CN203798819U - 一种基于增量式光电编码器的风速仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于增量式光电编码器的风速仪，包括风杯、旋转轴、外壳、增量式光电编码器和数据处理显示器，风杯设置在旋转轴的上端，旋转轴的下端插入外壳内，增量式光电编码器和数据处理显示器设置在外壳内部。本实用新型原理构造简单、易于实现，增量式光电编码器机械平均寿命长，抗干扰能力较强，精度较高，可靠性高。

Description

一种基于增量式光电编码器的风速仪

技术领域

本实用新型涉及一种风速仪，具体涉及一种基于增量式光电编码器的风速仪。

背景技术

市面上现有的测风速仪通常分为旋转式风速表(风速仪)、压力式风速仪、热力式风速仪，声学风速表等。气象台站最常用的为风杯风速计或旋桨式风速计，属于旋转式风速表，风杯(旋桨)绕轴以正比于风速的速度旋转。转速通常用电触点、测速发电机、光电计数器等记录。现有的风杯风速计，风速信号的转换方法有电机式和电接式，电机式为风杯带动测速发电机，输出与转速(风速)成正比的电压信号，电接式为风杯经变速机构输出代表一定风程的脉冲信号，计量规定间隔内脉冲信号的个数，得到该时段的平均风速等于该时段风程数/间隔时间。风杯风速计中用电机式转换风速信号的测量寿命受电机寿命的限制，使用寿命较短；电接式测风速的方法测量的是平均风速，测量精度较差，且容易受到干扰。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于增量式光电编码器的风速仪，借助增量式光电编码器测风速，增量式光电编码器机械平均寿命长，原理构造简单，抗干扰能力较强，精度较高。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于增量式光电编码器的风速仪，包括风杯、旋转轴、外壳和增量式光电编码器；所述增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相，A、B两组脉冲相位差90°电度角的脉冲信号(即两组正交输出信号)，从而可方便地判断出旋转方向，同时还有用作参考零位的Z相标志(指示)脉冲信号，每旋转一周，只发出一个标志信号，用于基准点定位。所述旋转轴包括上端支杆和下端支杆，所述风杯设置在所述上端支杆的顶端上，所述外壳的下端为腔体结构，上端从该腔体结构的上表面的外侧边缘向上表面的中心收缩且向上延伸形成空心瓶颈形状，所述外壳的上端与下端连通，所述旋转轴的下端支杆从所述外壳的上端垂直插入外壳的内部，且所述旋转轴在所述外壳内能以外壳的中心为轴自转，所述增量式光电编码器设置在所述外壳的内部且与所述旋转轴的下端连接，且所述旋转轴带动增量式光电编码器共同旋转，所述旋转轴的转速与所述增量式光电编码器的转速一致。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，还包括数据处理显示器，所述数据处理显示器与所述增量式光电编码器连接，并设置在所述外壳的内部的底端。

进一步，所述数据处理显示器上还连接有计算风杯转速的计时器。

进一步，所述数据处理显示器具有显示屏，所述显示屏内嵌在所述外壳上，用于将结果输出在显示屏上。

进一步，所述上端支杆有三支，且三支上端支杆的末端之间互为120°的角度铰接在所述下端支杆的顶端上。

进一步，所述风杯也设有三个，每个所述风杯皆具有凹面，且均朝向同一个方向分别设置在每个所述上端支杆的前端上。

进一步，所述外壳的下端的腔体结构为空心圆柱体形。

进一步，所述外壳的下端的腔体结构为立方体形。

本实用新型的有益效果为：原理构造简单、易于实现；增量式光电编码器机械平均寿命长，可达到几万小时以上；抗干扰能力较强，精度较高，可靠性高。

附图说明

图1为本实用新型的内部结构图；

图2为本实用新型的整体结构图；

图3为本实用新型的增量式光电编码器的主回路电路图；

图4为本实用新型的增量式光电编码器的输出电路图；

图5为本实用新型的增量式光电编码器输出的方波脉冲图。

附图中，各标记所代表的部件名称如下：

1、风杯，2、旋转轴，3、外壳，4、增量式光电编码器，5、数据处理显示器，6、正向脉冲输出端，7、反向脉冲输出端。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1、图2所示，一种基于增量式光电编码器的风速仪，包括风杯1、旋转轴2、外壳3、增量式光电编码器4和数据处理显示器5，所述旋转轴2包括上端支杆和下端支杆，所述风杯1设置在所述上端支杆的顶端上，所述外壳3的下端为腔体结构，上端从该腔体结构的上表面的外侧边缘向上表面的中心收缩且向上延伸形成空心瓶颈形状，所述外壳3的上端与下端连通，所述旋转轴2的下端支杆从所述外壳3的上端垂直插入外壳的内部，且所述旋转轴2在所述外壳3内能以外壳的中心为轴自转，所述增量式光电编码器4设置在所述外壳3的内部且与所述旋转轴2的下端连接，且所述旋转轴2带动增量式光电编码器4共同旋转，所述旋转轴2的转速与所述增量式光电编码器4的转速一致。

如图3所示，增量式光电编码器4的主回路的基本电路图，包括正向脉冲输出端6和反向脉冲输出端7；

如图4所示，增量式光电编码器4的信号输出形式有五种：集电极开路输出、电压输出、线驱动输出、互补型输出和推挽式输出，本实用新型中选择的是推挽式输出；推挽式输出方式由上下两个NPN型的三极管组成，当其中一个三极管导通时，另外一个三极管则关断，电流通过输出侧的两个晶体管向两个方向流入，并始终输出电流。

如图5所示，增量式编码器直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相，A、B两组脉冲相位差90°电度角的脉冲信号(即两组正交输出信号)，从而可方便地判断出旋转方向，同时还有用作参考零位的Z相标志(指示)脉冲信号，每旋转一周，只发出一个标志信号，用于基准点定位。

还包括数据处理显示器5，所述数据处理显示器5与所述增量式光电编码器4连接，并设置在所述外壳3的内部的底端。

所述数据处理显示器5上还连接有计算风杯转速的计时器。

增量式光电编码器的输出接口与数据处理显示器的输入接口连接，借助计时器，算出转速，通过风杯转速与风速的关系得到风速。

所述数据处理显示器5具有显示屏，所述显示屏内嵌在所述外壳3上。

所述上端支杆有三支，且三支上端支杆的末端之间互为120°的角度铰接在所述下端支杆的顶端上。

所述风杯1也设有三个，每个所述风杯1皆具有凹面，且均朝向同一个方向分别设置在每个所述上端支杆的前端上，旋转轴2带动风杯1转动。

所述外壳3的下端的腔体结构为空心圆柱体形。

所述外壳3的下端的腔体结构为立方体形。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于增量式光电编码器的风速仪，其特征在于：包括风杯(1)、旋转轴(2)、外壳(3)和增量式光电编码器(4)，所述旋转轴(2)包括上端支杆和下端支杆，所述风杯(1)设置在所述上端支杆的顶端上，所述外壳(3)的下端为腔体结构，上端从该腔体结构的上表面的外侧边缘向上表面的中心收缩且向上延伸形成空心瓶颈形状，所述外壳(3)的上端与下端连通，所述旋转轴(2)的下端支杆从所述外壳(3)的上端垂直插入外壳的内部，且所述旋转轴(2)在所述外壳(3)内能以外壳的中心为轴自转，所述增量式光电编码器(4)设置在所述外壳(3)的内部且与所述旋转轴(2)的下端连接，且所述旋转轴(2)带动增量式光电编码器(4)共同旋转。

2.根据权利要求1所述的一种基于增量式光电编码器的风速仪，其特征在于：还包括数据处理显示器(5)，所述数据处理显示器(5)与所述增量式光电编码器(4)连接，并设置在所述外壳(3)的内部的底端。

3.根据权利要求2所述的一种基于增量式光电编码器的风速仪，其特征在于：所述数据处理显示器(5)上还连接有计算风杯转速的计时器。

4.根据权利要求2所述的一种基于增量式光电编码器的风速仪，其特征在于：所述数据处理显示器(5)具有显示屏，所述显示屏内嵌在所述外壳(3)上。

5.根据权利要求1所述的一种基于增量式光电编码器的风速仪，其特征在于：所述上端支杆有三支，且三支上端支杆的末端之间互为120°的角度铰接在所述下端支杆的顶端上。

6.根据权利要求5所述的一种基于增量式光电编码器的风速仪，其特征在于：所述风杯(1)也设有三个，每个所述风杯(1)皆具有凹面，且均朝向同一个方向分别设置在每个所述上端支杆的前端上。

7.根据权利要求1至6任一项所述的一种基于增量式光电编码器的风速仪，其特征在于：所述外壳(3)的下端的腔体结构为空心圆柱体形。

8.根据权利要求1至6任一项所述的一种基于增量式光电编码器的风速仪，其特征在于：所述外壳(3)的下端的腔体结构为立方体形。