CN209387678U - 一种光耦式风向传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光耦式风向传感器，所述光耦式风向传感器在同一圆周设置了四个光耦，挡光板随风向杆旋转并穿过四个光耦，根据四个光耦的光耦信号，即可获知风向方位值。本实用新型提供的光耦式风向传感器45°一个方位值，无任何死区，准确度高，且生产成本低。

Description

一种光耦式风向传感器

【技术领域】

本实用新型涉及风向监测技术领域，特别是涉及一种光耦式风向传感器。

【背景技术】

当前市场上大部分的8方位风向传感器采用电位器原理，风向传感器的风向叶子带动电位器的电刷在电阻体上滑动，单片机根据电位器的电阻值来判断风向传感器采集的风向方位。

由于环状电位器不是封闭的，必然存在一段角度的死区部分无法测量，因此采用电位器原理的8方位风向传感器存在死区，死区的存在影响风向测量的准确度。精密电位器的价格也比较高，导致采用精密电位器的风向传感器的价格也比较高。

鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

【实用新型内容】

本实用新型所要解决的技术问题是：现有技术中采用电位器的风向传感器存在死区和生产成本高的问题。

本实用新型采用如下技术方案：

第一方面，本实用新型提供了一种光耦式风向传感器，包括：第一光耦1、第二光耦2、第三光耦3、第四光耦4、挡光板5和风向杆6；

所述第一光耦1、所述第二光耦2、所述第三光耦3和所述第四光耦4依次顺时针设置在同一圆周上，其中，所述第二光耦2与所述第一光耦1夹角为 90°，所述第三光耦3与所述第二光耦2夹角为45°，所述第四光耦4与所述第三光耦3夹角为90°；

所述挡光板5与所述风向杆6耦合连接，所述挡光板5随所述风向杆6旋转并穿过所述第一光耦1、所述第二光耦2、所述第三光耦3和所述第四光耦4；

其中，所述挡光板5沿轴线方向投影的一部分为半圆形。

优选的，所述光耦式风向传感器还包括：处理器7；

所述处理器7与所述第一光耦1、所述第二光耦2、所述第三光耦3和所述第四光耦4信号连接，所述处理器7用于检测所述第一光耦1、所述第二光耦2、所述第三光耦3和所述第四光耦4的光耦信号判断风向方位。

优选的，所述处理器7为单片机。

优选的，所述光耦式风向传感器还包括：安装板8和基座9；

所述安装板8用于设置所述第一光耦1、所述第二光耦2、所述第三光耦3、所述第四光耦4和所述处理器7；

所述基座9用于容纳所述挡光板5和所述安装板8；

所述风向杆6设置在所述基座9上。

优选的，所述挡光板5包括：旋转轴51和旋转板52；

所述旋转轴51与风向杆6轴向耦合连接，所述旋转轴51的周向与所述旋转板52连接；

所述旋转板52沿轴线方向为半圆形，所述旋转板52的径向截面为L形，所述旋转板52用于随所述旋转轴51旋转并穿过所述第一光耦1、所述第二光耦2、所述第三光耦3和所述第四光耦4。

优选的，所述旋转轴51与所述旋转板52之间设置有加强筋53。

优选的，所述旋转轴51与风向杆6轴向耦合连接，具体包括：

所述旋转轴51与风向杆6轴向通过连杆11连接；所述旋转轴51设置有第一连接孔511，所述风向杆6设置有第二连接孔；所述连杆11一端穿过所述第一连接孔511与所述旋转轴51连接，所述连杆11另一端穿过所述第二连接孔与所述风向杆6连接。

优选的，所述第一光耦1、所述第二光耦2、所述第三光耦3和所述第四光耦4均为U形。

优选的，所述光耦式风向传感器还包括：电源模块；

所述电源模块用于为所述第一光耦1、所述第二光耦2、所述第三光耦3、所述第四光耦4和所述处理器7供电。

优选的，所述电源模块为锂电池。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：区别于现有技术，本实用新型提供的光耦式风向传感器在同一圆周设置了四个光耦，挡光板随风向杆旋转并穿过四个光耦，根据四个光耦的光耦信号，即可获知风向方位值；相比于现有技术中采用电位器的风向传感器，本实用新型采用四个光耦要比电位器的价格便宜许多，生产成本低；另外，本实用新型提供的光耦式风向传感器45°一个方位值，无任何死区，准确度高。

【附图说明】

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提供的光耦式传感器的结构示意图；

图2是本实用新型提供的光耦式传感器的安装板上各组件的安装结构示意图；

图3是本实用新型提供的光耦式传感器的第一光耦的主视图；

图4是本实用新型提供的光耦式传感器的第一方位示意图；

图5是本实用新型提供的光耦式传感器的第二方位示意图；

图6是本实用新型提供的光耦式传感器的第三方位示意图；

图7是本实用新型提供的光耦式传感器的第四方位示意图；

图8是本实用新型提供的光耦式传感器的第五方位示意图；

图9是本实用新型提供的光耦式传感器的第六方位示意图；

图10是本实用新型提供的光耦式传感器的第七方位示意图；

图11是本实用新型提供的光耦式传感器的第八方位示意图。

【具体实施方式】

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本实用新型的限制。

此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例一：

本实用新型实施例一提供了一种光耦式风向传感器，如图1所示，所述光耦式风向传感器包括：第一光耦1、第二光耦2、第三光耦3、第四光耦4、挡光板5和风向杆6；

所述第一光耦1、所述第二光耦2、所述第三光耦3和所述第四光耦4依次顺时针设置在同一圆周上，其中，所述第二光耦2与所述第一光耦1夹角为 90°，所述第三光耦3与所述第二光耦2夹角为45°，所述第四光耦4与所述第三光耦3夹角为90°；

所述挡光板5与所述风向杆6耦合连接，所述挡光板5随所述风向杆6旋转并穿过所述第一光耦1、所述第二光耦2、所述第三光耦3和所述第四光耦4；

其中，所述挡光板5沿轴线方向投影的一部分为半圆形。

本实用新型提供的光耦式风向传感器在同一圆周设置了四个光耦，挡光板随风向杆旋转并穿过四个光耦，根据四个光耦的光耦信号，即可获知风向方位值；相比于现有技术中采用电位器的风向传感器，本实用新型采用四个光耦要比电位器的价格便宜许多，生产成本低；另外，本实用新型提供的光耦式风向传感器45°一个方位值，无任何死区，准确度高。

结合本实用新型实施例一，参阅图1至图3，对光耦式风向传感器的结构进行说明。在安装板8上设置有所述第一光耦1、所述第二光耦2、所述第三光耦3、所述第四光耦4和所述处理器7。所述第一光耦1、所述第二光耦2、所述第三光耦3和所述第四光耦4均为U形，且结构相同。以第一光耦1为例，如图3所示，第一光耦1为U形，具有开槽101，开槽101两侧分别为光发射端和光接收端，当开槽101中间被挡住时，光接收端接收不到光发射端发出的光信号，此时第一光耦1的光耦信号值为“0”；当开槽101中间未被挡住时，光接收端能够接收光发射端发出的光信号，此时第一光耦1的光耦信号值为“1”。所述第一光耦1、所述第二光耦2、所述第三光耦3和所述第四光耦4依次顺时针设置在同一圆周上，所述第一光耦1、所述第二光耦2、所述第三光耦3 和所述第四光耦4的各开槽在同一圆周的周向上，其中，所述第二光耦2与所述第一光耦1夹角为90°，所述第三光耦3与所述第二光耦2夹角为45°，所述第四光耦4与所述第三光耦3夹角为90°

所述处理器7通过安装板8上的电路实现与所述第一光耦1、所述第二光耦2、所述第三光耦3和所述第四光耦4的IO口信号连接，所述处理器7用于处理所述第一光耦1、所述第二光耦2、所述第三光耦3和所述第四光耦4的光耦信号值判断风向方位值，具体的，处理器7通过检测所述第一光耦1、所述第二光耦2、所述第三光耦3和所述第四光耦4的四个光耦信号值即可判断风向方位值。在可选的技术方案中，处理器7为单片机，相比于现有技术中风向传感器使用精密电位器，本实用新型提供的光耦式风向传感器可使用最低端的单片机，因此成本更低。

所述第一光耦1、所述第二光耦2、所述第三光耦3和所述第四光耦4需要与所述挡光板5配合使用，挡光板5与风向杆6耦合连接，风向杆6在风力作用下旋转时，挡光板5随风向杆6旋转并穿过所述第一光耦1、所述第二光耦2、所述第三光耦3和所述第四光耦4，挡光板5穿过各个光耦时，各个光耦的光耦信号值发生改变，处理器7根据当前各个光耦的光耦信号值判断当前的风向方位值。

结合本实用新型实施例一，参阅图1和图2，对挡光板5的结构进行说明。所述挡光板5包括旋转轴51和旋转板52；所述旋转轴51与风向杆6轴向耦合连接，所述旋转轴51的周向与所述旋转板52连接；所述旋转板52沿轴线方向为半圆形，所述旋转板52的径向截面为L形，所述旋转板52用于随所述旋转轴51旋转并穿过所述第一光耦1、所述第二光耦2、所述第三光耦3和所述第四光耦4，具体的，旋转板52的竖直臂521能够穿过各个光耦的开槽，例如，旋转板52的竖直臂521能够穿过第一光耦1的开槽101，当竖直臂521位于开槽101中时，第一光耦1的光耦信号值为“0”；当竖直臂521不处于开槽101 中时，第一光耦1的光耦信号值为“1”。其中，旋转板52沿旋转轴51方向投影的为半圆形。为了使得挡光板5的结构更加牢固可靠，在旋转轴51和旋转板52之间设置有加强筋53，加强筋53与旋转轴51和旋转板52连接。

结合本实用新型实施例一，参阅图1，对挡光板5和风向杆6的连接方式进行说明。挡光板5的旋转轴51与风向杆6轴向通过连杆11连接，所述旋转轴51设置有第一连接孔511，所述风向杆6设置有第二连接孔；所述连杆11 一端穿过所述第一连接孔511与所述旋转轴51连接，所述连杆11另一端穿过所述第二连接孔与所述风向杆6连接。在其它实施方式中，连杆11和旋转轴 51的连接方式可选的为卡合或者过盈配合，连杆11和风向杆6的连接方式可选的为通过销钉连接，在此不做过多限定。

本实用新型提供的光耦式风向传感器还包括基座9，基座9用于容纳挡光板5和安装板8。为了方便光耦式风向传感器的组装，在优选的实施方式中，基座9包括第一部分91和第二部分92，第一部分91为喇叭状，第二部分92 为桶状，第一部分91宽口径与第二部分92卡合实现基座9的组装。安装板8 设置在第二部分92内，可选的通过螺钉与第二部分92连接固定；第二部分92 内还设置有横板921，数据接头10设置在横板921的安装孔上，数据接头10 的一端与安装板8信号连接，数据接头10的另一端用于和外接数据线连接，向外传输风向方位值。基座9的第一部分91窄口径外围设置有风向杆6，风向杆6在风力的作用下能够绕着第一部分91的轴线旋转，连杆11与挡光板5连接后，从第一部分91宽口径的一端插入窄口径的一端，与风向杆6连接，再将第一部分91与第二部分92连接，即可实现光耦式风向传感器的组装。

本实用新型提供的光耦式风向传感器还包括电源模块，所述电源模块用于为所述第一光耦1、所述第二光耦2、所述第三光耦3、所述第四光耦4和所述处理器7供电。所述电源模块可选的为可充电式锂电池。

结合本实用新型实施例一，参阅图4至图11，对光耦式风向传感器的风向方位值的确定进行说明。挡光板5在风向杆6的带动下旋转，挡光板5的旋转板52所处位置的不同，所述第一光耦1、所述第二光耦2、所述第三光耦3、所述第四光耦4的光耦信号值也会不同，处理器7根据检测到的所述第一光耦 1、所述第二光耦2、所述第三光耦3、所述第四光耦4的光耦信号值即可判断风向方位值。

如图4所示，所述第一光耦1、所述第二光耦2、所述第三光耦3和所述第四光耦4依次顺时针设置在同一圆周上，其中，所述第二光耦2与所述第一光耦1夹角为90°，所述第三光耦3与所述第二光耦2夹角为45°，所述第四光耦4与所述第三光耦3夹角为90°，旋转板52在所述安装板8上的投影为半圆形。此时，旋转板52的直边与第一光耦1的对称中心在圆周的径向方向重合，旋转板52的半圆形边朝向第二光耦2一侧，其中，旋转板52处于第一光耦1的开槽101内的部分竖直臂521未对第一光耦1的光信号形成遮挡，例如，旋转板52处于第一光耦1的开槽101内的部分竖直臂521可选的设置有缺口允许光信号通过，因此，第一光耦1的光耦信号值为“1”；旋转板52 的半圆形板对第二光耦2和第三光耦3的光信号均进行了遮挡，因此，第二光耦2的光耦信号值为“0”，第三光耦3的光耦信号值为“0”。旋转板52未对第四光耦4的光信号形成遮挡，因此，第四光耦4的光耦信号值为“1”。所以，图4所示位置的第一光耦1、第二光耦2、第三光耦3和第四光耦4的光耦信号值分别为“1”、“0”、“0”和“1”，处理器7根据四个光耦信号值“1”、“0”、“0”和“1”判断风向方位值为第一方位。

如图5所示，旋转板52在图4的基础上沿顺时针方向旋转了45°，此时，旋转板52未对第一光耦1的光信号形成遮挡，旋转板52的半圆形边对第二光耦2、第三光耦3和第四光耦4的光信号均进行了遮挡。所以，图5所示位置的第一光耦1、第二光耦2、第三光耦3和第四光耦4的光耦信号值分别为“1”、“0”、“0”和“0”，处理器7根据四个光耦信号值“1”、“0”、“0”和“0”判断风向方位值为第二方位。

如图6所示，旋转板52在图5的基础上沿顺时针方向旋转了45°，此时，旋转板52未对第一光耦1和第二光耦2的光信号形成遮挡，旋转板52的半圆形边对第三光耦3和第四光耦4的光信号均进行了遮挡。所以，图6所示位置的第一光耦1、第二光耦2、第三光耦3和第四光耦4的光耦信号值分别为“1”、“1”、“0”和“0”，处理器7根据四个光耦信号值“1”、“1”、“0”和“0”判断风向方位值为第三方位。

如图7所示，旋转板52在图6的基础上沿顺时针方向旋转了45°，此时，旋转板52未对第一光耦1、第二光耦2和第三光耦3的光信号形成遮挡，旋转板52的半圆形边对第四光耦4的光信号进行了遮挡。所以，图7所示位置的第一光耦1、第二光耦2、第三光耦3和第四光耦4的光耦信号值分别为“1”、“1”、“1”和“0”，处理器7根据四个光耦信号值“1”、“1”、“1”和“0”判断风向方位值为第四方位。

如图8所示，旋转板52在图7的基础上沿顺时针方向旋转了45°，此时，旋转板52未对第二光耦2和第三光耦3的光信号形成遮挡，旋转板52的半圆形边对第一光耦1和第四光耦4的光信号进行了遮挡。所以，图8所示位置的第一光耦1、第二光耦2、第三光耦3和第四光耦4的光耦信号值分别为“0”、“1”、“1”和“0”，处理器7根据四个光耦信号值“0”、“1”、“1”和“0”判断风向方位值为第五方位。

如图9所示，旋转板52在图8的基础上沿顺时针方向旋转了45°，此时，旋转板52未对第二光耦2、第三光耦3和第四光耦4的光信号形成遮挡，旋转板52的半圆形边对第一光耦1的光信号进行了遮挡。所以，图9所示位置的第一光耦1、第二光耦2、第三光耦3和第四光耦4的光耦信号值分别为“0”、“1”、“1”和“1”，处理器7根据四个光耦信号值“0”、“1”、“1”和“1”判断风向方位值为第六方位。

如图10所示，旋转板52在图9的基础上沿顺时针方向旋转了45°，此时，旋转板52未对第三光耦3和第四光耦4的光信号形成遮挡，旋转板52的半圆形边对第一光耦1和第二光耦2的光信号进行了遮挡。所以，图10所示位置的第一光耦1、第二光耦2、第三光耦3和第四光耦4的光耦信号值分别为“0”、“0”、“1”和“1”，处理器7根据四个光耦信号值“0”、“0”、“1”和“1”判断风向方位值为第七方位。

如图11所示，旋转板52在图10的基础上沿顺时针方向旋转了45°，此时，旋转板52未对第四光耦4的光信号形成遮挡，旋转板52的半圆形边对第一光耦1、第二光耦2和第三光耦3的光信号进行了遮挡。所以，图11所示位置的第一光耦1、第二光耦2、第三光耦3和第四光耦4的光耦信号值分别为“0”、“0”、“0”和“1”，处理器7根据四个光耦信号值“0”、“0”、“0”和“1”判断风向方位值为第八方位。

旋转板52在不同位置时，第一光耦1、第二光耦2、第三光耦3和第四光耦4的光耦信号值与风向方位值的对应表，请参阅表1。

表1光耦信号值与风向方位值的对应表

本实用新型实施例一提供的光耦式风向传感器为8方位风向传感器，在本实用新型实施例一基础上，将同一圆周四周设置的光耦数量增加为8个，其中，光耦与光耦之间夹角最小为22.5°，且，相邻光耦之间的夹角为22.5°的整数倍，对8个光耦在同一圆周上的排布方式进行选择，可以得到16方位的光耦式风向传感器。本领域技术人员在本实用新型技术方案中的基础上，经过有限次试验，得到16方位光耦式风向传感器，也属于本实用新型的保护范围。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光耦式风向传感器，其特征在于，包括：第一光耦(1)、第二光耦(2)、第三光耦(3)、第四光耦(4)、挡光板(5)和风向杆(6)；

所述第一光耦(1)、所述第二光耦(2)、所述第三光耦(3)和所述第四光耦(4)依次顺时针设置在同一圆周上，其中，所述第二光耦(2)与所述第一光耦(1)夹角为90°，所述第三光耦(3)与所述第二光耦(2)夹角为45°，所述第四光耦(4)与所述第三光耦(3)夹角为90°；

所述挡光板(5)与所述风向杆(6)耦合连接，所述挡光板(5)随所述风向杆(6)旋转并穿过所述第一光耦(1)、所述第二光耦(2)、所述第三光耦(3)和所述第四光耦(4)；

其中，所述挡光板(5)沿轴线方向投影的一部分为半圆形。

2.根据权利要求1所述的光耦式风向传感器，其特征在于，所述光耦式风向传感器还包括：处理器(7)；

所述处理器(7)与所述第一光耦(1)、所述第二光耦(2)、所述第三光耦(3)和所述第四光耦(4)信号连接，所述处理器(7)用于检测所述第一光耦(1)、所述第二光耦(2)、所述第三光耦(3)和所述第四光耦(4)的光耦信号判断风向方位。

3.根据权利要求2所述的光耦式风向传感器，其特征在于，所述处理器(7)为单片机。

4.根据权利要求2所述的光耦式风向传感器，其特征在于，所述光耦式风向传感器还包括：安装板(8)和基座(9)；

所述安装板(8)用于设置所述第一光耦(1)、所述第二光耦(2)、所述第三光耦(3)、所述第四光耦(4)和所述处理器(7)；

所述基座(9)用于容纳所述挡光板(5)和所述安装板(8)；

所述风向杆(6)设置在所述基座(9)上。

5.根据权利要求1或2所述的光耦式风向传感器，其特征在于，所述挡光板(5)包括：旋转轴(51)和旋转板(52)；

所述旋转轴(51)与风向杆(6)轴向耦合连接，所述旋转轴(51)的周向与所述旋转板(52)连接；

所述旋转板(52)沿轴线方向为半圆形，所述旋转板(52)的径向截面为L形，所述旋转板(52)用于随所述旋转轴(51)旋转并穿过所述第一光耦(1)、所述第二光耦(2)、所述第三光耦(3)和所述第四光耦(4)。

6.根据权利要求5所述的光耦式风向传感器，其特征在于，所述旋转轴(51)与所述旋转板(52)之间设置有加强筋(53)。

7.根据权利要求5所述的光耦式风向传感器，其特征在于，所述旋转轴(51)与风向杆(6)轴向耦合连接，具体包括：

所述旋转轴(51)与风向杆(6)轴向通过连杆(11)连接；所述旋转轴(51)设置有第一连接孔(511)，所述风向杆(6)设置有第二连接孔；所述连杆(11)一端穿过所述第一连接孔(511)与所述旋转轴(51)连接，所述连杆(11)另一端穿过所述第二连接孔与所述风向杆(6)连接。

8.根据权利要求1所述的光耦式风向传感器，其特征在于，所述第一光耦(1)、所述第二光耦(2)、所述第三光耦(3)和所述第四光耦(4)均为U形。

9.根据权利要求2所述的光耦式风向传感器，其特征在于，所述光耦式风向传感器还包括：电源模块；

所述电源模块用于为所述第一光耦(1)、所述第二光耦(2)、所述第三光耦(3)、所述第四光耦(4)和所述处理器(7)供电。

10.根据权利要求9所述的光耦式风向传感器，其特征在于，所述电源模块为锂电池。