CN104954571B - 一种采用手机挂件进行风力风向测试的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够测试风力风向的手机挂件及手机APP，该手机挂件通过固定支架上悬挂可随风摆动的电容笔，在受到风力作用时产生的一定的摆向和摆角来测试风力风向，用手机屏幕的感应位置记录风力风向，进而由手机应用软件解读显示风力风向值的一种装置。该挂件结构简单，体积小便于携带且操作简单、成本低，适合实时实地的应用。

Description

一种采用手机挂件进行风力风向测试的方法

技术领域

本发明涉及一种能够测试风力风向的手机挂件及手机APP，尤其涉及一种通过垂吊弹性电容笔随风摆动以获取屏幕位置来计算风力风向的手机挂件及手机APP。

背景技术

风速、风向是反应气象情况非常重要的参数，对环境监测、空气调节和工农业的生产有重要影响，因此快速及时又准确测量出风速和风向具有重要的实际意义。传统的风杯和风向标是目前仍广泛使用的检测器件，但这些器件结构较大，不方便携带；手持式风速仪仍采用风轮测试风速，结构可以很小，但需要专门的测试硬件系统，价格昂贵，不利于推广；热风速传感器由于其体积小，正受到越来越多的关注，但功耗偏高和需要专门的测试系统也是其推广需要克服的瓶颈。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种能够测试风力风向的手机挂件及手机APP，采用垂钓弹性电容笔与智能手机电容屏相结合的方式，省去了制作特定的芯片及芯片调试维护的问题，手机挂件仅为机械部分，实际的采点测量计算工作是通过手机软件APP的形式下载安装的，这就大大节省了成本。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种能够测试风力风向的手机挂件，包括吸盘、刚性拐角支架和弹性测风杆，吸盘吸附在水平的手机屏上，刚性拐角支架的一端与吸盘固定，刚性拐角支架的另一端设置有竖直向下的安装孔，弹性测风杆的上端穿过安装孔后通过固定装置固定，弹性测风杆竖直向下指向手机屏，在弹性测风杆的下端设置有电容笔头，电容笔头与手机屏接触；在吸盘不与手机屏接触的表面设置导电层，电容笔头与导电层之间电连接。

优选的，所述电容笔头与导电层之间实现电连接的方式为以下两种方式之一：①在刚性拐角支架和弹性测风杆内部穿金属导线，金属导线的两端分别与导电层和电容笔头电连接；②在刚性拐角支架和弹性测风杆的表面涂覆金属导电层，金属导电层与导电层和电容笔头电连接。

优选的，所述刚性挂角支架包括内外两根套管，内套管能够缩回并收纳在外套管内，弹性测风杆能够收纳在内套管内，安装孔设置在内套管上端；内套管向外伸出到最大限度时与外套管形成铰接结构，内外套管形成铰接结构时，内套管可以在一个平面内转动，转动范围为0°～安装孔竖直朝向手机屏

一种能够测试风力风向的手机APP，该手机APP能够根据导电层的位置读取电容笔头在手机屏上的位置(现有手机上的通用技术，就是电容笔和手机屏接触，手机屏上会感应出电容变化，手机内部的操作系统可以通过扫描电容屏上的电容变化位置，从而得到接触点的实际坐标，应用软件通过调用相应的接口函数就可以得到该坐标)，其测试风力风向的工作过程包括如下步骤：

步骤一、手机挂件的安装：将吸盘吸附在手机屏的合适位置，调节弹性测风杆与手机屏位置垂直，调节电容笔头与手机屏之间的压力合适后使用固定装置固定；用户手指触碰导电层位置(相当于以间接方式握住电容笔)，在测试过程中，禁止用户手指接触手机屏测试区域，采用语音或按键的方式进行信息确认或信息输入；

步骤二、初始位置测定：调节手机屏水平，待手机挂件静止后，读取电容笔头在手机屏上的位置坐标(x₀,y₀)；

步骤三、风力风向测定：保持手机及手机挂件的初始位置测定状态，将手机及手机挂件暴露在测试环境中，当风沿某一水平方向吹来时，弹性测风杆会随风发生弯曲变形，电容笔头接触手机屏的位置发生变化，读取电容笔头在手机屏上的的位置坐标(x₁,y₁)；

步骤三、风力风向计算：通过下式计算此时风力风向：

其中：W为风速；k为比例系数，k的大小与弹性测风杆的长度和弹性相关；D为风向角度，根据(x₁,y₁)的象限位置对风向角度D进行象限补偿，结合手机上的电子罗盘给出具体的地理方向最终获得风向。

最终通过手机APP输出测试结果：在手机屏上显示风力和风向信息，同时可以以语音的方式报告风力和风向信息。

上述手机APP还可以具备如下功能：在手机屏上实时动态显示计算出的风速和风向；零点校准；以语音方式输出提示信息，比如“选择测试模式”、“已经准备好”、“可以测试”等。

有益效果：本发明提供的能够测试风力风向的手机挂件及手机APP，具有如下效果：1、手机挂件由固定装置、弹性杆电容笔和手机应用软件组成，结构简单，体积小，无额外功耗，便于携带且操作简单；2、基于手机电容屏的特点，采用吸盘安装手机挂件，不影响数据测量的同时减少固定装置的体积，同时手机挂件立于手机屏幕之上，能够有效控制弹性测风杆末端的电容笔头与手机屏间距；相对于夹持式的固定装置减少了对手机表面的磨损，同时也缩小了体积；3、刚性拐角支架采用伸缩铰接结构，节约了空间且便于携带，且使用方便；4、弹性测风杆的下端设置有电容笔头，不需要任何的特殊处理，生产制造工艺简单，组装过程精简，成本低；5、首次提出与已有的通用装置手机相配合使用，采用其电容屏部分来获得风力风向数据，之后的数据传输与处理也通过手机APP交由手机本身去处理，省去了经典的测量风向风速装置中最耗资的开发与生产硬件部分；6、作为手机挂件时，吸盘还可以在不方便携带手机时，吸附存放手机。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示为一种能够测试风力风向的手机挂件，包括吸盘1、刚性拐角支架3和弹性测风杆6，吸盘1吸附在水平的手机屏4上，刚性拐角支架3的一端与吸盘1固定，刚性拐角支架3的另一端设置有竖直向下的安装孔，弹性测风杆6的上端穿过安装孔后通过固定装置5固定，弹性测风杆6竖直向下指向手机屏4，在弹性测风杆6的下端设置有电容笔头7，电容笔头7与手机屏4接触；在吸盘1不与手机屏4接触的表面设置导电层2，电容笔头7与导电层2之间电连接。

所述电容笔头7与导电层2之间实现电连接的方式为以下两种方式之一：①在刚性拐角支架3和弹性测风杆6内部穿金属导线，金属导线的两端分别与导电层2和电容笔头7电连接；②在刚性拐角支架3和弹性测风杆6的表面涂覆金属导电层，金属导电层与导电层2和电容笔头7电连接。

所述刚性挂角支架3包括内外两根套管，内套管能够缩回并收纳在外套管内，弹性测风杆6能够收纳在内套管内，安装孔设置在内套管上端；内套管向外伸出到最大限度时与外套管形成铰接结构，内外套管形成铰接结构时，内套管可以在一个平面内转动，转动范围为0°～安装孔竖直朝向手机屏4。

一种能够测试风力风向的手机挂件的制作方法，包括如下步骤：

步骤一：采用硅橡胶、聚氨酯、丁腈橡胶或含乙烯基的聚合物等材料，通过模具制作或机械加工，做出如图1所示的带外套管的吸盘1；对外套管进行硬化处理，使其不易弯曲变形；除了与手机屏4接触的下表面以及上表面边缘外，对吸盘1其他表面电镀导电层2；

步骤二：应用硬度较大的金属，例如铝合金，通过模具制作或者加工制作出内套管，将内套管安装在外套管内，形成刚性拐角支架3；

步骤三：采用金属或橡胶等，通过模具制作或者加工制作出弹性测风杆6，使用固定装置5固定弹性测风杆6与内套管，可以同时设计固定装置5为能够将内套管和弹性测风杆6收纳在外套管内的盖子；

步骤四：将莲蓬头软刷式电容笔头7牢固的贴合到弹性测风杆6上；可以备用多个弹性测风杆6放置在小盒子里存储备用。

一种能够测试风力风向的手机APP，该手机APP能够根据导电层2的位置读取电容笔头7在手机屏4上的位置，其测试风力风向的工作过程包括如下步骤：

步骤一、手机挂件的安装：将吸盘1吸附在手机屏4的合适位置，调节弹性测风杆6与手机屏4位置垂直，调节电容笔头7与手机屏4之间的压力合适后使用固定装置固定；用户手指触碰导电层2位置，在测试过程中，禁止用户手指接触手机屏4的测试区域，采用语音或按键的方式进行信息确认或信息输入；

步骤二、初始位置测定：调节手机屏4水平，待手机挂件静止后，读取电容笔头7在手机屏4上的位置坐标(x₀,y₀)；

步骤三、风力风向测定：保持手机及手机挂件的初始位置测定状态，将手机及手机挂件暴露在测试环境中，当风沿某一水平方向吹来时，弹性测风杆6会随风发生弯曲变形，电容笔头7接触手机屏4的位置发生变化，读取电容笔头7在手机屏4上的的位置坐标(x₁,y₁)；

步骤三、风力风向计算：通过下式计算此时风力风向：

其中：W为风速；k为比例系数，k的大小与弹性测风杆6的长度和弹性相关；D为风向角度，根据(x₁,y₁)的象限位置对风向角度D进行象限补偿，结合手机上的电子罗盘给出具体的地理方向最终获得风向；

步骤四、手机APP输出测试结果：在手机屏上显示风力和风向信息，同时可以以语音的方式报告风力和风向信息。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种采用手机挂件进行风力风向测试的方法，其特征在于：所述手机挂件包括吸盘(1)、刚性拐角支架(3)和弹性测风杆(6)，吸盘(1)吸附在水平的手机屏上，刚性拐角支架(3)的一端与吸盘(1)固定，刚性拐角支架(3)的另一端设置有竖直向下的安装孔，弹性测风杆(6)的上端穿过安装孔后通过固定装置(5)固定，弹性测风杆(6)竖直向下指向手机屏，在弹性测风杆(6)的下端设置有电容笔头(7)，电容笔头(7)与手机屏接触；在吸盘(1)不与手机屏接触的表面设置导电层(2)，电容笔头(7)与导电层(2)之间电连接；所述测试方法具体包括如下步骤：

步骤一、手机挂件的安装：将吸盘(1)吸附在手机屏的合适位置，调节弹性测风杆(6)与手机屏位置垂直，调节电容笔头(7)与手机屏之间的压力合适后使用固定装置固定；用户手指触碰导电层(2)位置，在测试过程中，禁止用户手指接触手机屏测试区域，采用语音或按键的方式进行信息确认或信息输入；

步骤二、初始位置测定：调节手机屏水平，待手机挂件静止后，读取电容笔头(7)在手机屏上的位置坐标(x₀,y₀)；

步骤三、风力风向测定：保持手机及手机挂件的初始位置测定状态，将手机及手机挂件暴露在测试环境中，当风沿某一水平方向吹来时，弹性测风杆(6)会随风发生弯曲变形，电容笔头(7)接触手机屏的位置发生变化，读取电容笔头(7)在手机屏上的位置坐标(x₁,y₁)；

步骤四、风力风向计算：通过下式计算此时风力风向：

其中：W为风速；k为比例系数，k的大小与弹性测风杆(6)的长度和弹性相关；D为风向角度，根据(x₁,y₁)的象限位置对风向角度D进行象限补偿，结合手机上的电子罗盘给出具体的地理方向最终获得风向。

2.根据权利要求1所述的采用手机挂件进行风力风向测试的方法，其特征在于：所述电容笔头(7)与导电层(2)之间实现电连接的方式为以下两种方式之一：①在刚性拐角支架(3)和弹性测风杆(6)内部穿金属导线，金属导线的两端分别与导电层(2)和电容笔头(7)电连接；②在刚性拐角支架(3)和弹性测风杆(6)的表面涂覆金属导电层，金属导电层与导电层(2)和电容笔头(7)电连接。

3.根据权利要求1所述的采用手机挂件进行风力风向测试的方法，其特征在于：所述刚性拐角支架(3)包括内外两根套管，内套管能够缩回并收纳在外套管内，弹性测风杆(6)能够收纳在内套管内，安装孔设置在内套管上端；内套管向外伸出到最大限度时与外套管形成铰接结构，内外套管形成铰接结构时，内套管能在一个平面内转动，转动范围为0°～安装孔竖直朝向手机屏。