動軸，還包括鎖緊螺母，套設於所述傳動軸下端和位於所述鎖緊螺母的末端的磁鋼；所述殼體內有加熱板，所述加熱板設於磁鋼上方，通過緊固螺釘固定在殼體中。上述的風向傳感器，所述風向轉換電路模塊包括風向轉換電路板，所述電源裝置包括電纜和插頭，其中，所述風向轉換電路板與電纜連接，所述電纜插入插頭中，所述插頭設置於所述底座下端。上述的風向傳感器，所述風向轉換電路板具有風向轉換電路，所述風向轉換電路包括磁感應單元，用於檢測風向，並將其轉換成磁感應電壓進行輸出；控制單元，與所述磁感應單元連接，數據處理，用於完成對所述磁感應單元磁感應電壓的模數轉換，並對轉換得到的電壓數字量進行平滑濾波，使輸出穩定的數位訊號；數模轉換單元，與所述控制單元連接，用於完成數字量轉換成模擬電流量輸出；電源單元，分別與所述控制單元，和所述數模轉換單元連接，用於為該兩個單元供H1^ ο上述的風向傳感器，所述電源單元包括一個兀型RC濾波器和所述兀型RC濾波器串聯的LC電感濾波器。上述的風向傳感器，磁感應單元包括一個霍爾電路。上述的風向傳感器，所述控制單元包括單片機，所述單片機設有高精度振蕩器，上電復位電路，內設有增強型低電流看門狗電路，所述單片機內部設有A/D轉換器。本實用新型的上述技術方案相比現有技術具有以下優點1.所述風向機構包括與所述傳動軸連接的風向杆和位於所述風向杆一端的金屬風向標，能提高抗強風能力。2.所述風向標為鋁合金件，由於材質較輕，不但能夠實現高靈敏度，而且可以使裝置具有較好的抗強風能力。
為了使本實用新型的內容更容易被清楚的理解，下面根據本實用新型的具體實施例並結合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明，其中圖1為風向傳感器機械結構示意圖；圖2為風向傳感器風向轉換電路模塊結構示意圖；圖3為風向傳感器風向轉換電路原理圖； 1-風向標，2-風向杆，3-殼體，4-上軸承，5-定位套，6_下軸承，7_緊固螺釘，8_風向轉換電路，9-鎖緊螺柱，10-磁鋼，11-底座，12-電纜，13-插頭，14-底座螺母，15-螺釘，16-N極/S極標記，17-傳動軸，18-加熱板，19-配重，20-固定帽，21-限位帽Tl-霍爾電路，T2-電流輸出模塊，T3-單片機，T4-電壓轉換模塊，Bl-晶體振蕩器，DU D2- 二極體，QUQ2-三極體；
具體實施方式
實施例1如圖1所示的風向傳感器包括殼體3 ；[0035]風向機構，設於所述殼體3上方；傳動軸17，設於所述殼體3內部，並與所述風向機構連接；軸承機構，套設在所述傳動軸17上，與所述殼體3連接；底座機構，本實施例中為底座11，設於所述殼體3內部，位於所述軸承機構下方，與所述殼體3固定連接；風向轉換電路模塊，安裝在所述底座11上，用於將檢測到的風向磁場變化轉換成模擬電流量輸出；電源裝置，與所述風向轉換電路模塊連接，為其供電；鎖緊螺母9，套設於所述傳動軸17下端，並所述殼體3固定連接；磁鋼10，位於所述鎖緊螺母9的末端；所述風向機構優選為包括與所述傳動軸17連接的風向杆2和位於所述風向杆2一端的金屬風向標1，和安裝於另一端的配重19，所述金屬風向標1優選為鋁合金件。所述軸承機構優選為包括分別套設在所述傳動軸17上的上軸承4和下軸承6，還包括位於所述上軸承4和所述下軸承6中間，套設於所述傳動軸17上的定位套5 ；所述上軸承4下端和殼體3連接，上端與限位帽21連接；所述下軸承6與所述殼體3連接。所述底座11優選為金屬件。所述殼體3內有加熱板18，所述加熱板18設於磁鋼10上方，通過緊固螺釘7固定在殼體3中，所述加熱板18與所述電源裝置連接。所述風向轉換電路模塊包括風向轉換電路8，所述電源裝置包括電纜12和插頭13，其中，風向轉換電路8與電纜12連接，所述電纜12插入插頭13中，所述插頭13設置於所述底座11下端。其中所述電纜優選為七芯防水電纜，所述插頭優選為七芯航空插頭。所述傳動軸17上端安裝有固定帽20，通過螺釘15固定在風向杆2上。所述風向杆2上具有N極/S極標記16。所述底座11下端安裝有底座螺母14。如圖2，所述風向轉換電路包括磁感應單元，將變化磁場轉換成磁感應電壓進行輸出；控制單元，與所述磁感應單元連接，數據處理，用於完成對所述磁感應單元磁感應電壓的模數轉換，並對轉換得到的電壓數字量進行平滑濾波，使輸出穩定的數位訊號；數模轉換單元，與所述控制單元連接，用於完成數字量轉換成模擬電流量輸出；電源單元，分別與所述控制單元，和所述數模轉換單元連接，用於為該兩個單元供H1^ ο所述電源單元優先為包括一個兀型RC濾波器和所述兀型RC濾波器串聯的LC電感濾波器。如圖3所示的風向傳感器電路，其中風向轉換電路的電源單元由接點KAl接入DC/12-28伏正直流電壓，接點KA2接500 Ω負載500另一端接DC/12-觀伏電壓負端，然後由電容C12、C11、C10、C8和電阻Rll組成兀型RC濾波器，在由電感L2、L1、電阻R7、二極體D2組成LR電感濾波器。磁感應單元由集成電路、三極體Q1、電阻R1、電容C1、C6組成。所述集成電路在本實施例中優選為是一個高發敏度的霍爾電路Tl，當安裝在風向儀軸杆上的磁鋼在霍爾電路Tl上方轉動時。霍爾電路Tl第4角和5角輸出對應的風向感應電壓；其中，所述磁鋼隨傳動軸的轉動而轉動，將檢測到的風向轉化為變化的磁場，作用於所述磁感應單元上。單片機控制單元由單片機T3、電阻R3、R4、電容C4、C7、晶體振蕩器Bi，電容C14、電阻R10、電容C5組成。單片機T3單片機內設有高精度振蕩器，上電復位電路，內設有增強型低電流看門狗電路，該內部設有10位分辨A/D轉換器。該單元用於完成模數轉換，高速度數據處理，把霍爾電路Tl輸出的磁感應電壓，轉換成數位訊號，同時對採集的數據進行平滑濾波，使輸出數位訊號穩定。數模轉換單元由電壓轉換模塊T4、電流輸出模塊T2、電阻R7、R8、R5、R6、R14、R13、電容C3、C15、C13組成。該單元完成數字量轉換成電流量輸出。其中電流輸出模塊T2是高精度4-20mA輸出模塊。把輸入的5V電壓信號轉換成2. 5V的電壓，通過電阻R9、R6，輸入到電流輸出模塊T2的第2角，完成電壓與電流之間的轉換。接點KAl接外電源正，接點KA2接外電源負。電阻R11，C10接至接點KA1。接點KA2聯接電容C12，Cll，C10，C8，電感L2。電感L2另一端接電阻R7，電阻R7另一端聯接二極體Dl的正極，接電容C9，接電流輸出模塊T2第4角。電阻Rll的另一端接電容C8，電感Li。電感Ll的另一端接三極體D2的正極。三極體D2的負極接T2第7角，接三極體Q2的集電極。電容C9，二極體D1，電阻R14以上電路連接組成電源供給電路，霍爾電路Tl的第一角接T3單片機第10角。霍爾電路Tl的第7角、第2角、第3角相接並接電容Cl。電容C6接電阻R1。霍爾電路Tl的第4角接單片機T3的第9角。霍爾電路Tl的第5角接單片機T3的第8角。霍爾電路Tl的第6角和8角相接，再接三極體Ql的集電極，三極體Ql的基極接地，其發射極接單片機T3的第11角。單片機T3第1角接電容C17。電容C4、C2、R3、R4接電流輸出模塊T2的第8角。電阻Rl組成電源供給電路。單片機T3第2角接晶體振蕩器Bl的第3角。電容C14。單片機T3的第3角接電阻R10。電阻RlO另一端接晶體振蕩器Bi，電容C5。晶體振蕩器Bl的第1角和第4角地為模擬地。單片機T3的第4角接電阻R3。單片機T3的第5角接電壓轉換模塊"Γ4第3角。單片機T3第6角接電壓轉換模塊T4第1角，單片機T3的第7角接電阻R7。單片機T3的第12角接電阻R4。單片機T3的第13角接電阻R14、R13、電容C13。單片機T3的第14角接電容C7。電容C4接模擬地。電壓轉換模塊T4的第2角接模擬地，電壓轉換模塊T4的第2角接R9。電壓轉換模塊T4的第5角接電容C15、R5、電流輸出模塊T2的一角。電壓轉換模塊T4的第1角接電阻R8。電流輸出模塊T2的第8角輸出+5伏電壓。電流輸出模塊T2的第1角輸2. 5伏電壓。電流輸出模塊T2的第2角接電阻R8、R7、R5、R6。電阻R6另一端接電阻R9、電容C3。電流輸出模塊T2的第3角接電容C3接模擬地。電流輸出模塊T2的第4角接R7。電流輸出模塊T2的第5角接電阻R2、三極體Q2的發射極。電流輸出模塊T2的第6角接三極體Q2的基極。電流輸出模塊T2的第7角接三極體Q2的集電極。電阻R2、R13和電容C13、C15、C6、C1、C2的其中一端接模擬地。顯然，上述實施例僅是為清楚地說明所作的舉例，而並非對實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本實用新型創造的保護範圍之中。
權利要求1.一種風向傳感器，包括殼體；風向機構；傳動軸機構，與所述風向機構連接；軸承機構，設於所述殼體內部，與所述殼體內壁連接，且與所述傳動軸機構連接；風向轉換電路模塊，用於將所述風向機構檢測到的風向磁場變化轉換成模擬電流量輸出；電源裝置，與所述風向轉換電路模塊連接，為其供電；其特徵在於所述風向機構包括與所述傳動軸連接的風向杆和位於所述風向杆一端的金屬風向標。
2.根據權利要求1所述的風向傳感器，其特徵在於所述軸承機構包括分別套設在所述傳動軸上的上軸承和下軸承，還包括位於所述上軸承和所述下軸承中間，套設於所述傳動軸上的定位套；所述上軸承下端和殼體連接，上端與限位帽連接；所述下軸承與所述殼體連接，所述風向傳感器還包括底座機構，位於所述軸承機構下方，與所述殼體固定連接所述風向轉換電路模塊固定安裝在所述殼體上或所述底座機構上。
3.根據權利要求2所述的風向傳感器，其特徵在於所述底座為金屬件，所述風向標為鋁合金件。
4.根據權利要求3所述的風向傳感器，其特徵在於所述傳動軸機構包括與所述風杯支架連接的傳動軸，還包括鎖緊螺母，套設於所述傳動軸下端和位於所述鎖緊螺母的末端的磁鋼；所述殼體內有加熱板，所述加熱板設於磁鋼上方，通過緊固螺釘固定在殼體中，所述加熱板與所述電源裝置連接。
5.根據權利要求3所述的風向傳感器，其特徵在於所述風向轉換電路模塊包括風向轉換電路板，所述電源裝置包括電纜和插頭，其中，風向轉換電路板與所述電纜連接，所述電纜插入插頭中，所述插頭設置於所述底座下端。
6.根據權利要求5所述的風向傳感器，其特徵在於所述風向轉換電路板具有風向轉換電路，所述風向轉換電路包括磁感應單元，將變化磁場轉換成磁感應電壓進行輸出；控制單元，與所述磁感應單元連接，數據處理，用於完成對所述磁感應單元磁感應電壓的模數轉換，並對轉換得到的電壓數字量進行平滑濾波，使輸出穩定的數位訊號；數模轉換單元，與所述控制單元連接，用於完成數字量轉換成模擬電流量輸出；電源單元，分別與所述控制單元，和所述數模轉換單元連接，用於為該兩個單元供電。
7.根據權利要求6所述的風向傳感器，其特徵在於所述電源單元包括一個兀型RC濾波器和所述兀型RC濾波器串聯的LC電感濾波器。
8.根據權利要求7所述的風向傳感器，其特徵在於所述磁感應單元包括一個霍爾電路。
9.根據權利要求8所述的風向傳感器，其特徵在於所述控制單元包括單片機，所述單片機設有高精度振蕩器，上電復位電路，內設有增強型低電流看門狗電路，所述單片機內部設有A/D轉換器。
專利摘要本實用新型公開了一種風向傳感器，包括殼體；風向機構，設於所述殼體上方；傳動軸，設於所述殼體內部，並與所述風向機構連接；軸承機構，套設在所述傳動軸上，與所述殼體連接；風向轉換電路模塊，安裝在所述底座上，用於將檢測到的風向磁場變化轉換成模擬電流量輸出；鎖緊螺母，套設於所述傳動軸下端；磁鋼，位於所述鎖緊螺母的末端；所述風向機構包括與所述傳動軸連接的風向杆和位於所述風向杆一端的金屬風向標。
文檔編號G01P13/02GK202305558SQ20112030872
公開日2012年7月4日 申請日期2011年8月23日 優先權日2011年8月23日
發明者葉阿敏, 張勝德 申請人:浙江貝良風能電子科技有限公司