CN106353531A - 一种风速传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风速传感器，包括底座、“7”形支架、感风装置及测风电容组，所述底座的中心位置处设有固定基座，所述感风装置包括风敏杆，所述风敏杆的上端悬挂在支架上，风敏杆的底部设有硬质球，所述硬质球的底部通过弹性绳与设置在固定基座内弹性伸缩固定端连接，所述固定基座上端面设有四块安装板，所述安装板均布在硬质球外部构成正方形结构，所述测风电容组设置在固定基座上，测风电容组包括四个测风电容，四个测风电容分别设置在硬质球与安装板之间，测风电容包括固定电极和可动电极，固定电极固定在固定基座上，可动电极在无风状态下与硬质球相切，可动电极的根部与固定基座接触但不相连，可动电极通过弹性件与安装板连接。
Description
技术领域
本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种风速传感器。
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、准确地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目前仍是广泛使用的检测器件，但这些机械装置因具有移动部件而易磨损，同时具有体积大、价格昂贵、需要经常维护等缺点，而目前广泛研究的热式微机械风速传感器虽然测量简单、制作工艺易于控制，但其功耗大，而且衬底传热会导致测量误差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、灵敏度高、不易磨损且功耗低的风速传感器。
本发明技术方案一种风速传感器，包括底座、“7”形支架、感风装置及测风电容组，所述底座的中心位置处设有固定基座，所述支架设置在固定基座的一侧，所述感风装置包括风敏杆，所述风敏杆的上端悬挂在支架上，风敏杆的底部设有硬质球，所述硬质球的底部通过弹性绳与一球形弹性伸缩固定端连接，所述弹性伸缩固定端设置在固定基座内，所述固定基座中心设有一圆孔，所述圆孔下部设有容纳槽，所述弹性伸缩固定端设置在容纳槽内，所述固定基座上端面设有四块安装板，所述安装板均布在硬质球外部构成正方形结构，所述测风电容组设置在固定基座上，测风电容组包括四个测风电容，四个测风电容分别设置在硬质球与安装板之间，测风电容包括固定电极和可动电极，所述可动电极设置在固定电极与硬质球之间，固定电极的根部固定在固定基座上，可动电极在无风状态下与硬质球相切，可动电极的根部与固定基座接触但不相连，可动电极的两侧通过弹性件与安装板连接，所述测风电容连接有电容测量模块，所述电容测量模块连接有信号转换模块，所述信号转换器还连接有显示模块，所述电容测量模块、信号转换模块均设置在底座内，所述显示模块设置在底座侧壁上。
优选地，本发明所述的一种风速传感器，所述弹性件为弹簧，所述弹簧外表面设有绝缘涂层。
优选地，本发明所述的一种风速传感器，所述风敏杆中部设有球形扇叶部，所述扇叶部由八片半圆形扇叶绕风敏杆轴线均布而成，所述扇叶与水平面垂直。
本发明技术方案所述的可动电极在无风状态下与硬质球相切，此时风敏杆处于自然下垂的竖直状态，弹性绳拉紧不松弛，硬质球与弹性伸缩固定端的球心均位于风敏杆的轴线上，当有水平风吹过时，风敏杆带动硬质球产生位移，硬质球挤压可动电极，可动电极朝向固定电极移动，即可动电极与固定电极间的距离变小，测风电容的电容值增大，根据电容值的变化即可获得风速，根据电容值发生变化的测风电容所处方位即可获得风向，在风敏杆中部设置扇叶部，使得感风装置对微风的感应更为敏感。
本发明技术有益效果：
本发明技术方案采用电容作为感应装置，当感风装置受风力作用挤压可动电极，通过测量测风电容的电容变化来确定风力，根据具体发生电容值变化的测风电容即可确定风向，简单可行，而电容不存在直流功耗，在测量时只需使用交流小信号，有效降低功耗。
附图说明
图1为本发明结构示意图，
图2为图1的A-A剖视图。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现结合说明书附图对本发明技术方案做进一步的说明。
如图1及图2所示，本发明技术方案一种风速传感器，包括底座1、“7”形支架2、感风装置及测风电容组，所述底座1的中心位置处设有固定基座3，所述支架2设置在固定基3座的一侧，所述感风装置包括风敏杆4，所述风敏杆4的上端悬挂在支架2上，风敏杆4的底部设有硬质球5，所述硬质球5的底部通过弹性绳6与一球形弹性伸缩固定端7连接，所述弹性伸缩固定端7设置在固定基座3内，所述固定基座3中心设有一圆孔，所述圆孔下部设有容纳槽8，所述弹性伸缩固定端7设置在容纳槽8内，弹性伸缩固定端7的有效直径始终大于圆孔的直径，所述固定基座3上端面设有四块安装板9，所述安装板9均布在硬质球5外部构成正方形结构，所述测风电容组设置在固定基座3上，测风电容组包括四个测风电容，四个测风电容分别设置在硬质球5与安装板9之间，测风电容包括固定电极10和可动电极11，所述可动电极11设置在固定电极10与硬质球5之间，固定电极10的根部固定在固定基座3上，可动电极11在无风状态下与硬质球5相切，可动电极11的根部与固定基座3接触但不相连，可动电极11的两侧通过弹性件12与安装板9连接，所述测风电容连接有电容测量模块，所述电容测量模块连接有信号转换模块，所述信号转换器还连接有显示模块13，所述电容测量模块、信号转换模块均设置在底座1内，所述显示模块13设置在底座1侧壁上。
所述弹性件12为弹簧，所述弹簧12外表面设有绝缘涂层。
所述风敏杆4中部设有球形扇叶部14，所述扇叶部14由八片半圆形扇叶绕风敏杆4轴线均布而成，所述扇叶与水平面垂直。
如图2所示，本发明实施例中记四个测风电容分别为左测风电容、上测风电容、右测风电容和下测风电容，当有风从左侧向右侧吹过时，风敏杆4带动硬质球5向右偏移，挤压右测风电容的可动电极12，该可动电极12向右移动，使得右测风电容的两电极间距离减小，测量到的电容值增大，通过合适的算法转换即可获得风速值；当有风从左上角向右下角吹过时，硬质球5挤压右测风电容和下测风电容的可动电极12，测量到的右测风电容和下测风电极的电容值均增大，根据两电容电容值增大的比例可计算出具体风向，根据两电容测量的两个分风速值进行合成即可获得风速值。
本发明所述的风速传感器的底座1内还设有工作电源，所述工作电源为可充电电池，本发明在具体使用前通过风洞设备进行标定，建立风速风向与四个测风电容10之间的对应关系，测量时，电容测量模块将测得的电容值发送给信号转换模块，信号转换模块根据对应关系将电容信号转换成风速风向信息，并在显示器14上显示。
本发明技术方案在上面结合附图对发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种风速传感器，包括底座、“7”形支架、感风装置及测风电容组，所述底座的中心位置处设有固定基座，所述支架设置在固定基座的一侧，其特征在于，所述感风装置包括风敏杆，所述风敏杆的上端悬挂在支架上，风敏杆的底部设有硬质球，所述硬质球的底部连接有弹性绳，所述弹性绳的另一端连接有球形弹性伸缩固定端连接，所述固定基座中心设有一圆孔，所述圆孔下部设有容纳槽，所述弹性伸缩固定端设置在容纳槽内，所述固定基座上端面设有四块安装板，所述安装板均布在硬质球外部构成正方形结构，所述测风电容组设置在固定基座上，测风电容组包括四个测风电容，四个测风电容分别设置在硬质球与安装板之间，测风电容包括固定电极和可动电极，所述可动电极设置在固定电极与硬质球之间，固定电极的根部固定在固定基座上，可动电极在无风状态下与硬质球相切，可动电极的根部与固定基座接触但不相连，可动电极的两侧通过弹性件与安装板连接，所述测风电容连接有电容测量模块，所述电容测量模块连接有信号转换模块，所述信号转换器还连接有显示模块，所述电容测量模块、信号转换模块均设置在底座内，所述显示模块设置在底座侧壁上。
2.根据权利要求1所述的一种风速传感器，其特征在于，所述弹性件为弹簧，所述弹簧外表面设有绝缘涂层。
3.根据权利要求1所述的一种风速传感器，其特征在于，所述风敏杆中部设有球形扇叶部，所述扇叶部由八片半圆形扇叶绕风敏杆轴线均布而成，所述扇叶与水平面垂直。
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