CN102435767A - 一种一体式风速风向仪 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种一体式风速风向仪，在壳体下部垂直设置一风杯轴，该风杯轴两端固定风杯转盘和风杯，在风杯转盘圆周外侧设有一传感器；壳体上部设一与风杯轴同轴的风标轴，该风标轴下端固定一盘体上开透光孔的风标转盘，透光孔上方设有光电传感器，在风杯转盘的下方设LED灯阵。利用风杯转盘转动，使之圆周上的开槽与传感器配合测得一个连续的风速脉冲信号，根据控制芯片将其风速脉冲信号转换得到风速，通过转动的风杯转盘开槽与透光孔重合，实现LED灯阵光源穿过风杯转盘和风标装盘，使得光电传感器检测到该风向脉冲信号，控制芯片根据风向脉冲信号在风速脉冲信号中的位置、比例计算出转动的角度。

Description

一种一体式风速风向仪
技术领域
本发明涉及一种气象监测仪器，特别涉及一种一体式风速风向仪。
背景技术
风速仪和风向仪是气象监测的常用设备，专利号ZL200820093716.0公开了一种风速风向用传感装置，其传感装置包括霍尔元件和永磁元件，霍尔元件和永磁元件之一固定不动，另一个则对应设置在风速仪或风向仪的旋转机构上随旋转机构转动，其中霍尔元件与电子模块电连接。该装置利用纯磁感应系作为风向风速的感应核心，利用霍尔元件的线性及开关特性来采集方向和风速信息，该种结构的缺点是：由于霍尔元件的线性特性对距离很敏感，角度精度与稳定性不易实现；专利号ZL200620025713.4公开了一种手持风向风速测量仪，本发明的工作原理是采用了光电转换技术即使风向标与格雷码盘同轴转动，通过与格雷码盘相对应的光电管光电转换，生成相应的风向格雷码电信号，同时指北磁钢与另一个格雷码盘同轴转动，通过与这个格雷码盘相对应的光电管光电转换，产生相应的磁向格雷码电信号，将两组格雷码电信号同时输入译码器，根据已写入译码器中的输入输出对照表，进行译码，并輸出真风向信号，驱动相应发光二极管发光，直观显示出风向方位。由于格雷码盘特性与结构的限制，造成了体积与精度的矛盾。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种精确度高的一体式风速风向仪。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种一体式风速风向仪，包括壳体、风杯轴、风杯、风标轴、风标和控制芯片，控制芯片用于将接受的电信号转换成风速、风向数据；其创新点在于：所述壳体下部垂直设置一可转动的风杯轴，该风杯轴上端固定一风杯转盘，风杯转盘上开有一从盘体延伸至圆周上的槽，风杯轴下端伸出壳体下部与风杯连接，在风杯转盘圆周外侧设有一安装在壳体上的传感器，该传感器与控制芯片电连接；所述壳体上部设一与风杯轴同轴的风标轴，该风标轴下端固定一盘体上开透光孔的风标转盘，透光孔上方设有接入控制芯片的光电传感器，在风杯转盘的下方设有光源固定板，光源固定板上安装有LED灯阵。
进一步的，所述上部壳体与下部壳体通过法兰或卡扣结构连接。
本发明的优点在于：测量风速时，利用旋转的风杯轴带动风杯转盘转动，使之圆周上的开槽与传感器配合测得一个连续的风速脉冲信号，根据控制芯片将其风速脉冲信号转换得到风速，而风向的测量，通过转动的风杯转盘开槽与透光孔重合，实现LED灯阵光源穿过风杯转盘和风标装盘，使得光电传感器检测到该风向脉冲信号，控制芯片根据风向脉冲信号在风速脉冲信号中的位置、比例计算出转动的角度。同时具有风向、风速的测定，大大提高了风向、风速的分辨率，结构简单、制造成本低。
附图说明
图1为本发明一体式风速风向仪结构示意图。
图2为本发明中壳体结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明涉及一种一体式风速风向仪，包括壳体1、风杯轴2、风杯转盘3、槽4、传感器5、风标轴6、风标转盘7、透光孔8、光电传感器9、光源固定板10、风杯11、风标12。
上述壳体1的下部垂直设置一风杯轴2，该风杯轴2通过圆锥滚子轴承垂直安装在壳体1内实现转动，其下端伸出壳体1与风杯11连接，风杯转盘3固定在风杯轴2的上端，其上开一延伸至圆周上的槽4，可参见图2，在风杯转盘3的圆周外侧设有一安装在壳体1上的传感器5，该传感器5与控制芯片电连接，该控制芯片用于将接受的电信号转换成风速、风向数据。
风标轴6通过圆锥滚子轴承垂直安装在壳体1上部，与风杯轴2同轴，风标轴6的顶端伸出壳体1上部与风标12连接，风标转盘7固定在风标轴6的下端，其盘体上开有透光孔8，在透光孔8上方设有接入控制芯片的光电传感器9，在风杯转盘3的下方设有一光源固定板10，在光源固定板10上安装有LED灯阵，当风杯转盘3的透光孔7与槽4重合后，LED灯阵的光源透过槽4和透光孔7后可被光电传感器9接收到。
如图2所示，壳体1由上部壳体1a和下部壳体1b通过法兰或卡扣结构连接，为保证风标轴6和风杯轴2的同轴度，上部壳体1a的下端面与上部壳体1b的上端面之间为可配合的凹凸面结构。
该一体式风速风向仪采用CAN总线接口和外部系统进行通信。接口部分含+12V电源和GND，CAN_H和CAN_L，以及屏蔽线。CAN总线上的通信协议和NMEA 2000兼容。

Claims (2)

1.一种一体式风速风向仪，包括壳体、风杯轴、风杯、风标轴、风标和控制芯片，控制芯片用于将接受的电信号转换成风速、风向数据；其特征在于：所述壳体下部垂直设置一可转动的风杯轴，该风杯轴上端固定一风杯转盘，风杯转盘上开有一从盘体延伸至圆周上的槽，风杯轴下端伸出壳体下部与风杯连接，在风杯转盘圆周外侧设有一安装在壳体上的传感器，该传感器与控制芯片电连接；所述壳体上部设一与风杯轴同轴的风标轴，该风标轴下端固定一盘体上开透光孔的风标转盘，透光孔上方设有接入控制芯片的光电传感器，在风杯转盘的下方设有光源固定板，光源固定板上安装有LED灯阵。
2.根据权利要求1所述的一体式风速风向仪，其特征在于：所述上部壳体与下部壳体通过法兰或卡扣结构连接。
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