专利名称：一种风向风速传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及仪器仪表技术，具体地说，是涉及一种风向风速传感器。
背景技术：
风向风速传感器是用来测量大气风向和风速的一种传感器，主要应用于公路、机场、码头和船舶的气象观测，为交通运输提供准确、可靠的气象信息，这些信息将帮助相关人员确定最优的工作方案，从而保证人员和交通工具的安全。现有风向风速传感器测量风向一般采用码盘来实现，码盘设置在发光管和光敏管之间，并固定在传感器风向标的传动部件上，能够随风向标转动而相对于发光管和 光敏管转动。传感器工作时，发光管产生光源，码盘上的栅格因为转动角度的不同而产生透光和遮光的作用。透光时，对应位置的光敏管输出高电平，遮光时，对应位置的光敏管输出低电平。通过对光敏管输出的高低电平进行组合编码，传感器便能够输出一个即时的风向角。由于码盘的分辨率较低，一般仅能做到5°的分辨率，使得传感器测量风向误差较大。现有技术中用来测量转动角度的角度编码器分辨率较高，如果能够应用在传感器中，将能够提高传感器的测量精度。但是，由于现有风向风速传感器中测量风速一般是通过霍尔元件来实现，霍尔元件在传感器中固定结构复杂，占据体积较大，而且需要中心轴，使得霍尔元件结构难以与角度编码器结构相配合而设置在一个既能测量风向、又能测量风速的传感器中，限制了传感器性能的提升。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种结构简单、分辨率高的风向风速传感器。为实现上述技术目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现—种风向风速传感器，包括壳体，壳体的一端设置有螺旋桨，壳体的另一端设置有尾翼，在壳体内设置有磁钢及与磁钢相配合的测速线圈，磁钢可拆卸式固定在壳体内的风速传动轴的一端，风速传动轴的另一端与螺旋桨固定连接，测速线圈固定在壳体内的线圈座上，并与设置在壳体内的电路板电连接；在壳体内还设置有角度编码器和风向驱动器，风向驱动器与尾翼转动连接，风向驱动器的风向轴与角度编码器的角度轴通过联轴器连接，角度编码器固定在壳体内的编码器座上，并与电路板电连接。如上所述的风向风速传感器，为简化传感器结构、减少传感器体积，所述风向驱动器的风向轴穿过所述测速线圈与所述联轴器相连接，进而通过联轴器与所述角度编码器的角度轴相连接。如上所述的风向风速传感器，为进一步简化传感器结构、减少对传感器空间的占用，所述壳体为三通结构，形成相互连通的三个腔体，所述风向驱动器、所述测速线圈、所述联轴器及所述角度编码器自上而下依次设置在壳体的腔体内；所述风速传动轴、所述磁钢及所述测速线圈自所述螺旋桨所在的一端向所述尾翼所在的一端依次排列设置在壳体的腔体内。[0010]如上所述的风向风速传感器，在所述尾翼的顶壁上设置有键，在所述风向驱动器上对应设置有键槽，所述尾翼与所述风向驱动器通过键及键槽进行转动连接。如上所述的风向风速传感器，为便于传感器在其他设备上安装使用，在所述壳体上设置有立柱。如上所述的风向风速传感器，在所述壳体上、靠近所述螺旋桨的一端套设有防雨罩，以防止雨水进入传感器内部而损害传感器部件。与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是本实用新型通过在传感器中设置角度编码器作为测量风向的核心部件，提高了传感器风向测量分辨率及测量精度，且通过磁钢及测速线圈构成测量风速的核心部件，测速线圈无需设置中心轴，结构简单，且体积较�。阌诤徒嵌缺嗦肫髋浜仙柚迷谝黄鸸钩煞缦蚍缢俅衅鳌＝岷细酵荚亩帘臼涤眯滦偷�具体实施方式
后，本实用新型的其他特点和优点将变 得更加清楚。
图I是本实用新型风向风速传感器一个实施例的结构示意图。上述各图中，附图标记及其对应的部件名称如下101、壳体；102、腔体;103、螺旋桨;104、尾翼；105、风速传动轴；106、磁钢；107、测速线圈；108、电路板；109、风向驱动器；110、风向轴；111、联轴器；112、角度轴；113、角度编码器；114、立柱；115、防雨罩。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行详细的描述。请参考图1，该图I所示为本实用新型风向风速传感器一个实施例的结构示意图。如图I所不,该实施例的风向风速传感器包括有壳体101,壳体101形成一个腔体102。下面所述的“腔体102中”与“壳体101内”为同一个概念，指向同一个空间。在壳体101的一端设置有通过螺母固定在壳体101上的螺旋桨103，在壳体101的另一端设置有尾翼104,该尾翼104作为风向风速传感器的风向标,能够随着风向而转动。在壳体101所形成的腔体102中设置有磁钢106，该磁钢106可拆卸式固定在位于腔体102中的风速传动轴105的一端，而风速传动轴105的另一端通过轴承与螺旋浆103固定连接。为实现对风速的测量，在腔体102中设置有可与磁钢106相配合产生磁电效应的测速线圈107，该测速线圈107固定在腔体102的线圈座上，并与设置在壳体101内的电路板108电连接。而且，在腔体102中还设置有角度编码器113和风向驱动器109，角度编码器113具有角度轴112，风向驱动器109具有风向轴110。风向驱动器109与尾翼104转动连接，风向驱动器109的风向轴110与角度编码器113的角度轴112通过联轴器111相连接。而角度编码器113固定在腔体102的编码器座上，并与电路板108电连接。通过在传感器中设置角度编码器113作为测量风向的核心部件，可以提高传感器风向测量分辨率及测量精度，且通过磁钢106及测速线圈107构成测量风速的核心部件，由于测速线圈107无需设置中心轴，结构简单，且体积较�。阌诤徒嵌缺嗦肫�113配合设置在一起而构成风向风速传感器。[0023]在该实施例中，为简化传感器结构、减少传感器体积，壳体101为三通结构，形成相互连通的三个腔体，风向驱动器109、测速线圈107、联轴器111及角度编码器113自上而下依次设置在壳体101的腔体102中，而风速传动轴105、磁钢106及测速线圈107自螺旋桨103所在的一端向104尾翼所在的一端依次排列设置在壳体101的腔体102中。而且，风向驱动器109的风向轴110穿过测速线圈107与联轴器111相连接，进而通过联轴器11与角度编码器113的角度轴112相连接，进一步紧凑设置各部件，减少对传感器空间的占用。尾翼104与风向驱动器109的转动连接可以通过键及键槽来实现。具体来说，可以在尾翼104的顶壁上设置键，在风向驱动器109上对应设置键槽。此外，在该实施例中，为便于传感器在其他设备上安装使用，在壳体101上还设置有立柱114，具体来说，立柱114设置在三通式壳体101的下端，便于将传感器套设在例如船的桅杆上，在海上进行风速和风向的测量。而且，在壳体101上、靠近螺旋桨103的一端套设有防雨罩115，可以有效防止雨水进入传感器内部而损害传感器部件。该实施例的传感器测量风速的原理为被测风驱动螺旋桨103旋转，螺旋桨103的旋转通过风速传动轴105带动磁钢106旋转。根据磁电效应，磁钢106旋转后，将在测速线圈107中产生正弦交流电压，该电压的产生频率与风速成正比。电路板108中的电压采集电路采集该电压的产生频率，根据设定的算法即可获得被测风的风速值并输出。通过选择合适的风向系数进行修正，可以使得风速测量精度达到±0. 5m/s。而该实施例的传感器测量风向的原理为被测风驱动尾翼104旋转，从而带动风向驱动器109转动，通过风向轴110及角度轴112的传动，驱动角度编码器113产生与风向成一定关系的角度电压。电路板108中的相应电路采集该角度电压信号，根据设定的算法即可计算出被测风的风向数值并输出，且风向测量精度可达±3°，分辨率为1°。以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。
权利要求1.一种风向风速传感器，包括壳体，壳体的一端设置有螺旋桨，壳体的另一端设置有尾翼，其特征在于，在壳体内设置有磁钢及与磁钢相配合的测速线圈，磁钢可拆卸式固定在壳体内的风速传动轴的一端，风速传动轴的另一端与螺旋桨固定连接，测速线圈固定在壳体内的线圈座上，并与设置在壳体内的电路板电连接；在壳体内还设置有角度编码器和风向驱动器，风向驱动器与尾翼转动连接，风向驱动器的风向轴与角度编码器的角度轴通过联轴器连接，角度编码器固定在壳体内的编码器座上，并与电路板电连接。
2.根据权利要求I所述的风向风速传感器，其特征在于，所述风向驱动器的风向轴穿过所述测速线圈与所述联轴器相连接，进而通过联轴器与所述角度编码器的角度轴相连接。
3.根据权利要求I所述的风向风速传感器，其特征在于，所述壳体为三通结构，形成相互连通的三个腔体，所述风向驱动器、所述测速线圈、所述联轴器及所述角度编码器自上而下依次设置在壳体的腔体内；所述风速传动轴、所述磁钢及所述测速线圈自所述螺旋桨所在的一端向所述尾翼所在的一端依次排列设置在壳体的腔体内。
4.根据权利要求3所述的风向风速传感器，其特征在于，在所述尾翼的顶壁上设置有键，在所述风向驱动器上对应设置有键槽，所述尾翼与所述风向驱动器通过键及键槽进行转动连接。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的风向风速传感器，其特征在于，在所述壳体上设置有立柱。
6.根据权利要求I至4中任一项所述的风向风速传感器，其特征在于，在所述壳体上、靠近所述螺旋桨的一端套设有防雨罩。
专利摘要本实用新型公开了一种风向风速传感器，包括壳体，壳体的一端设置有螺旋桨，壳体的另一端设置有尾翼，在壳体内设置有磁钢及与磁钢相配合的测速线圈，磁钢可拆卸式固定在壳体内的风速传动轴的一端，风速传动轴的另一端与螺旋桨固定连接，测速线圈固定在壳体内的线圈座上，并与设置在壳体内的电路板电连接；在壳体内还设置有角度编码器和风向驱动器，风向驱动器与尾翼转动连接，风向驱动器的风向轴与角度编码器的角度轴通过联轴器连接，角度编码器固定在壳体内的编码器座上，并与电路板电连接。本实用新型的风向风速传感器结构简单、分辨率高，适用范围广。
文档编号G01P13/02GK202693611SQ20122026901
公开日2013年1月23日 申请日期2012年6月8日 优先权日2012年6月8日
发明者姜人好, 贺江 申请人:山东省科学院海洋仪器仪表研究所
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