CN207198186U - 一种机电一体化旋转式测风速装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于机电技术领域，具体涉及一种机电一体化旋转式测风速装置。包括数据采集盒、霍尔元件、风叶、磁钢、伸缩柱、支架、尾翼、风筒，其特征在于：所述数据采集盒固定设置在风筒的上端，风筒上贯穿设有伸缩柱；所述数据采集盒底端连接霍尔元件，霍尔元件贯穿风筒的上顶板与所述的磁钢接触；所述磁钢固定安装在旋转轴上，旋转轴左右端设有宝石轴承，风叶刚性连接在旋转轴上；所述支架安装在风筒的右侧，其右端设有轴承；所述旋转轴右端贯穿支架且连接轴承，且轴承连接尾翼。本实用新型的数据采集中枢具有启动风速低、重量轻、功耗低、工作稳定可靠和精度高的特点，可供测量不同空间高度的风速和风向，具有极大的推广实用性。

Description

一种机电一体化旋转式测风速装置

技术领域

本实用新型属于机电技术领域，具体涉及一种机电一体化旋转式测风速装置。

背景技术

风速是指空气相对于地球某一固定地点的运动速率，风速的常用单位是m/s，1m/s＝3.6km/h。风速没有等级，风力才有等级，风速是风力等级划分的依据。一般来讲，风速越大，风力等级越高，风的破坏性越大。而风速计(anemometer)是测量空气流速的仪器。它的种类较多，气象台站最常用的为风杯风速计，它由3个互成120°固定在支架上的抛物锥空杯组成感应部分，空杯的凹面都顺向一个方向。整个感应部分安装在一根垂直旋转轴上，在风力的作用下，风杯绕轴以正比于风速的转速旋转。但是传统测风速计中，靠机械结构有转杯式风速计，螺旋桨式风速计，这类风速计测量过程中的误差会因风速的不同而不同；靠散热原理的风速计只适合在小风速测量，而且需要的功耗比较大，用来保持发热。

随着计算机和电子技术的快速发展，风速测量装置正在向智能化、自动化、大存储、便携式的方向发展。尽管目前国内测风速仪器的发展速度很快，且产品种类繁多，但是与国际上同类产品相比，还存在一定差距。国内部分测风速装置的系统组成复杂、体积较大、测量方式单一，而且测量精度及准确率不高，有的测量装置本身不提供数据保存功能，即使有存储功能，也只能存少量数据，不能满足用户对产品的使用要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种精度高、稳定性好、体积小、便于携带的机电一体化旋转式测风速装置。解决现有技术中测量精度及准确率不高，没有存储功能或存储功能有限的问题。

为解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种机电一体化旋转式测风速装置，包括数据采集盒1、霍尔元件2、风叶3、磁钢5、伸缩柱6、支架7、尾翼9、风筒11，其特征在于：所述数据采集盒1固定设置在风筒11的上端，风筒11上贯穿设有伸缩柱6；所述数据采集盒1底端连接霍尔元件2，霍尔元件2贯穿风筒11的上顶板与所述的磁钢5接触；所述磁钢5固定安装在旋转轴10上，旋转轴10左右端设有宝石轴承4，风叶3刚性连接在旋转轴10上；所述支架7安装在风筒11的右侧，其右端设有轴承8；所述旋转轴10右端贯穿支架7且连接轴承8，且轴承8连接尾翼9。

所述数据采集盒1采用ATxmega单片机。

所述旋转轴10两端加工成尖角状，其与宝石轴承4为点接触方式连接。

所述数据采集盒1内设有电子罗盘13。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：本实用新型主要由数据采集盒1、风叶3和尾翼9构成，是整个装置的核心。当该装置放入所测风速的区域中，风叶3在风的作用下产生驱动力矩使其旋转，并带动装配有磁钢5的旋转轴10旋转，然后通过霍尔元件2可产生脉冲信号，数据采集中枢监测到这种脉冲信号，就会自动计数。旋转轴10径面上装有多个磁钢5，且均匀分布，因此旋转轴10每旋转一圈，数据采集中枢会监测到多个脉冲信号。风向数据的测量通过高精度电子罗盘来测量的，所测数据进入数据采集中枢。本实用新型的数据采集中枢具有启动风速低、重量轻、功耗低、工作稳定可靠和精度高的特点，可供测量不同空间高度的风速和风向，具有极大的推广实用性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型原理框图。

图3为本实用新型数据采集盒电路框图。

图4为本实用新型伸缩柱和风筒的连接示意图。

图中所示：数据采集盒1、霍尔元件2、风叶3、宝石轴承4、磁钢5、伸缩柱6、支架7、轴承8、尾翼9、旋转轴10、风筒11、电子罗盘12。

具体实施方式

以下将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。

实施例：见图1-4所示。

一种机电一体化旋转式测风速装置，包括数据采集盒1、霍尔元件2、风叶3、磁钢5、伸缩柱6、支架7、尾翼9、风筒11，其特征在于：所述数据采集盒1固定设置在风筒11的上端，风筒11上贯穿设有伸缩柱6；所述数据采集盒1底端连接霍尔元件2，霍尔元件2贯穿风筒11的上顶板与所述的磁钢5接触；所述磁钢5固定安装在旋转轴10上，旋转轴10左右端设有宝石轴承4，风叶3刚性连接在旋转轴10上；所述支架7安装在风筒11的右侧，其右端设有轴承8；所述旋转轴10右端贯穿支架7且连接轴承8，且轴承8连接尾翼9。

所述数据采集盒1采用ATxmega单片机。

所述旋转轴10两端加工成尖角状，其与宝石轴承4为点接触方式连接。

所述数据采集盒1内设有电子罗盘12。

本实用新型固定在旋转轴10上的磁钢5个固定在数据采集盒1上的霍尔元件2组成风速、脉冲转换器。由于风叶3与旋转轴10是刚性连接，当风叶3在风流的推动下旋转时，旋转轴10也会跟着转动，进而带动固定在旋转轴10上的磁钢5旋转，磁钢5每接近霍尔元件2一次，霍尔元件2就输出一个脉冲，因此风叶3的这种旋转动作在经过霍尔元件2后就会转化成一个个脉冲信号，再经过数据采集盒1上的数据采集中枢的组合计算就会得到风叶3的转速。固定在旋转轴10上的磁钢5个数可以是多个，可以大大提高测量的精度和灵敏度。风叶3和均布的磁钢5有刚性的固定在旋转轴10上，旋转轴10通过支架7，再配合尾翼9安装在风筒11中，旋转轴10可以在支架7上自由旋转；为减小旋转轴10旋转时的扭矩，在旋转轴10两端采用宝石轴承4来作为旋转轴10的轴承，旋转轴10两端加工成尖角状，其与宝石轴承4为点接触方式连接，这种方式可以极大的减小轴与轴承间的摩擦力，使风叶3尽量能达到自由旋转的效果，以提高测量数据的精度，同时也可以有效的减小装置的启动速度。

本实用新型的机电一体化旋转式测风速装置，在使用时所采集有两种信号，分别是霍尔元件2的脉冲信号和电子罗盘12的输出的信号。当采集到这两种信号后，只进行短暂的存储转换后即传输至单片机控制中心，然后进行下一次的采集、转换和发送，就这样一直循环往复。数据采集盒1以ATxmega单片机为核心，配置外围电路实现其功能。电路具有Flash存储器，可存储少量的运行信息；具有日历时钟电路；电路提供数据采集和RS-485等接口。当该装置放入所测风速的区域中，风叶3在风的作用下产生驱动力矩使其旋转，并带动装配有磁钢5的旋转轴10旋转，然后通过霍尔元件2可产生脉冲信号，数据采集中枢监测到这种脉冲信号，就会自动计数。旋转轴10径面上装有多个磁钢5，且均匀分布，因此旋转轴10每旋转一圈，数据采集中枢会监测到多个脉冲信号。风向数据的测量通过高精度电子罗盘12来测量的，所测数据进入数据采集中枢。

Claims (4)

1.一种机电一体化旋转式测风速装置，包括数据采集盒(1)、霍尔元件(2)、风叶(3)、磁钢(5)、伸缩柱(6)、支架(7)、尾翼(9)、风筒(11)，其特征在于：所述数据采集盒(1)固定设置在风筒(11)的上端，风筒(11)上贯穿设有伸缩柱(6)；所述数据采集盒(1)底端连接霍尔元件(2)，霍尔元件(2)贯穿风筒(11)的上顶板与所述的磁钢(5)接触；所述磁钢(5)固定安装在旋转轴(10)上，旋转轴(10)左右端设有宝石轴承(4)，风叶(3)刚性连接在旋转轴(10)上；所述支架(7)安装在风筒(11)的右侧，其右端设有轴承(8)；所述旋转轴(10)右端贯穿支架(7)且连接轴承(8)，且轴承(8)连接尾翼(9)。

2.根据权利要求1所述的一种机电一体化旋转式测风速装置，其特征在于：数据采集盒(1)采用ATxmega单片机。

3.根据权利要求1所述的一种机电一体化旋转式测风速装置，其特征在于：旋转轴(10)两端加工厂尖角状，其与宝石轴承(4)为点接触方式连接。

4.根据权利要求1所述的一种机电一体化旋转式测风速装置，其特征在于：数据采集盒(1)内设有电子罗盘(12)。