專利名稱：風(fēng)速風(fēng)向儀用傳感裝置及風(fēng)速儀和風(fēng)向儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及氣象監(jiān)測儀器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種風(fēng)速風(fēng)向儀用傳感 裝置及包含該傳感裝置的風(fēng)速儀和風(fēng)向儀。
背景技術(shù)：
風(fēng)向儀和風(fēng)速儀是常用的氣象儀器設(shè)備，雖然人類很早就開始使用風(fēng)向儀 和風(fēng)速儀了，但是近段時間風(fēng)速儀和風(fēng)向儀的技術(shù)并沒有多大進步，目前使用 的風(fēng)向儀和風(fēng)速儀都比較落后。老式的風(fēng)速風(fēng)向儀是采用純機械的方法來測量 風(fēng)向和風(fēng)速，雖然效果尚可，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高且維護不便?，F(xiàn)在使 用的風(fēng)速儀和風(fēng)向儀一般都采用光電原理來測量大氣的風(fēng)向和風(fēng)速，也有有關(guān) 專利公開了采用超聲波進行測量的，但是光電原理測量的測量精度不夠高，且 為非連續(xù)數(shù)據(jù)。風(fēng)速風(fēng)向儀一般由風(fēng)標(biāo)、傳感裝置、電子線路三大部分組成， 風(fēng)標(biāo)在迎風(fēng)轉(zhuǎn)動時，帶動旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，是安裝在旋轉(zhuǎn)軸上的碼盤也隨之旋轉(zhuǎn)。 碼盤上開有不同半徑、不同弧長的同心圓弧槽，而碼盤下方的線路板上安裝有
U型管座，其上翼經(jīng)向開設(shè)有6至8個孔，其內(nèi)插裝發(fā)光二極管。其下翼對應(yīng) 開設(shè)有6至8個孔，孔內(nèi)插裝有光電管。當(dāng)碼盤在U形管座的上下翼之間轉(zhuǎn)動 時，則在不同方位形成不同的一組光電信號，由此產(chǎn)生不同的電信號(一般稱 之為格雷碼)。該電信號經(jīng)儀器電子部分?jǐn)?shù)據(jù)處理之后由顯示器顯示出風(fēng)向的方 位。由上可見，現(xiàn)有的風(fēng)向傳感裝置在裝配時，碼盤上的弧槽有插裝有發(fā)光管、 光電管的管周上的恐很難對準(zhǔn)，使得儀器的測量精度難以保證，而且傳感裝置 的零件較多，因此安裝、調(diào)試、維修十分不便。

實用新型內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種風(fēng)速風(fēng)向儀用傳感裝置，以及 采用了所述風(fēng)速風(fēng)向儀用傳感裝置的風(fēng)速儀和風(fēng)向儀，來解決現(xiàn)有光電傳感風(fēng) 速風(fēng)向儀結(jié)構(gòu)復(fù)雜、測量精度不高的問題。為解決上述風(fēng)速風(fēng)向儀用傳感裝置的技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù) 方案
一種風(fēng)速風(fēng)向儀用傳感裝置，用于將風(fēng)速儀或者風(fēng)向儀中旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的轉(zhuǎn)動 信號轉(zhuǎn)變成電信號供給后續(xù)的電子模塊轉(zhuǎn)換成風(fēng)速數(shù)據(jù)或者風(fēng)向數(shù)據(jù)，所述傳 感裝置包括霍爾元件和永磁元件；所述霍爾元件和永磁元件之一固定不動，另 一個則對應(yīng)設(shè)置在風(fēng)速儀或者風(fēng)向儀的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上隨所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)轉(zhuǎn)動，所述 霍爾元件與后續(xù)的電子模塊電連接。
進一步的，作為風(fēng)速儀用傳感裝置時所述永磁元件為一塊磁鋼。 進一步的，作為風(fēng)向儀用傳感裝置時所述永磁元件為設(shè)置在旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上隨 旋轉(zhuǎn)機構(gòu)轉(zhuǎn)動的，由兩塊半環(huán)形磁鋼組成的磁鋼環(huán)，且兩塊半環(huán)形磁鋼對稱分 層設(shè)置；所述霍爾元件有兩個，且對應(yīng)半環(huán)形磁鋼固定設(shè)置。
為解決上述風(fēng)速儀的技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案 一種風(fēng)速儀，包括旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、傳感裝置和電子模塊；所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)因風(fēng)的 吹動而旋轉(zhuǎn)；所述傳感裝置與后續(xù)的電子模塊電連接，將旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù) 轉(zhuǎn)換成電信號；所述電子模塊將所述電信號轉(zhuǎn)換成風(fēng)速數(shù)據(jù)；所述傳感裝置包 括霍爾元件和永磁元件，所述霍爾元件和永磁元件之一固定不動，另一個則對 應(yīng)設(shè)置在風(fēng)速儀的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上隨所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)轉(zhuǎn)動，所述霍爾元件與電子模塊 電連接。
進一步的，所述永磁元件為一塊磁鋼。
進一步的，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括風(fēng)杯、杯柄、套頭、轉(zhuǎn)動軸、外殼以及底座、 支柱和軸承；所述風(fēng)杯通過杯柄與套頭連接，然后通過套頭固定在轉(zhuǎn)動軸的一 端，所述轉(zhuǎn)動軸的另一端與外殼頂部固定連接；底座位于外殼底部開口處，支 柱的一端豎直固定在底座中部，另一端通過軸承與外殼上部連接；所述霍爾元 件固定在支柱上，所述磁鋼塊固定在外殼內(nèi)壁上對應(yīng)霍爾元件處。
進一步的，所述風(fēng)杯有三個，每個風(fēng)杯均通過一個杯柄與套頭固定連接， 且三個杯柄相對于套頭均勻輻射設(shè)置。
為解決上述風(fēng)向儀的技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案
一種風(fēng)向儀，包括旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、傳感裝置和電子模塊；所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)隨風(fēng)向 變化而擺動；所述傳感裝置與后續(xù)的電子模塊電連接，將旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的擺動角度 轉(zhuǎn)換成電信號；所述電子模塊將所述電信號轉(zhuǎn)換成風(fēng)向數(shù)據(jù)；其特征在于，所述傳感裝置包括霍爾元件和永磁元件，所述霍爾元件和永磁元件之一固定不 動，另一個則對應(yīng)設(shè)置在風(fēng)向儀的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上隨所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)轉(zhuǎn)動，所述霍爾 元件與電子模塊電連接。
進一步的，所述永磁元件為設(shè)置在旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上隨旋轉(zhuǎn)機構(gòu)轉(zhuǎn)動的，由兩塊 半環(huán)形磁鋼組成的磁鋼環(huán)，且兩塊半環(huán)形的磁鋼對稱分層設(shè)置；所述霍爾元件 有兩個，且對應(yīng)半環(huán)形磁鋼固定設(shè)置。
進一步的，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括偏航尾翼、方向標(biāo)桿、套頭、轉(zhuǎn)動軸、外殼 以及底座、支柱和軸承；所述偏航尾翼固定在方向標(biāo)桿的一端，方向標(biāo)桿的中 部與套頭固定連接；套頭固定在轉(zhuǎn)動軸的一端并保持轉(zhuǎn)動軸與方向標(biāo)桿垂直； 所述轉(zhuǎn)動軸的另一端與外殼頂部固定連接；底座位于外殼底部開口處，支柱的 一端豎直固定在底座中部，另一端通過軸承與外殼上部連接；所述兩個霍爾元 件均固定在支柱上，所述磁鋼環(huán)固定在外殼內(nèi)壁上對應(yīng)霍爾元件處。
采用本實用新型技術(shù)方案傳感裝置的風(fēng)速儀和風(fēng)向儀，與現(xiàn)有技術(shù)對比的 有益效果在于
由于采用了純磁感應(yīng)系作為風(fēng)向風(fēng)速的感應(yīng)核心，利用霍爾元件的線性及 開關(guān)性特性來采集方向及風(fēng)速信息，方便后續(xù)進行數(shù)字化及微電子技術(shù)進行處 理，以獲取任意時刻的風(fēng)向及風(fēng)速值，結(jié)構(gòu)簡單、測量精度高。
由于風(fēng)速儀和風(fēng)向儀采用旋轉(zhuǎn)體與外殼體一體化的設(shè)計，外殼體內(nèi)部的尖 部有軸承安裝位，外殼內(nèi)部有一個固定支柱柱體的基座，支柱通過軸承與外殼 上部可轉(zhuǎn)動的連接而形成完整的整體，結(jié)構(gòu)合理且簡單實用。


圖1是本實用新型具體實施方式
中風(fēng)速儀的外觀示意圖； 圖2是本實用新型具體實施方式
中風(fēng)速儀的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本實用新型具體實施方式
中風(fēng)向儀的外觀示意圖； 圖4是本實用新型具體實施方式
中風(fēng)向儀的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是本實用新型具體實施方式
中風(fēng)向儀的俯視圖。
具體實施方式
本具體實施方式
提供的風(fēng)速儀如圖1和圖2所示，三個風(fēng)杯5均通過杯柄4 與套頭3固定連接，且三個杯柄4相對于套頭3均勻輻射設(shè)置，即每兩個杯柄4之間的夾角為120度。套頭3還與轉(zhuǎn)動軸2固定連接，且轉(zhuǎn)動軸2與三個杯柄4 均垂直。
轉(zhuǎn)動軸2的下端與外殼1的頂部固定連接，帶動外殼1 一起轉(zhuǎn)動。外殼1 底部開口，開口處由底座6封閉。底座6的外經(jīng)小于外殼1底部開口處的口徑。 底座6中部豎直設(shè)置有支柱7，支柱7與底座6所在平面垂直。支柱7的上端通 過軸承8與外殼1可轉(zhuǎn)動的連接，使得外殼1可繞支柱7轉(zhuǎn)動。
特別之處在于，支柱7上固定設(shè)置有霍爾元件9，霍爾元件9對應(yīng)的外殼1 的內(nèi)壁上設(shè)置有一個磁性件，在本實施例中該磁性件為一塊磁鋼塊8，霍爾元 件9和磁鋼塊8即組成傳感裝置。本具體實施方式
中采用的霍爾元件9為開關(guān) 式霍爾元件。且保持外殼1轉(zhuǎn)動時磁鋼塊8與霍爾元件9的間距可達霍爾元件 9的有效范圍內(nèi)，以保證霍爾元件9的靈敏度。
當(dāng)有風(fēng)時風(fēng)杯11被風(fēng)推動而帶動轉(zhuǎn)動軸2旋轉(zhuǎn)，并使得外殼1隨之轉(zhuǎn)動， 磁鋼塊8也隨之轉(zhuǎn)動。每轉(zhuǎn)動一圈磁鋼塊8就會與霍爾元件7照面一次，霍爾 元件7就輸出一個信號給后續(xù)的電子模:與電子模塊可以對其進行計數(shù)和計時， 進而計算出轉(zhuǎn)動速度，并可以換算出風(fēng)的速度。
本具體實施方式
提供的風(fēng)向儀如圖3、圖4和圖5所示，偏航尾翼ll固定 在方向標(biāo)桿12的一端，形成偏航體。偏航體在方向標(biāo)桿12的中部，通過套頭3 與轉(zhuǎn)動軸2固定連接，且保持方向標(biāo)桿12與轉(zhuǎn)動軸2垂直。
轉(zhuǎn)動軸2的下端與外殼1的頂部固定連接，帶動外殼1一起轉(zhuǎn)動。外殼1 底部開口，開口處由底座6封閉。底座6的外經(jīng)小于外殼1底部開口處的口徑。 底座6中部豎直設(shè)置有支柱7，支柱7與底座6所在平面垂直。支柱7的上端通 過軸承8與外殼1可轉(zhuǎn)動的連接，使得外殼1可繞支柱7轉(zhuǎn)動。
特別之處在于，支柱7上上下并排固定設(shè)置有兩個霍爾元件9，且該兩個霍 爾元件9對應(yīng)的外殼1的內(nèi)壁上均固定設(shè)置有一個磁鋼環(huán)13，霍爾元件9和磁 鋼環(huán)13即組成傳感裝置。磁鋼環(huán)13由兩塊半環(huán)形的磁鋼組成，且兩塊半環(huán)形 磁鋼對稱分層設(shè)置。當(dāng)有風(fēng)吹過時，偏航體帶動外殼1以支柱7的軸心為轉(zhuǎn)動 軸旋轉(zhuǎn)，使其偏航尾翼ll指向風(fēng)吹的方向，兩個霍爾元件9分別拾取其對應(yīng)的 磁鋼環(huán)13的磁信號并轉(zhuǎn)換為電信號，然后電信號被傳輸?shù)胶罄m(xù)的電子模塊，并 完成編碼等處理，最后完成方向的識別生成方向數(shù)據(jù)。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認(rèn)定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬 技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做 出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1、一種風(fēng)速風(fēng)向儀用傳感裝置，用于將風(fēng)速儀或者風(fēng)向儀中旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的轉(zhuǎn)動信號轉(zhuǎn)變成電信號供給后續(xù)的電子模塊轉(zhuǎn)換成風(fēng)速數(shù)據(jù)或者風(fēng)向數(shù)據(jù)，其特征在于，所述傳感裝置包括霍爾元件和永磁元件；所述霍爾元件和永磁元件之一固定不動，另一個則對應(yīng)設(shè)置在風(fēng)速儀或者風(fēng)向儀的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上隨所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)轉(zhuǎn)動，所述霍爾元件與電子模塊電連接。
2、 如權(quán)利要求1所述的風(fēng)速風(fēng)向儀用傳感裝置，其特征在于，作為風(fēng)速 儀用傳感裝置時所述永磁元件為 一塊磁鋼塊。
3、 如權(quán)利要求1所述的風(fēng)速風(fēng)向儀用傳感裝置，其特征在于，作為風(fēng)向 儀用傳感裝置時所述永磁元件為設(shè)置在旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上隨旋轉(zhuǎn)機構(gòu)轉(zhuǎn)動的，由兩塊 半環(huán)形磁鋼組成的磁鋼環(huán)，且兩塊半環(huán)形的磁鋼對稱分層設(shè)置；所述霍爾元件 有兩個，且對應(yīng)半環(huán)形磁鋼固定設(shè)置。
4、 一種風(fēng)速儀，包括旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、傳感裝置和電子模塊；所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)因 風(fēng)的吹動而旋轉(zhuǎn)；所述傳感裝置與后續(xù)的電子模塊電連接，將旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的旋轉(zhuǎn) 圈數(shù)轉(zhuǎn)換成電信號；所述電子模塊將所述電信號轉(zhuǎn)換成風(fēng)速數(shù)據(jù)；其特征在于， 所述傳感裝置包括霍爾元件和永磁元件，所述霍爾元件和永磁元件之一固定不 動，另一個則對應(yīng)設(shè)置在風(fēng)速儀的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上隨所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)轉(zhuǎn)動，所述霍爾 元件與電子模塊電連接。
5、 如權(quán)利要求4所述的風(fēng)速儀，其特征在于，所述永磁元件為一塊磁鋼塊。
6、 如權(quán)利要求5所述的風(fēng)速儀，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括風(fēng)杯、 杯柄、套頭、轉(zhuǎn)動軸、外殼以及底座、支柱和軸承；所述風(fēng)杯通過杯柄與套頭 連接，然后通過套頭固定在轉(zhuǎn)動軸的一端，所述轉(zhuǎn)動軸的另一端與外殼頂部固 定連接；底座位于外殼底部開口處，支柱的一端豎直固定在底座中部，另一端 通過軸承與外殼上部連接；所述霍爾元件固定在支柱上，所述磁鋼塊固定在外 殼內(nèi)壁上對應(yīng)霍爾元件處。
7、 如權(quán)利要求6所述的風(fēng)速儀，其特征在于，所述風(fēng)杯有三個，每個風(fēng) 杯均通過一個杯柄與套頭固定連接，且三個杯柄相對于套頭均勻輻射設(shè)置。
8、 一種風(fēng)向儀，包括旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、傳感裝置和電子模塊；所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)隨 風(fēng)向變化而擺動；所述傳感裝置與后續(xù)的電子模塊電連接，將旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的擺動 角度轉(zhuǎn)換成電信號；所述電子模塊將所述電信號轉(zhuǎn)換成風(fēng)向數(shù)據(jù)；其特征在于， 所述傳感裝置包括霍爾元件和永磁元件，所述霍爾元件和永磁元件之一固定 不動，另一個則對應(yīng)設(shè)置在風(fēng)向儀的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上隨所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)轉(zhuǎn)動，所述霍 爾元件與電子模塊電連接。
9、 如權(quán)利要求8所述的風(fēng)向儀，其特征在于，所述永磁元件為設(shè)置在旋 轉(zhuǎn)機構(gòu)上隨旋轉(zhuǎn)機構(gòu)轉(zhuǎn)動的，由兩塊半環(huán)形磁鋼組成的磁鋼環(huán)，且兩塊半環(huán)形 磁鋼對稱分層設(shè)置；所述霍爾元件有兩個，且對應(yīng)半環(huán)形磁鋼固定設(shè)置。
10、 如權(quán)利要求9所述的風(fēng)向儀，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括偏航尾 翼、方向標(biāo)桿、套頭、轉(zhuǎn)動軸、外殼以及底座、支柱和軸承；所述偏航尾翼固 定在方向標(biāo)桿的一端，方向標(biāo)桿的中部與套頭固定連接；套頭固定在轉(zhuǎn)動軸的 一端并保持轉(zhuǎn)動軸與方向標(biāo)桿垂直；所述轉(zhuǎn)動軸的另一端與外殼頂部固定連接; 底座位于外殼底部開口處，支柱的一端豎直固定在底座中部，另一端通過軸承 與外殼上部連接；所述兩個霍爾元件均固定在支柱上，所述磁鋼環(huán)固定在外殼 內(nèi)壁上對應(yīng)霍爾元件處。
專利摘要本實用新型涉及一種風(fēng)速風(fēng)向儀用傳感裝置及風(fēng)速儀和風(fēng)向儀。所述風(fēng)速儀和風(fēng)向儀包括旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、傳感裝置和電子模塊；旋轉(zhuǎn)機構(gòu)隨風(fēng)向變化而轉(zhuǎn)動；傳感裝置與電子模塊電連接，將旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成電信號；電子模塊將所述電信號轉(zhuǎn)換成風(fēng)向數(shù)據(jù)；傳感裝置包括霍爾元件和永磁元件；霍爾元件和永磁元件之一固定不動，另一個則對應(yīng)設(shè)置在風(fēng)速儀或者風(fēng)向儀的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上隨旋轉(zhuǎn)機構(gòu)轉(zhuǎn)動，且霍爾元件與后續(xù)電子模塊電連接。采用本實用新型技術(shù)方案傳感裝置的風(fēng)速儀和風(fēng)向儀，由于采用了純磁感應(yīng)系作為風(fēng)向風(fēng)速的感應(yīng)核心，利用霍爾元件的線性及開關(guān)性特性來采集方向及風(fēng)速信息，方便后續(xù)進行數(shù)字化及微電子技術(shù)進行處理，以獲取任意時刻的風(fēng)向及風(fēng)速值。
文檔編號G01P13/02GK201222069SQ20082009371
公開日2009年4月15日 申請日期2008年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月29日
發(fā)明者林其訪, 陳施宇 申請人:陳施宇;林其訪