CN204811288U - 基于风向分析的温室大棚降温系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于风向分析的温室大棚降温系统，包括导风板、传感器和传感系统信号处理器，传感系统信号处理器根据传感器的输出值计算风速，并使导风板沿着风向展开，传感器包括圆环电容单元组合条状电容单元组，条状电容单元组设置在基板圆环电容单元组外的四角或者圆心，圆环电容单元组包括至少一组圆环电容单元对，圆环电容单元对包括两个相互圆环电容单元，条状电容单元组是由两个以上的条状电容单元组成的梳齿状结构，每个圆环电容单元和条状电容单元均包括上极板的驱动电极和下极板的感应电极。充分利用当地的季风性资源，通过对风向的测量分析，对大棚温室的通风窗口进行改进，对自然风加以引导，实现自然通风降温。

Description

基于风向分析的温室大棚降温系统

技术领域

本实用新型属于农产品生产技术领域，涉及温室大棚的降温控制，具体涉及一种基于风向分析的温室大棚降温系统。

背景技术

华南地区地处亚热带季风气候区，夏季炎热气温高，高温高湿天气时间长，温室内湿热空气不易散发，需配置通风降温设施，满足农作物生长需求，避免温室闲置荒废，实现周年轮作，提高设施的利用率。

夏季对温室大棚进行降温的方式多种多样，例如：机械通风、遮阳降温、蒸发降温、湿帘-风机降温、喷雾降温、屋顶喷淋降温、机械制冷降温、空气-土壤热交换降温等等方式，但是这些方式多要消耗其他的资源来达到降温的目的，比如：电能、水资源等，没用充分利用当地的季风性资源。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种基于风向分析的温室大棚降温系统，充分利用当地的季风性资源，通过对风向的测量分析，对大棚温室的通风窗口进行改进，对自然风加以引导，实现自然通风降温。

本实用新型的技术方案是：一种基于风向分析的温室大棚降温系统，包括导风板、传感器和传感系统信号处理器，传感系统信号处理器根据传感器的输出值计算风速，并使导风板沿着风向展开，传感器包括圆环电容单元组合条状电容单元组，所述条状电容单元组设置在基板圆环电容单元组外的四角或者圆心，所述圆环电容单元组包括至少一组圆环电容单元对，圆环电容单元对包括两个相互圆环电容单元，所述条状电容单元组是由两个以上的条状电容单元组成的梳齿状结构，每个圆环电容单元和条状电容单元均包括上极板的驱动电极和下极板的感应电极。

所述导风板包括水平导风板和侧向导风板，侧向导风板设在大棚四周通风窗两侧，水平导风板设在通风窗下窗沿，紧靠通风窗内侧，侧向导风板沿着风向展开，风速在0.3～1.0m·s^-1范围内，水平导风板不转动，风速超过1.0m·s^-1时，水平导向板与水平方向夹角为其中，h为水平导风板与温室内植物层的高度。所述一个通风窗设有一对侧向导风板，侧向导风板向中间开合，所述侧向导风板包括固定端和自由端，自由端厚度要比导风板板面处薄，两个侧向导风板搭接的自由端内侧设有柔性凸起结构。所述圆环电容单元的感应电极和驱动电极正对且形状相同，条状电容单元的驱动电极和感应电极宽度相同，驱动电极长度两端分别预留左差位δ_左和右差位δ_右，b_0驱＝b_0感+δ_右+δ_左，其中b_0驱为条状电容单元的驱动电极长度，b_0感为感应电极长度。所述条状电容的差位δ_左＝δ_右，且其中d₀为介质厚度，G为弹性介质的抗剪模量，τ_ymax为最大应力值。所述条状电容单元的驱动电极和感应电极沿宽度方向设有初始偏移δ_xo。所述条状电容的宽度其中，d₀为介质厚度，E为弹性介质的杨氏模量，G为弹性介质的抗剪模量。所述圆环电容单元组和条状电容单元组的驱动电极通过一个引出线与传感系统信号处理器连接，所述圆环电容单元组的感应电极的每个圆环单独引线与传感系统信号处理器连接，条状电容单元组的感应电极设一根引线。所述传感系统信号处理器和电容单元之间设有中间变换器，变换器用于设置电压或频率对电容的传输系数。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的温室降温系统通过利用传感器测量风速，控制导风板的风向，最大限度的开发了季风性资源，节约能源，并且本实用新型在传感器选择上，设计出了以PCB板为平行板电极和PDMS为基材的介质层，平面尺寸为10×10mm²的组合式电容敏感器件。本实用新型在通过电容测量二维力的基础上，有效使用平板的使用面积，并且通过差动等方法有效解决二维力耦合，从而使法向与切向转换都达到较高的线性、精度与灵敏度。

附图说明

图1是本实用新型的具体实施方式的同心圆环偏移错位面积分析图。

图2是本实用新型的具体实施方式的同心圆环错位对外径圆分析图。

图3是本实用新型的具体实施方式的平行板电容的平面设计图。

图4是本实用新型的具体实施方式的条形电容单元组平面设计图。

图5是本实用新型的具体实施方式的两组圆环电容组结构图。

图6是本实用新型的具体实施方式的单元电容对的信号差动示意图。

图7是本实用新型的具体实施方式的平行板电容器剖面结构。

图8为本实用新型具体实施方式的温室大棚的结构图。

图9为本实用新型具体实施方式导风板的结构图。

图10为本实用新型具体实施方式以温室大棚为主体的坐标系。

其中，1驱动电极、2感应电极、3侧向导风板、301固定端、302自由端、303转轴、4水平导风板、5上PCB板、6下PCB板。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本实用新型的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本实用新型的实用新型构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

本实用新型的主要思路是：夏季利用季风性资源对温室大棚进行通风降温，风速在0.3～1.0m·s^-1范围内时，对植物降温和生长有促进作用，植物叶片的边界层阻力减少，气孔导度增大，光合作用增强。若风速过高，会导致植物的部分气孔关闭，气孔导度降低，光合作用降低。因此，必须对通过温室的气流进行测量，对于低风速，可以将气流引导到植物层，给植物降温，促进植物生长，而对于高风速，要避免流向植物层。同时，对风向进行监测，通过导风板等结构引导气流沿着原来的水平方向通过温室，避免在温室内形成过强的紊流，影响植物生长。另外，冷空气在经过温室的过程中将以约7度的角度扩散，亦即气流每流动2.5m将扩散0.3m，因此，在竖直方向上也需要对风向进行引导。

如图8所示，为本实用新型的温室大棚侧墙上的通风窗口的安装示意图，为了图片清晰，后侧和另一端的通风窗口没有画出，通风窗口设有水平导风板和侧向导风板。本实用新型的导风板包括自由端和固定端，侧向导风板的自由端厚度要比导风板板面处更薄，每个通风窗口设有一个水平导风板和两个侧向导风板，两个侧向导风板分别固定在通风窗的两个侧面，分别向两侧开合，水平导风板设在窗口的下侧。一对侧向导风板中，一个侧向导风板的自由端内表面相对板面凹陷，一个侧向导风板的自由端外表面相对板面凹陷。相对凹陷的两面中其中的一面上设有凸起结构，该凸起结构的高度和侧向导风板闭合后两个导风板之间的间隙相匹配。固定端设在转动轴上，自由端围绕转动轴转动，实现通风功能。

较佳的，作为一种可实施方式，凸起结构的材质为柔性材料，如塑料、海绵、树脂等，在导风板闭合过程中，两个自由端相互搭接，凸起结构与另一个自由端之间为柔性接触，可实现其与板面的紧密贴合，能够更好有效的保证温室的气密性。导风板的自由端转动是通过电机的带动实现的，因此需要将导风板与电机进行装配。本实用新型的通风窗为连续设置，保证气流分布均匀，方向给定准确，窗口设置在稍高于植物层的位置，水平导向板设置在温室内部，侧向导风板为向外开合。

本实用新型通过一个圆环型的电容式压力传感器来测量风向，由于风是一个相对较大范围内形成的气体流动，所以近似认为近地面风向是水平的，为了连续测量风速的大小和方向，本实用新型将传感器设置在通风窗口的下窗沿或上窗沿，在实际使用的过程中，压力传感器将测量到的电容值上传给传感系统信号处理器，传感系统信号处理器根据电容值计算风速和风向，根据风速和风向给定侧向导向板和水平导向板的旋转角度。假设根据计算结果风速为v，风向为m度(为风向与x正半轴的夹角)，由于侧向导向板是向外开合，所以侧向导向板的旋转角度一个为180-m度，相对的另一个为m度，如果风速v在0.3～1.0m·s^-1范围内，设水平导向板的初始位置是紧靠温室的内墙，则旋转角度为0，可以任自然风自由扩散，如果风速超过最大范围，则要避免风流向植物层，假设通风窗的下窗沿距离植物层的高度为h，则水平导向板需要旋转的角度为

如图10所示，以温室大棚建立一个坐标系，以温室大棚侧墙的外表面为切向X方向，垂直于X方向指向大棚内部的方向为法向Z向，圆环型的电容式压力传感器包括圆环电容单元组和条状电容单元组，圆环电容单元组用于测切向力和法向力的大小，条状电容单元组用于测量切向力的方向，条状电容单元组设置在圆环的圆心位置，圆环电容单元组包括两组以上圆环电容单元对，圆环电容单元对包括两个相互圆环电容单元，条状电容单元组是由两个以上的条状电容组成的梳齿状结构，每个环形电容单元或条状电容单元均包括上极板的驱动电极和下极板的感应电极。每个圆环电容单元的感应电极和驱动电极正对且形状相同，每个条状电容单元的驱动电极和感应电极宽度相同，条状电容的驱动电极的长度大于感应电极长度，条状电容的驱动电极长度两端分别预留左差位δ_左和右差位δ_右，b_0驱＝b_0感+δ_右+δ_左，其中_b0驱为条状电容单元的驱动电极长度，b_0感为条状电容单元的感应电极长度。条状电容的差位δ_左＝δ_右，且其中d₀为介质厚度，G为弹性介质的抗剪模量，τ_ymax为最大应力值。本实用新型中条状电容的驱动电极和感应电极沿宽度方向存在一个初始偏移。

条状电容的宽度其中，d₀为介质厚度，E为弹性介质的杨氏模量，G为弹性介质的抗剪模量。圆环电容单元组和条状电容单元组的驱动电极通过一个引出线与传感系统信号处理器连接，圆环电容单元组的每个圆环单独引线与传感系统信号处理器连接，条状电容单元的每个感应电极可以通过一根引线与传感系统信号处理器连接。传感系统信号处理器和电容单元之间设有中间变换器，变换器用于设置电压对电容或频率对电容的传输系数。

下面结合附图1-10对本实用新型的推导和原理，对各部分形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、操作使用方法等，作进一步详细的说明。

1.1电容公式及其输入输出特性

平行板电容器的初始电容为：

式中，ε₀真空介质电常数为8.85PF/m，ε_r＝2.5为电介质的相对介电常数。d₀受σ_n的激励产生相对变形ε_n＝δ_n/d₀＝σ_n/E，代入(1)式得到输入输出特性

$C_n={\mathrm{\ϵ}}_0\·{\mathrm{\ϵ}}_r\frac{A_0}{d_0(1-{\mathrm{\ϵ}}_n)}={\mathrm{\ϵ}}_0\·{\mathrm{\ϵ}}_r\frac{A_0}{d_0(1-\frac{F_n}{AE})}---\left(2\right)$

1.2法向应力作用下的线性度和灵敏度

1.2.1法向线性度

(2)式中F_n在分母中，故C_n＝f(F_n)的关系是非线性的。因转换量程中的最大值σ_nmax与介质弹性常数E相比，ε_n是个很小的量，即分母中ε_n<<1，将(2)式按级数展开并略去二次方以上的高阶无穷小，可简化为：

$C_n=C_0(1+\mathrm{\&epsiv;})=C_0(1+\frac{F_n}{A\&CenterDot;E})---\left(3\right)$

可见在C_n与F_n的转换特性中的法向线性度的最大相对误差接近于零。

1.2.2灵敏度

按法向灵敏度的定义

而按(2)式则

$S_{n2}=\frac{{\mathrm{dC}}_n}{{\mathrm{dF}}_n}=C_0\&CenterDot;\frac{1}{1-2\mathrm{\&epsiv;}}=C_0\&CenterDot;\frac{1}{1-2\frac{F_n}{A\&CenterDot;E}}---\left(4\right)$

按(3)式可得线性灵敏度，

S_n1＝C₀/AE＝ε₀ε_r/d₀E(5)

S_n2随F_n而变，F_n愈大，S_n2愈大，在整个转换特性上呈轻微非线性。

1.3切向位移和圆环电容器有效面积之间的关系

针对同心圆环电容对进行分析，如图1所示，R₁为外圆半径，R₂为内圆半径，r＝圆环宽度＝大外圆半径R₁-内圆半径R₂。给驱动电极一个切面上的力F_X，导致上下对应的驱动电极和感应电极产生一个剪切错位，设d_x为切面位移，错位面积为S_内和S_外，电极板的初始正对面积应为π(R₁ ²-R₂ ²)。图2为外同心圆环电容对外径圆分析图，移动前后两圆心距离为d_x，移动前后两圆心和两圆的交点形成一个菱形，可以计算S_外的面积：d_x

上式中，有d_x<<R₁,所以取

由

将的泰勒级数展开，并略去高次项，

同理，可以知道，S_内＝2R₂d_x，所以同心圆环电容的错误面积为S＝2R₁d_x+2R₂d_x。1.4切向应力τ激励下的圆环电容器的电容变化

切向应力τ并不改变极板的几何尺寸参数A₀，对介质厚度d₀也不产生影响。然而τ_x和τ_y改变了平行板电容器的空间结构，正向面对的上下极板之间发生了错位偏移。极板在τ作用下的错位偏移d_x。

当τ为零时，上下极板是正对的，极板之间有效截面在图2中，在τ_x右向的作用下，上极板相对于下极板产生了向右的错位偏移d_x，从而使上下极板之间在计算电容时的有效面积由此产生的电容为：

$C_{\mathrm{\&tau;}x}=\frac{{\mathrm{\&epsiv;}}_0\&CenterDot;{\mathrm{\&epsiv;}}_r\&CenterDot;({\mathrm{\&pi;R}}_1^2-{\mathrm{\&pi;R}}_2^2-2R_1{d}_x-2R_2{d}_x)}{d_0}---\left(6\right)$

根据剪切胡克定律

τ_x＝γ_x·G＝G·δ_x/d₀(7)

将(7)代入(6)可得

$C_{\mathrm{\&tau;}x}=C_0-\frac{{\mathrm{\&epsiv;}}_0\&CenterDot;{\mathrm{\&epsiv;}}_r\&CenterDot;2(R_1+R_2)d_x}{d_0}=C_0-\frac{{\mathrm{\&epsiv;}}_0\&CenterDot;{\mathrm{\&epsiv;}}_r\&CenterDot;2(R_1+R_2)F_x}{A_{\mathrm{\&tau;}}G}=C_0-\frac{2{\mathrm{\&epsiv;}}_0\&CenterDot;{\mathrm{\&epsiv;}}_r{F}_x}{G\mathrm{\&pi;}(R_1-R_2)}---\left(8\right)$

(8)式即为切应力下的输入—输出特性，C_τ与τ_x呈线性关系，其灵敏度

$S_{\mathrm{\&tau;}x}=\frac{{\mathrm{dC}}_{\mathrm{\&tau;}}}{{\mathrm{dF}}_x}=\frac{2{\mathrm{\&epsiv;}}_0\&CenterDot;{\mathrm{\&epsiv;}}_r}{G\mathrm{\&pi;}(R_1-R_2)}---\left(9\right)$

由公式(9)可以看出切向灵敏度和R₁-R₂有关，即切向灵敏度和圆环的宽度成反比，宽度越小灵敏度越高。

2平板电容器的设计

2.1平板电容器的设计

参见图3中的圆环电容单元组的电极平面布置图，在一个10×10mm²的基板上的一种接触式平行板三维力压力传感器，传感器包括传感系统信号处理器、与传感系统信号处理器分别连接的圆环电容单元组和条状电容单元组，圆环电容单元组用于测切向力和法向力的大小，条状电容单元组用于测量切向力的方向，条状电容单元组设置在基板圆环电容单元组的中心位置或者平行板的四个角落，这样可以有效的使用平行板的面积，圆环电容单元组铺满整个平行板，在测量三维力时，都起作用，而条状电容单元组有效利用了圆环电容单元组铺设后，平行板四角或者中心的空间，用于测量三维力切向力的方向。圆环电容单元组的驱动电极和感应电极都是由n个同心圆环组成，n为偶数，则形成n/2圆环电容单元对。影线部分表示失蜡铸造工艺的外模截面，其几何形状和尺寸也应在机械成型时保持精准。

图4条状电容单元组的极板结构图，条状电容单元组是由多个条状电容单元组成的梳齿状结构，每个条状电容单元包括上极板的驱动电极和下极板的感应电极，极板在平面位置布置上沿宽度方向有一定的偏移δ_xo。设每根条状电容单元宽为a₀，两条状电容单元之间的槽宽为a_δ，则每根条状电容单元的节距为a₀+a_δ。条状电容的宽度其中，d₀为介质厚度，E为弹性介质的杨氏模量，G为弹性介质的抗剪模量。

2.2激励信号和坐标系

将圆环型的平行板电容器置于直角坐标系中，三维激励施加于电容极板的外表面，产生的接触式作用力具有Fx、Fy和Fz三个方向分量，Fx和Fy的作用方向沿X轴和Y轴，Fz的作用方向沿OZ轴即方向，法向和切向应力均为一种应力张量，从电极的引线间即可输出电容的响应；法向应力σ_n＝Fn/A，其中为极板法向受力面，Fn＝Fz为法向分量；两侧表面上产生成对的切向应力τ_切＝F_切/A。

根据弹性力学中的虎克定律，σ_n和τ_x，τ_y都将使弹性体产生相应的变形。其中，

${\mathrm{\&sigma;}}_n=E\&CenterDot;{\mathrm{\&epsiv;}}_n=E\&CenterDot;{\mathrm{\&delta;}}_n/d_0=\frac{F_n}{A}$

式中，E为弹性介质的杨氏模量GN/m²，G为弹性介质的抗剪模量GN/m²，δn为弹性介质的法向位移(单位：μm)，而δx和δy为电容器上下两极板的相对错位(单位：μm)，其正负号由坐标轴指向决定。

2.3法向力和切向力大小的计算

选取第n个电容和第n/2个电容，通过建立圆环电容单元对组成方程组进行计算，如图5所示。设电极板受到法向和切向激励作用后，设第n个圆环电容单元的输出电容为C₁，n/2个圆环电容单元输出电容为C₂，切向的位移为d_x，法向的电容极距为d_n，S₁₀为外环初始的正对面积，S₂₀为内环初始的正对面积，S1为外圆环的错位面积，S2内圆环的错位面积。

$C_1=\frac{\mathrm{\&epsiv;}(S_{10}-S1)}{d_n}=\frac{\mathrm{\&epsiv;}({\mathrm{\&pi;R}}_1^2-{\mathrm{\&pi;R}}_2^2)}{d_n}-\frac{\mathrm{\&epsiv;}(2R_1{d}_x+2R_2{d}_x)}{d_n}$ ①

$C_2=\frac{\mathrm{\&epsiv;}(S_{20}-S2)}{d_n}=\frac{\mathrm{\&epsiv;}({\mathrm{\&pi;r}}_1^2-{\mathrm{\&pi;r}}_2^2)}{d_n}-\frac{\mathrm{\&epsiv;}(2r_1{d}_x+2r_2{d}_x)}{d_n}$ ②

将①-②得到：

$C_1-C_2*\frac{R_1+R_2}{r_1+r_2}=\frac{\mathrm{\&epsiv;}\mathrm{\&pi;}(R_1^2-R_2^2)}{d_n}-\frac{R_1+R_2}{r_1+r_2}*\frac{\mathrm{\&epsiv;}\mathrm{\&pi;}(r_1^2-r_2^2)}{d_n}$

设上式中的 $\frac{R_1+R_2}{r_1+r_2}=K,$ 则 $d_n=\frac{\mathrm{\&epsiv;}(S_{10}-{\mathrm{KS}}_{20})}{C_1-{\mathrm{KC}}_2}$

根据 $d_n=d_0-\mathrm{\&Delta;}d=d_0(1-\frac{F_n}{E\&CenterDot;S_0})$

可知： $F_n=\frac{(d_n-d_0)E\&CenterDot;S_0}{d_0}$

将上述的将①*C₂-②*C₁得到：

$d_x=\frac{C_2{S}_{10}-C_1{S}_{20}}{2C_2(R_1+R_2)-2C_1(r_1+r_2)};$

由 $\mathrm{\&gamma;}=\frac{\mathrm{\&tau;}}{G}=\frac{F_{\mathrm{\&tau;}}}{G\&CenterDot;S_0}=\frac{d_x}{d_0}=\frac{C_2{S}_{10}-C_1{S}_{20}}{d_{0}2C_2(R_1+R_2)-d_{0}2C_1(r_1+r_2)},$ 所以F_τ为

$F_{\mathrm{\&tau;}}=\frac{(C_2{S}_{10}-C_1{S}_{20})\&CenterDot;G\&CenterDot;S_0}{d_{0}2C_2(R_1+R_2)-d_{0}2C_1(r_1+r_2)}$

2.4切向力的方向判定

2.4.1条状电容单元组状结构和参数设计

为了求解切向力的方向，在本实用新型中由于切向力只沿着X轴的正负方向，设计了如图4所示的条状电容单元组，条状电容单元组是由多个条状电容单元组成的梳齿状结构，每个条状电容单元包括上极板的驱动电极和下极板的感应电极，极板在平面位置布置上沿宽度方向有一定的偏移δ_xo。设每根条状电容单元宽为a₀，两条状电容单元之间的槽宽为a_δ，则每根条状电容单元的节距为a₀+a_δ。为了避免Y向的微小扰动驱动电极长度两端预留δ₀，因此b_0驱＝b_0底+2·δ₀，其中在b_0驱两端长度预留理论上应保证其计算值为 故在工艺上应保证b_0驱－b_0底≥0.01mm。初始偏移δ_xo，其取值应保证其计算值与δ₀类似，其初始偏移均设置δ_xo＝0.01mm，以保证切向激励对条状电容单元组的电容响应出现增减效果，根据增减效果就可以判断切向激励的方向。

图4中所示，当τ_x＝0时，切应力为0时的初始电容为在此基础上，如在条状电容单元组上施加一个切向和法向激励，产生±δ_x的错位偏移，则条状电容单元组输出为：

$C_{\mathrm{\&tau;}n}=\frac{{\mathrm{\&epsiv;}}_0\&CenterDot;{\mathrm{\&epsiv;}}_r\&CenterDot;b_0\&CenterDot;(a_0-{\mathrm{\&delta;}}_{x0}+{\mathrm{\&delta;}}_x)}{d_n}---\left(10\right)$

其中d_n为受法向激励后条状电容单元组的极板间距，由于受切向和法向激励作用后，条状电容单元组合圆环电容单元组的电极间距相同，因此，可以通过圆环电容单元组求解的来求算出δ_x，这里的δ_x为矢量，因此，如果δ_x>0，则说明上下极板的正对面积增加，在图4中是向右偏移，如果δ_x<0，则说明上下极板的正对面积减小，在图4中是向左偏移。确定了风向在水平方向上的方向，通过求解出的圆环电容单元组的切向力与法向力的比值及可以判断出风向。

2.5主要材料选择及其特性参数

平行板电容器的结构剖面图类似于三明治结构如图6所示。由图6可知，1和2为上下PCB基板，5为胶贴于PCB基板上的驱动电极铜箔，6下层基板上的感应电极铜箔。极板距d₀＝0.1mm，上下基板内侧空间除铜箔电极外，均为用失蜡铸造法充填的PDMS(聚二甲基硅氧烷)超弹绝缘介质。其机械和物理特性参数为杨氏模量E＝6.2MPa，而其抗剪弹性模量为G＝4.1MPa，介质极化时相对介电常数ε_γ＝2.5。由于介质的E和G远小于铜的弹性模量E_铜＝103GPa，故电容器内部介质在应力状态下的变形远大于极板的变形。

2.6电极引线设计

无论是驱动电极或感应电极都需备有引出线，考虑各个驱动电极在信号电平上都是接地的，故驱动电极只需共用同一个引出线。圆环电容单元组和条状电容单元组的驱动电极通过一个引出线与传感系统信号处理器连接，所述圆环电容单元组的每个圆环单独引线与传感系统信号处理器连接，传感系统信号处理器根据每个圆环的输出值自由组合进行计算，之后进行求平均得出切向力的大小和法向力大小，在精度要求不高的情况下，圆环电容单元组可以只选择两个最优圆环引出2根引线，通过这两个圆环求出d_x和d_n，从而得出切向力的大小和法向力大小；条状电容单元组的感应电极可以共用一根引线，与传感系统信号处理器连接，用于计算切向力的方向。所述传感系统信号处理器和电容单元之间设有中间变换器，如图7，中间变换器用于设置电压对电容或频率对电容的传输系数。整个电容组件共有至少4个管脚从平面封装的侧面引出，以便整个组件顶部与底部外表面能方便地与测量对象接触。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种基于风向分析的温室大棚降温系统，其特征在于，包括导风板、传感器和传感系统信号处理器，传感系统信号处理器根据传感器的输出值计算风速，并使导风板沿着风向展开，传感器包括圆环电容单元组合条状电容单元组，所述条状电容单元组设置在基板圆环电容单元组外的四角或者圆心，所述圆环电容单元组包括至少一组圆环电容单元对，圆环电容单元对包括两个相互圆环电容单元，所述条状电容单元组是由两个以上的条状电容单元组成的梳齿状结构，每个圆环电容单元和条状电容单元均包括上极板的驱动电极和下极板的感应电极。

2.根据权利要求1所述的基于风向分析的温室大棚降温系统，其特征在于，所述导风板包括水平导风板和侧向导风板，侧向导风板设在大棚四周通风窗两侧，水平导风板设在通风窗下窗沿，紧靠通风窗内侧，侧向导风板沿着风向展开，风速在0.3～1.0m·s^-1范围内，水平导风板不转动，风速超过1.0m·s^-1时，水平导向板与水平方向夹角为其中，h为水平导风板与温室内植物层的高度。

3.根据权利要求2所述的基于风向分析的温室大棚降温系统，其特征在于，所述一个通风窗设有一对侧向导风板，侧向导风板向中间开合，所述侧向导风板包括固定端和自由端，自由端厚度要比导风板板面处薄，两个侧向导风板搭接的自由端内侧设有柔性凸起结构。

4.根据权利要求1所述的基于风向分析的温室大棚降温系统，其特征在于，所述圆环电容单元的感应电极和驱动电极正对且形状相同，条状电容单元的驱动电极和感应电极宽度相同，驱动电极长度两端分别预留左差位δ_左和右差位δ_右，b_0驱＝b_0感+δ_右+δ_左，其中b_0驱为条状电容单元的驱动电极长度，b_0感为感应电极长度。

5.根据权利要求4所述的基于风向分析的温室大棚降温系统，其特征在于，所述条状电容单元的左差位δ_左和右差位δ_右有δ_左＝δ_右，且其中d₀为介质厚度，G为弹性介质的抗剪模量，τ_max为最大应力值。

6.根据权利要求1所述的基于风向分析的温室大棚降温系统，其特征在于，所述条状电容单元的驱动电极和感应电极沿宽度方向设有初始偏移δ_xo。

7.根据权利要求6所述的基于风向分析的温室大棚降温系统，其特征在于，所述条状电容单元的宽度其中，d₀为条状电容单元介质厚度，E为弹性介质的杨氏模量，G为弹性介质的抗剪模量。

8.根据权利要求2所述的基于风向分析的温室大棚降温系统，其特征在于，所述圆环电容单元组和条状电容单元组的驱动电极通过一个引出线与传感系统信号处理器连接，所述圆环电容单元组的每个圆环的感应电极单独引线与传感系统信号处理器连接，条状电容单元组的感应电极设一根引线。

9.根据权利要求2所述的基于风向分析的温室大棚降温系统，其特征在于，所述圆环电容单元、电容单元模块与传感系统信号处理器之间分别设有中间变换器，中间变换器用于设置电压对电容或频率对电容的传输系数。