风速风向一体式检测传感器制造技术

本发明专利技术提供了风速风向一体式检测传感器，包括壳体与其连接的风杯/风向扇叶，还包括置于壳体内的非接触式磁力旋转编码器；所述非接触式磁力旋转编码器包括轴杆及其下端的两极磁铁，两极磁铁的下方设有磁感应芯片；风杯/风向扇叶带动轴杆和磁铁同步转动，磁感应芯片感知磁场变化，测量磁铁的相对角位置，通过计算得出风速/风向值。风速传感器和风向传感器在采集原理上统一采用非接触式磁力旋转编码器，两极磁铁旋转在芯片的中心，磁力旋转编码器就能够测量磁铁的相对角位置，精度可以高达1°，通过计算得风速值和风向值；风杯扇叶与风向扇叶可根据客户需要进行替换，公用电路以及其他配件，在生产加工做更为方便，也极大的节约了成本。

Integrated wind speed and direction sensor

【技术实现步骤摘要】
风速风向一体式检测传感器
本专利技术涉及风力检测
，特别涉及风速风向一体式检测传感器。
技术介绍
对于涉及重大人身安全的施工场地及气象测量工作，当需要同时检测风速和风向时，需要分别用风速传感器和风力传感器进行分别检测；单一的检测形式不能满足精度和可靠的数据测量。现有的风速传感器使用的是光电码盘结构，风杯带动一个带齿不透光的码盘使红外对管导通和截止，把风杯的转速转换成频率不同的方波，处理器采集脉冲频率再转换成风速。由于这种传感器结构简单，成本低廉，形式单一，可靠性差，所以在一些对于精度要求不太高的领域中，得到了广泛的应用。现有的风向传感器通常使用的是霍尔传感器，一般采用的是8个霍尔传感器，分别表示东、西、南、北、东南、东北、西南，西北，风向标带动磁铁转动，当磁铁靠近对应方位的霍尔传感器，处理器采集到霍尔传感器输出得到风向方位。由此可见，现有的风速传感器和风向传感器的信号采集方式不同，使用不同的电路来实现，并且传感器的安装难度较大。
技术实现思路
针对现有技术中所存在的不足，本专利技术的目的在于提供风速风向一体式检测传感器，主体结构电路公用，同一主体结构同时实现风速、风向的检测，检测精度高。风速风向一体式检测传感器，包括壳体与其连接的风杯/风向扇叶，还包括置于壳体内的非接触式磁力旋转编码器；所述非接触式磁力旋转编码器包括轴杆及其下端的两极磁铁，两极磁铁的下方设有磁感应芯片；风杯/风向扇叶带动轴杆和磁铁同步转动，磁感应芯片感知磁场变化，测量磁铁的相对角位置，通过计算得出风速/风向值。作为优选，所述壳体内还设有加热单元，所述加热单元包括感温头、控制器、加热电阻，感温头探测到外界温度将信号传输给控制器，控制器接收到外界温度低于设定值控制加热电阻加热；控制器接收到外界温度高于设定值控制加热电阻停止加热。作为优选，所述风杯/风向扇叶采用一端密封一端开口的圆筒状连接盖连接，连接盖的内底部中心位置处设有用于与转杆连接的连接帽。作为优选，所述壳体由上壳体和下壳体可拆式套设而成；非接触式磁力旋转编码器安装于上壳体内，下壳体的底部套设有底座。作为优选，所述上壳体包括由与连接盖连接的连接部、与连接部连接用于安装加热单元的锥桶状安装腔；上壳体内设有两端开口的安装筒，安装筒从连接部延伸至锥桶状安装腔内，轴杆贯穿安装筒的两端，一端与连接帽连接，另一端延伸至安装筒外并与两极磁铁连接；两极磁铁的下方设有电路板，磁感应芯片、控制器均集成在电路板上，磁感应芯片位于两极磁铁的正下方。作为优选，所述延伸至锥桶状安装腔内的安装筒的外围间隔环设有多个安装座，每个安装座与安装筒之间通过连接板连接。作为优选，所述下壳体内设有固定板，固定板上设有与安装座匹配的安装柱、用于探测温度的感温头、电源插头，装配式安装柱套设在安装座内；固定板下方的空腔内安装有底座，底座卡设在下壳体固定板下方的空间内。作为优选，所述轴杆由中间段及与其两端连接的两阶梯段形成，其中一阶梯段的外壁开有缺口，带缺口的阶梯段与连接帽连接，另一阶梯段的端部与两极磁铁连接；轴杆中间段与两阶梯段的连接位置处均设有轴承。作为优选，所述连接帽的外围间隔设有与其同心且半径依次增大的第一弧形圈、第二弧形圈，第一弧形圈沿宽度向密封盖开口端方向延伸，其宽度大于第二弧形圈；连接帽宽度大于第一弧形圈。作为优选，所述连接帽的外围发射状设有加强板，加强板贯穿第一弧形圈、第二弧形圈；所述加热电阻套为空心结构，套设在第一弧形圈外。相比于现有技术，本专利技术具有如下有益效果：1、风速传感器和风向传感器在采集原理上统一采用非接触式磁力旋转编码器，只需一个简单的两极磁铁，使用时旋转在磁感应芯片的中心位置，非接触式磁力旋转编码器就能够测量磁铁的相对角位置，精度可以高达1°，通过计算得风速值和风向值；风杯扇叶与风向扇叶可根据客户需要进行替换，公用电路以及其他配件，在生产加工做更为方便，也极大的节约了成本；2、安装发热电阻，通过控制器采集环境温度来控制发热电阻的功率输出，从而达到除冰和防冻的功能；3、扇叶迷宫式结构，防止水气灰尘进入；本专利技术通过风杯和进口轴承及其附件的配合，将风的流速/风向转换成机械转速，再通过内部非接触式磁传感应换成电信号，实现对风速/风向的电信号检测，大大提升了测量的准确性；4、壳体采用改良型工程塑料注塑成型，美观大方、耐热、耐低温、防水耐腐蚀、电气性能优良；广泛用于铁路、港口、码头、电厂、索道、环境、养殖、农业、节能监测、工程机械等领域；5、在生产安装中，同一电路及结构即能满足风速测量也可满足风向测量，只需要更换扇叶即可做到风速到风向的切换，增加产品的适用性，大大节约了成本。附图说明图1为本专利技术的测量风向时的结构示意图；图2为本专利技术测量风速时的结构示意图；图3为本专利技术测量风速/风向公用的内部结构示意图；图4为本专利技术连接盖的结构示意图；图5为本专利技术转轴与连接盖的装配示意图；图6为本专利技术加热单元与下壳体的装配结构示意图；图7为本专利技术下壳体与底座的装配示意图；图8为上壳体的结构示意图。图中：壳体1、风杯2、风向扇叶21、底座3、连接盖4、轴杆5、加热电阻6、轴承7、两极磁铁8、电路板9、磁感应芯片10、感温头11、插头12、下壳体31、固定板32、固定柱33、上壳体34、安装筒35、安装座36、连接板37、连接部38、连接帽41、第一弧形圈42、第二弧形圈43、加强板44。具体实施方式本专利技术的为实现上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案：参见图1-8，风速风向一体式检测传感器，包括壳体1与其连接的风杯2/风向扇叶21，还包括置于壳体1内的非接触式磁力旋转编码器；所述非接触式磁力旋转编码器包括轴杆5及其下端的两极磁铁8，两极磁铁8的下方设有磁感应芯片10；风杯2/风向扇叶带动轴杆5和磁铁同步转动，磁感应芯片10感知磁场变化，测量磁铁的相对角位置，通过计算得出风速/风向值。本专利技术风速传感器和风向传感器在采集原理上统一采用非接触式磁力旋转编码器，只需一个两极磁铁8，并且必需旋转在芯片的中心，磁力旋转编码器就能够测量磁铁的相对角位置，精度可以高达1°，通过计算得风速值和风向值；风杯2扇叶与风向扇叶可根据客户需要进行替换，公用电路以及其他配件，在生产加工做更为方便，也极大的节约了成本。由于非接触式磁性旋转编码器能够精确测量一个完整的360°，只需简单的两极磁铁8旋转在磁感应芯片10的中心，非接触式磁性旋转编码器能够指示出磁铁相对于磁感应芯片10的相对位置，磁感应芯片10内部将一周360°分解成1024等分角，通过等分角的值计算出磁铁相对于芯片的角度。在安装时将磁感应芯片10的0角度方向朝向正北方，风向标带动磁铁旋转，就可以测量风向的方位角。在测量测量风速时，使用三叶风杯2带动磁铁旋转，MCU读取磁铁相对于非接触式磁性旋转编码器的位置，通过两次的角度差除以两次采样的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.风速风向一体式检测传感器，其特征在于：包括壳体(1)与其连接的风杯(2)/风向扇叶(21)，还包括置于壳体(1)内的非接触式磁力旋转编码器；/n所述非接触式磁力旋转编码器包括轴杆(5)及其下端的两极磁铁(8)，两极磁铁(8)的下方设有磁感应芯片(10)；风杯(2)/风向扇叶(21)带动轴杆(5)和磁铁同步转动，磁感应芯片(10)感知磁场变化，测量磁铁的相对角位置，通过计算得出风速/风向值。/n

【技术特征摘要】
1.风速风向一体式检测传感器，其特征在于：包括壳体(1)与其连接的风杯(2)/风向扇叶(21)，还包括置于壳体(1)内的非接触式磁力旋转编码器；
所述非接触式磁力旋转编码器包括轴杆(5)及其下端的两极磁铁(8)，两极磁铁(8)的下方设有磁感应芯片(10)；风杯(2)/风向扇叶(21)带动轴杆(5)和磁铁同步转动，磁感应芯片(10)感知磁场变化，测量磁铁的相对角位置，通过计算得出风速/风向值。


2.如权利要求1所述的风速风向一体式检测传感器，其特征在于：所述壳体(1)内还设有加热单元，所述加热单元包括感温头(11)、控制器、加热电阻(6)，感温头(11)探测到外界温度将信号传输给控制器，控制器接收到外界温度低于设定值控制加热电阻(6)加热；控制器接收到外界温度高于设定值控制加热电阻(6)停止加热。


3.如权利要求1或2所述的风速风向一体式检测传感器，其特征在于：所述风杯(2)/风向扇叶(21)采用一端密封一端开口的圆筒状连接盖(4)连接，连接盖(4)的内底部中心位置处设有用于与转杆连接的连接帽(41)。


4.如权利要求3所述的风速风向一体式检测传感器，其特征在于：所述壳体(1)由上壳体(34)和下壳体(31)可拆式套设而成；非接触式磁力旋转编码器安装于上壳体(34)内，下壳体(31)的底部套设有底座(3)。


5.如权利要求4所述的风速风向一体式检测传感器，其特征在于：所述上壳体(34)包括由与连接盖(4)连接的连接部(38)、与连接部(38)连接用于安装加热单元的锥桶状安装腔；
上壳体(34)内设有两端开口的安装筒(35)，安装筒(35)从连接部(38)延伸至锥桶状安装腔内，轴杆(5)贯穿安装筒(35)的两端，一端与连接帽(41)连接，另一端延伸至安装筒(35)外并与两极...

【专利技术属性】
技术研发人员：史亚鹏，高钰敏，聂道静，瞿朋，李巍，施昌平，韩信，高田，付梦哲，刘满君，周庆瑞，耿正涛，陈孝平，罗毅，翁琼芳，金鹏，朱文川，
申请(专利权)人：微特技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42