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专利名称：霍尔数字式方位传感器的制作方法
技术领域：
本发明为测量技术领域，具体是一种用于气象、水文观测站、海上调查船等测量风向、流向等参数的数字式检测传感器。
背景技术：
在现有技术中，海、陆、江、河、湖、泊的气象、水文观测站所用的风向、流向测量仪器，一般采用电感式、光电式、电阻式三种，其中电感式是利用磁路磁阻变化，引起线圈的电感(自感或互感)变化来检测非电量的一种机电转换装置，其结构复杂，频率响应低，相邻码有干扰，稳定性不好，不宜于快速动态测量。光电式测量装置是利用光电器件作为转换元件，直接检测引起光量变化的非电量，但其光电器件的温度影响大，尤其是光源受电限制，光器件易衰老、易损坏、寿命短。电阻式是由电阻器和电刷两部分组成，电阻器和电刷时常摩擦，损耗快，使用寿命短，并且温度影响也大，线性度也不高。在长期监测，尤其是遥测领域，能源(电源)消耗也是个大问题。在现今快速发展的高科技数字时代，一种应用于方位观测方面、使用方便、数据准确可靠、稳定性好、精度高的监测仪器是人们追求的热门课题。

发明内容
为了解决以上问题，本发明的目的是提供一种使用方便、数据准确可靠、稳定性好，精度高、寿命长的霍尔数字式方位传感器，它可广泛用于气象、水文观测站对风向、流向等参数的测量。
本发明的技术方案是由固定环，固定架，霍尔元件，固定轴，固定套，循环码盘组成，其中循环码盘通过固定套安装在固定轴上；霍尔元件安装在固定架中，固定架水平置于循环码盘的上方、且固定在固定环上，固定轴与固定环同心相对转动连接；霍尔元件的输出信号是循环码，经R-C并行转换电路输出为二进制码。
另外，本发明所述循环码盘为隔磁体、磁体相间设置结构；所述固定轴上安装风向或流向标；所述固定架安装方向和北极一致，初始位置与循环码盘的零位对准。
本发明具有如下优点1.本发明利用循环码代码从任何数转变到相邻数时，代码的各位数中仅有一位发生变化的特点与霍尔元件频率响应高、宜于快速动态测量、工作稳定可靠的特性相结合，保证测量精度高，动态测量响应速度快，稳定性好，线性度好，数据准确可靠，同时避免了光电式测量装置中光电器件易衰老、易损坏的不足，以及电阻式元件因摩擦而容易损坏的弊端，使用寿命长。
2.本发明有R-C并行转换电路，利用输出的十进制数(二进制数)可直接显示方位，并且能方便地与计算机相连。实现了传感器的数字化。
3.本发明利用CMOS、霍尔电路，耗电量少。对长期监测，尤其是遥测用首选传感器。
4.本发明安装简单，使用方便，推广价值高，市场大，经济效益好。


图1为本设计的结构示意图。
图2为R-C并行转换电路。
图3为图1中五位循环码盘平面图。
图4为图3中五位循环码盘的展开图。
具体实施方案下面结合附图和实施例详述本发明。
如图1～4所示，本发明由固定环1，固定架2，霍尔元件3，固定轴4，固定套5，循环码盘6组成，其中循环码盘6为隔磁体7、磁体8相间设置结构；霍尔元件3安装在固定架2中，固定架2水平置于循环码盘6的上方、固定在固定环1上；固定架2的安装方向与北极一致，初始和固定轴4上安装的风向或流向标的指向(即循环码盘6的零位)对准、一致；固定轴4与固定环1同心相对转动连接；霍尔元件3的输出信号是循环码R，经R-C并行转换电路输出为二进制码C。
循环码盘6的磁体8与霍尔元件3的接近产生信号(霍尔元件3输出)“1”，循环码盘6的隔磁体7与霍尔元件3的接近产生信号(霍尔元件3输出)“0”；循环码盘6利用五位循环编码，可准确测得32个方位(东、东南偏东、东南、东南偏南、南、西南偏南、西南、西南偏西、西、西北偏西、西北、西北偏北、北、东北偏北、东北、东北偏东......等)数据，图2所述五位R-C并行转换电路，输入是霍尔元件3的输出R0～R4信号，输出为二进制码C0～C4。十进制数、二进制数及其等值的循环码数见表1。
表1十进制数、数及其等值的循环码数


表中D为十进制数 C为二进制数 R为循环码数在使用时首先进行如下操作1.先将固定套5安装在固定轴4上，再将循环码盘6套装在固定套5上。
2.首先将霍尔元件3装入固定架2上，然后将固定架2安装在固定环1上。
3.最后在固定轴4上安装风向或流向标，即成为一个完整的测量风向或流向的仪器。
本发明工作原理因为风向或流向标的指向和循环码盘6的零位轴向定位安装在同一固定轴4上，即风向或流向标和循环码盘6一起随风或流转动。如图1所示，五个霍尔元件3(与五位循环码式磁体8对应)直线排装在固定架2上，固定架2安装在循环码盘6的上方，磁体靠近霍尔元件3产生“1”信号输出。而每位磁体对应一个霍尔元件3，所以当风或流偏离北极时，据磁体与霍尔元件3靠近产生得信号确定风向或流向(如00000，01100，10100，11000...等，即为规定的北，东，西，南...等)。
在现有技术中的制作和安装难免的公差所产生的误差，有可能超过读数的最低位的单位量。本发明如表1和图4所示二进制码如00001到00010，其中C0由1变为0，C1由0变为1，即二个数字发生变化。而循环码表示的任何数加1或减1时，只有一个二进位数字发生变化，如00001到00011，其中R0为1不变，R1由0变为1。所以数据准确可靠。具体参见表1。
权利要求
1.一种霍尔数字式方位传感器，其特征在于由固定环(1)，固定架(2)，霍尔元件(3)，固定轴(4)，固定套(5)，循环码盘(6)组成，其中循环码盘(6)通过固定套(5)安装在固定轴(4)上；霍尔元件(3)安装在固定架(2)中，固定架(2)水平置于循环码盘(6)的上方、且固定在固定环(1)上，固定轴(4)与固定环(1)同心相对转动连接；霍尔元件3的输出信号经R-C并行转换电路输出。
2.按权利要求1所述霍尔数字式方位传感器，其特征在于所述循环码盘(6)为隔磁体(7)、磁体(8)相间设置结构。
3.按权利要求1所述霍尔数字式方位传感器，其特征在于所述固定轴(4)上安装风向或流向标。
4.按权利要求1所述霍尔数字式方位传感器，其特征在于所述固定架(2)安装方向和北极一致，初始位置与循环码盘(6)的零位对准。
全文摘要
本发明为测量技术领域，具体公开一种霍尔数字式方位传感器，它由固定环，固定架，霍尔元件，固定轴，固定套，循环码盘组成，其中循环码盘通过固定套安装在固定轴上；霍尔元件安装在固定架中，固定架水平置于循环码盘的上方、且固定在固定环上，固定轴与固定环同心相对转动连接；霍尔元件的输出信号是循环码，经R－C并行转换电路输出为二进制码。本发明使用方便、数据准确可靠、稳定性好，精度高、寿命长，可广泛用于气象、水文观测站对风向、流向等参数的测量。
文档编号G01C13/00GK1566992SQ0313345
公开日2005年1月19日 申请日期2003年6月13日 优先权日2003年6月13日
发明者朱素兰, 龚德俊, 徐永平, 李思忍, 秦枫, 于新生 申请人:中国科学院海洋研究所