一种风速测量仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种风速测量仪，包括基座、旋转安装在基座上的支架，支架上固定安装有风杯，还包括摩擦发电传感器，该摩擦发电传感器包括相对设置的活动摩擦组件以及固定感应组件；活动摩擦组件包括支撑杆、摩擦头、摩擦膜，所述摩擦膜为得电子材料薄膜；固定感应组件包括固定在一起且依次叠放的第一金属电极板、第一隔板、第二金属电极板、第二隔板；第一金属电极板、第二金属电极板分别连接稳压电路的两个输入端，稳压电路的输出端连接单片机的信号输入端，单片机的显示端组连接有显示器。本实用新型专利技术结合摩擦发电的原理设计了一种精度高，响应时间快，且结构简单，价格便宜的风速测量仪。

【技术实现步骤摘要】
一种风速测量仪
本技术涉及风速测量设备领域，尤其涉及一种风速测量仪。
技术介绍
目前市场上使用的风速计包括风杯风速计、螺旋桨式风速计、热线风速计和数字式风速计等。风杯风速计是最常见的一种风速计。转杯式风速计最早由英国鲁宾孙技术，当时是四杯，后来改用三杯。三个互成120度固定在架上的抛物形或半球形的空杯都顺一面，整个架子连同风杯装在一个可以自由转动的轴上。在风力的作用下风杯绕轴旋转，其转速正比于风速。转速可以用电触点、测速发电机或光电计数器等记录。螺旋桨式风速计是一组三叶或四叶螺旋桨绕水平轴旋转的风速计。螺旋桨装在一个风标的前部，使其旋转平面始终正对风的来向，它的转速正比于风速。上述的各种风速测量仪，普遍使用的是需要耗能的风速传感器，这就造成了一定的能源消耗的增加，其次某些传感器的响应时间慢，精度也不高，而要求高精度，相应价格也会贵很多。还有一些风速测量仪，结构本身设计相对复杂，制作耗时。
技术实现思路
有鉴于现有技术中风速计的至少一个缺陷，本技术的目的是提供一种风速测量仪，结合摩擦发电的原理设计一种精度高，响应时间快，且结构简单，价格便宜的风速测量仪。为了达到上述目的，本技术采用如下技术方案：一种风速测量仪，包括基座、旋转安装在基座上的支架，所述支架上固定安装有风杯，其关键在于：还包括摩擦发电传感器，该摩擦发电传感器包括相互摩擦接触的活动摩擦组件和固定感应组件；活动摩擦组件包括支撑杆、摩擦头、摩擦膜，支撑杆的上端固定在支架上，下端固定设置有摩擦头，摩擦头的表面设置有摩擦膜，所述摩擦膜为得电子材料薄膜；固定感应组件包括固定在一起且依次叠放的第一金属电极板、第一隔板、第二金属电极板、第二隔板，固定感应组件固定在基座上表面，其中第一金属电极板位于摩擦膜的旋转半径上；所述第一金属电极板、第二金属电极板分别连接稳压电路的两个输入端，所述稳压电路的输出端连接单片机的信号输入端，单片机还设置有显示端组，该显示端组连接有显示器。本技术是基于最新的摩擦发电技术开发的一种风速测量仪，摩擦头可通过粘接或其它方式固定在支撑杆的下端，摩擦膜可通过粘接或其它方式固定贴附在摩擦头的表面，第一金属电极板、第一隔板、第二金属电极板、第二隔板可通过粘接或卡接或其它方式叠合在一起并固定在基座上，第一金属电极板朝向摩擦膜并与摩擦膜接触，第二隔板与基座的上表面接触。由于活动摩擦组件的摩擦膜由支架带动旋转，每旋转一周与第一金属电极板摩擦一次。由于摩擦生电，如果将第一金属电极板经电阻连接第二金属电极板便可在两者之间输出一个脉冲电压。在第一金属电极板、第二金属电极板分别引出一根线，连接稳压电路，再利用稳压电路稳压后输入给单片机，单片机检测连续两个脉冲的间隔时间T，再接合摩擦膜与第一金属电极板的接触点到支架的旋转中心的半径R，即可计算出风速，通过显示器进行显示，本技术结构简单，灵敏度高，便于广泛推广与应用。所述稳压电路包括集成运放，所述第一金属电极板经电阻R3连接第二金属电极板，电阻R3还并联有电容C4，所述第一金属电极板还连接集成运放的同相输入端，所述第二金属电极板还连接集成运放的反相输入端，集成运放的输出端经电阻R4连接单片机的信号输入端。由于摩擦发电传感器会因摩擦力的不同产生高低不等的电压，电压过低会导致单片机无法接收触发信号，电压过高会将单片机内部电路烧毁，摩擦发电传感器的输出电压经集成运放后再连接单片机，当电压过低时，会提高摩擦发电传感器的灵敏度，当电压过高时，可以保护单片机，因为单片机输出端电压恒定。电容C4用于对第一金属电极板与摩擦膜产生的摩擦电压信号进行平滑滤波，形成比较整齐的矩形脉冲信号。所述摩擦头为半圆柱状，摩擦头的圆弧面朝下，且贴附所述摩擦膜。采用上述结构使摩擦膜与第一金属极板的接触良好，半圆柱状的摩擦头便于摩擦头与第一金属电极板摩擦时的切入与切出，避免碰闯，提高使用寿命，便于加工，摩擦头的圆弧面的相对面通过粘接方式固定在支撑杆的下端。所述支撑杆材料为亚克力，所述摩擦头的材料为海绵。支撑杆采用亚克力能够减轻风速测量仪的重量且绝缘，摩擦头采用海绵具有弹性，能够减轻摩擦膜的磨损，提高使用寿命。所述第一金属电极板的上表面固定设置有半球状凸起阵列。半球状凸起阵列能够增加第一金属电极板与摩擦膜的接触效果。所述得电子材料薄膜或是PTFE膜、或是FEP膜、或是PET膜、或是PDMS膜、或是ParyleneF膜、或是Kapton膜；所述第一金属电极板、第二金属电极板均为铜片；第一隔板、第二隔板均为亚克力板。Kapton膜是聚酰亚胺(PI)薄膜材料的商品名称。Parylene膜是聚对二甲苯薄膜，PDMS膜是聚二甲基硅氧烷薄膜；PET膜是聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜；FEP膜是氟化乙烯丙烯共聚物薄膜；PTFE膜是聚四氟乙烯薄膜。上述材料价格便宜，容易得到。一种风速测量仪的测量方法，用于所述的风速测量仪，其关键在于，包括如下步骤：步骤a:获取摩擦发电传感器的第N次触发时间T1；步骤b:获取摩擦发电传感器的第N+1次触发时间T2；步骤c:计算摩擦发电传感器的第N次与第N+1次的触发时间间隔T，T＝T2-T1；步骤d:计算风速V，V＝2πR/T，其中R为摩擦膜与第一金属电极板接触点绕支架轴心旋转的半径；步骤e:通过显示器显示风速V。单片机通过连续检测摩擦发电传感器的两次触发间隔时间T，结合摩擦膜与第一金属电极板的接触点的旋转半径就可很方便地算出风速V，不断重复上述测量方法，可以对风速进行连续测量。当外界风吹动风杯带动支架旋转时，此时摩擦发电传感器上的摩擦膜随即转动，每转一圈，摩擦膜将会与固定在基座上的第一金属电极接触分离一次，从而产生一个脉冲电平信号，利用电阻接在第一金属电极和第二金属电极之间，便可在电阻两端输出电压脉冲信号，再读取相邻两个电压脉冲信号间隔时间T，该间隔时间T即是风杯旋转一圈的时间T，利用线速度公式其中R为摩擦膜与第一金属电极板接触点绕支架轴心旋转的半径，便可以得到相应的线速度V也就是风速，再通过显示电路显示。本技术创新点在于摩擦发电传感器设计结构简单，摩擦发电传感器完全不需要外接电源，而且总体设计简单，响应时间快，整体价格也非常低廉。所述稳压电路、单片机、显示器由电池供电或由交流电源经变压装置变压后供电。电池供电可节省变压装置，采用交流电源经变压装置供电可免去更换电池或充电的烦恼，可根据需要选择。显著效果：本技术提供了一种风速测量仪，结合摩擦发电的原理设计了一种精度高，响应时间快，且结构简单，价格便宜的风速测量仪。附图说明图1为本技术的结构图；图2为图1的A部放大图；图3为图2的爆炸图；图4为本技术的电路模块图。图5为本技术的电路图。图6为本技术的方法流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步详细说明。如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，一种风速测量仪，包括基座1、旋转安装在基座1上的支架2，所述支架2上固定安装有风杯3，还包括摩擦发电传感器4，该摩擦发电传感器4包括相互摩擦接触的活动摩擦组件41和固定感应组件42；活动摩擦组件41包括支撑杆41a、摩擦头41b、摩擦膜41c，支撑杆41a的上端固定在支架2上，下端固定设置有摩擦头41b，摩擦头41b的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风速测量仪，包括基座(1)、旋转安装在基座(1)上的支架(2)，所述支架(2)上固定安装有风杯(3)，其特征在于：还包括摩擦发电传感器(4)，该摩擦发电传感器(4)包括相互摩擦接触的活动摩擦组件(41)和固定感应组件(42)；活动摩擦组件(41)包括支撑杆(41a)、摩擦头(41b)、摩擦膜(41c)，支撑杆(41a)的上端固定在支架(2)上，下端固定设置有摩擦头(41b)，摩擦头(41b)的表面设置有摩擦膜(41c)，所述摩擦膜(41c)为得电子材料薄膜；固定感应组件(42)包括固定在一起且依次叠放的第一金属电极板(42a)、第一隔板(42b)、第二金属电极板(42c)、第二隔板(42d)，固定感应组件(42)固定在基座(1)上表面，其中第一金属电极板(42a)位于摩擦膜(41c)的旋转半径上；所述第一金属电极板(42a)、第二金属电极板(42c)分别连接稳压电路(5)的两个输入端，所述稳压电路(5)的输出端连接单片机(6)的信号输入端，单片机(6)还设置有显示端组，该显示端组连接有显示器(7)。

【技术特征摘要】
1.一种风速测量仪，包括基座(1)、旋转安装在基座(1)上的支架(2)，所述支架(2)上固定安装有风杯(3)，其特征在于：还包括摩擦发电传感器(4)，该摩擦发电传感器(4)包括相互摩擦接触的活动摩擦组件(41)和固定感应组件(42)；活动摩擦组件(41)包括支撑杆(41a)、摩擦头(41b)、摩擦膜(41c)，支撑杆(41a)的上端固定在支架(2)上，下端固定设置有摩擦头(41b)，摩擦头(41b)的表面设置有摩擦膜(41c)，所述摩擦膜(41c)为得电子材料薄膜；固定感应组件(42)包括固定在一起且依次叠放的第一金属电极板(42a)、第一隔板(42b)、第二金属电极板(42c)、第二隔板(42d)，固定感应组件(42)固定在基座(1)上表面，其中第一金属电极板(42a)位于摩擦膜(41c)的旋转半径上；所述第一金属电极板(42a)、第二金属电极板(42c)分别连接稳压电路(5)的两个输入端，所述稳压电路(5)的输出端连接单片机(6)的信号输入端，单片机(6)还设置有显示端组，该显示端组连接有显示器(7)。2.根据权利要求1所述的风速测量仪，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴英，廖露，邓乙平，向毅，柏俊杰，张小云，施金良，杨如森，
申请(专利权)人：重庆科技学院，
类型：新型
国别省市：重庆,50