专利名称：风速风向仪用传感装置及风速仪和风向仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及气象监测仪器技术领域，具体涉及一种风速风向仪用传感 装置及包含该传感装置的风速仪和风向仪。
背景技术：
风向仪和风速仪是常用的气象仪器设备，虽然人类很早就开始使用风向仪 和风速仪了，但是近段时间风速仪和风向仪的技术并没有多大进步，目前使用 的风向仪和风速仪都比较落后。老式的风速风向仪是采用纯机械的方法来测量 风向和风速，虽然效果尚可，但是结构复杂，制造成本高且维护不便。现在使 用的风速仪和风向仪一般都采用光电原理来测量大气的风向和风速，也有有关 专利公开了采用超声波进行测量的，但是光电原理测量的测量精度不够高，且 为非连续数据。风速风向仪一般由风标、传感装置、电子线路三大部分组成， 风标在迎风转动时，带动旋转轴旋转，是安装在旋转轴上的码盘也随之旋转。 码盘上开有不同半径、不同弧长的同心圆弧槽，而码盘下方的线路板上安装有
U型管座，其上翼经向开设有6至8个孔，其内插装发光二极管。其下翼对应 开设有6至8个孔，孔内插装有光电管。当码盘在U形管座的上下翼之间转动 时，则在不同方位形成不同的一组光电信号，由此产生不同的电信号(一般称 之为格雷码)。该电信号经仪器电子部分数据处理之后由显示器显示出风向的方 位。由上可见，现有的风向传感装置在装配时，码盘上的弧槽有插装有发光管、 光电管的管周上的恐很难对准，使得仪器的测量精度难以保证，而且传感装置 的零件较多，因此安装、调试、维修十分不便。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种风速风向仪用传感装置，以及 采用了所述风速风向仪用传感装置的风速仪和风向仪，来解决现有光电传感风 速风向仪结构复杂、测量精度不高的问题。为解决上述风速风向仪用传感装置的技术问题，本实用新型采用如下技术 方案
一种风速风向仪用传感装置，用于将风速仪或者风向仪中旋转机构的转动 信号转变成电信号供给后续的电子�？樽怀煞缢偈莼蛘叻缦蚴荩龃� 感装置包括霍尔元件和永磁元件；所述霍尔元件和永磁元件之一固定不动，另 一个则对应设置在风速仪或者风向仪的旋转机构上随所述旋转机构转动，所述 霍尔元件与后续的电子模块电连接。
进一步的，作为风速仪用传感装置时所述永磁元件为一块磁钢。 进一步的，作为风向仪用传感装置时所述永磁元件为设置在旋转机构上随 旋转机构转动的，由两块半环形磁钢组成的磁钢环，且两块半环形磁钢对称分 层设置；所述霍尔元件有两个，且对应半环形磁钢固定设置。
为解决上述风速仪的技术问题，本实用新型采用如下技术方案 一种风速仪，包括旋转机构、传感装置和电子�？椋凰鲂挂蚍绲� 吹动而旋转；所述传感装置与后续的电子�？榈缌樱沟男κ� 转换成电信号；所述电子�？榻龅缧藕抛怀煞缢偈荩凰龃凶爸冒� 括霍尔元件和永磁元件，所述霍尔元件和永磁元件之一固定不动，另一个则对 应设置在风速仪的旋转机构上随所述旋转机构转动，所述霍尔元件与电子�？� 电连接。
进一步的，所述永磁元件为一块磁钢。
进一步的，所述旋转机构包括风杯、杯柄、套头、转动轴、外壳以及底座、 支柱和轴承；所述风杯通过杯柄与套头连接，然后通过套头固定在转动轴的一 端，所述转动轴的另一端与外壳顶部固定连接；底座位于外壳底部开口处，支 柱的一端竖直固定在底座中部，另一端通过轴承与外壳上部连接；所述霍尔元 件固定在支柱上，所述磁钢块固定在外壳内壁上对应霍尔元件处。
进一步的，所述风杯有三个，每个风杯均通过一个杯柄与套头固定连接， 且三个杯柄相对于套头均匀辐射设置。
为解决上述风向仪的技术问题，本实用新型采用如下技术方案
一种风向仪，包括旋转机构、传感装置和电子�？椋凰鲂顾娣缦� 变化而摆动；所述传感装置与后续的电子模块电连接，将旋转机构的摆动角度 转换成电信号；所述电子�？榻龅缧藕抛怀煞缦蚴荩黄涮卣髟谟冢龃凶爸冒ɑ舳陀来旁龌舳陀来旁还潭ú� 动，另一个则对应设置在风向仪的旋转机构上随所述旋转机构转动，所述霍尔 元件与电子�？榈缌�。
进一步的，所述永磁元件为设置在旋转机构上随旋转机构转动的，由两块 半环形磁钢组成的磁钢环，且两块半环形的磁钢对称分层设置；所述霍尔元件 有两个，且对应半环形磁钢固定设置。
进一步的，所述旋转机构包括偏航尾翼、方向标杆、套头、转动轴、外壳 以及底座、支柱和轴承；所述偏航尾翼固定在方向标杆的一端，方向标杆的中 部与套头固定连接；套头固定在转动轴的一端并保持转动轴与方向标杆垂直； 所述转动轴的另一端与外壳顶部固定连接；底座位于外壳底部开口处，支柱的 一端竖直固定在底座中部，另一端通过轴承与外壳上部连接；所述两个霍尔元 件均固定在支柱上，所述磁钢环固定在外壳内壁上对应霍尔元件处。
采用本实用新型技术方案传感装置的风速仪和风向仪，与现有技术对比的 有益效果在于
由于采用了纯磁感应系作为风向风速的感应核心，利用霍尔元件的线性及 开关性特性来采集方向及风速信息，方便后续进行数字化及微电子技术进行处 理，以获取任意时刻的风向及风速值，结构简单、测量精度高。
由于风速仪和风向仪采用旋转体与外壳体一体化的设计，外壳体内部的尖 部有轴承安装位，外壳内部有一个固定支柱柱体的基座，支柱通过轴承与外壳 上部可转动的连接而形成完整的整体，结构合理且简单实用。
图1是本实用新型具体实施方式
中风速仪的外观示意图； 图2是本实用新型具体实施方式
中风速仪的结构示意图； 图3是本实用新型具体实施方式
中风向仪的外观示意图； 图4是本实用新型具体实施方式
中风向仪的结构示意图； 图5是本实用新型具体实施方式
中风向仪的俯视图。
具体实施方式
本具体实施方式
提供的风速仪如图1和图2所示，三个风杯5均通过杯柄4 与套头3固定连接，且三个杯柄4相对于套头3均匀辐射设置，即每两个杯柄4之间的夹角为120度。套头3还与转动轴2固定连接，且转动轴2与三个杯柄4 均垂直。
转动轴2的下端与外壳1的顶部固定连接，带动外壳1 一起转动。外壳1 底部开口，开口处由底座6封闭。底座6的外经小于外壳1底部开口处的口径。 底座6中部竖直设置有支柱7，支柱7与底座6所在平面垂直。支柱7的上端通 过轴承8与外壳1可转动的连接，使得外壳1可绕支柱7转动。
特别之处在于，支柱7上固定设置有霍尔元件9，霍尔元件9对应的外壳1 的内壁上设置有一个磁性件，在本实施例中该磁性件为一块磁钢块8，霍尔元 件9和磁钢块8即组成传感装置。本具体实施方式
中采用的霍尔元件9为开关 式霍尔元件。且保持外壳1转动时磁钢块8与霍尔元件9的间距可达霍尔元件 9的有效范围内，以保证霍尔元件9的灵敏度。
当有风时风杯11被风推动而带动转动轴2旋转，并使得外壳1随之转动， 磁钢块8也随之转动。每转动一圈磁钢块8就会与霍尔元件7照面一次，霍尔 元件7就输出一个信号给后续的电子模:與电子�？榭梢远云浣屑剖图剖保� 进而计算出转动速度，并可以换算出风的速度。
本具体实施方式
提供的风向仪如图3、图4和图5所示，偏航尾翼ll固定 在方向标杆12的一端，形成偏航体。偏航体在方向标杆12的中部，通过套头3 与转动轴2固定连接，且保持方向标杆12与转动轴2垂直。
转动轴2的下端与外壳1的顶部固定连接，带动外壳1一起转动。外壳1 底部开口，开口处由底座6封闭。底座6的外经小于外壳1底部开口处的口径。 底座6中部竖直设置有支柱7，支柱7与底座6所在平面垂直。支柱7的上端通 过轴承8与外壳1可转动的连接，使得外壳1可绕支柱7转动。
特别之处在于，支柱7上上下并排固定设置有两个霍尔元件9，且该两个霍 尔元件9对应的外壳1的内壁上均固定设置有一个磁钢环13，霍尔元件9和磁 钢环13即组成传感装置。磁钢环13由两块半环形的磁钢组成，且两块半环形 磁钢对称分层设置。当有风吹过时，偏航体带动外壳1以支柱7的轴心为转动 轴旋转，使其偏航尾翼ll指向风吹的方向，两个霍尔元件9分别拾取其对应的 磁钢环13的磁信号并转换为电信号，然后电信号被传输到后续的电子�？椋� 完成编码等处理，最后完成方向的识别生成方向数据。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属 技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做 出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
权利要求1、一种风速风向仪用传感装置，用于将风速仪或者风向仪中旋转机构的转动信号转变成电信号供给后续的电子�？樽怀煞缢偈莼蛘叻缦蚴荩涮卣髟谟冢龃凶爸冒ɑ舳陀来旁凰龌舳陀来旁还潭ú欢硪桓鲈蚨杂ι柚迷诜缢僖腔蛘叻缦蛞堑男股纤嫠鲂棺龌舳氲缱幽？榈缌�。
2、 如权利要求1所述的风速风向仪用传感装置，其特征在于，作为风速 仪用传感装置时所述永磁元件为 一块磁钢块。
3、 如权利要求1所述的风速风向仪用传感装置，其特征在于，作为风向 仪用传感装置时所述永磁元件为设置在旋转机构上随旋转机构转动的，由两块 半环形磁钢组成的磁钢环，且两块半环形的磁钢对称分层设置；所述霍尔元件 有两个，且对应半环形磁钢固定设置。
4、 一种风速仪，包括旋转机构、传感装置和电子�？椋凰鲂挂� 风的吹动而旋转；所述传感装置与后续的电子�？榈缌樱沟男� 圈数转换成电信号；所述电子�？榻龅缧藕抛怀煞缢偈荩黄涮卣髟谟冢� 所述传感装置包括霍尔元件和永磁元件，所述霍尔元件和永磁元件之一固定不 动，另一个则对应设置在风速仪的旋转机构上随所述旋转机构转动，所述霍尔 元件与电子�？榈缌�。
5、 如权利要求4所述的风速仪，其特征在于，所述永磁元件为一块磁钢块。
6、 如权利要求5所述的风速仪，其特征在于，所述旋转机构包括风杯、 杯柄、套头、转动轴、外壳以及底座、支柱和轴承；所述风杯通过杯柄与套头 连接，然后通过套头固定在转动轴的一端，所述转动轴的另一端与外壳顶部固 定连接；底座位于外壳底部开口处，支柱的一端竖直固定在底座中部，另一端 通过轴承与外壳上部连接；所述霍尔元件固定在支柱上，所述磁钢块固定在外 壳内壁上对应霍尔元件处。
7、 如权利要求6所述的风速仪，其特征在于，所述风杯有三个，每个风 杯均通过一个杯柄与套头固定连接，且三个杯柄相对于套头均匀辐射设置。
8、 一种风向仪，包括旋转机构、传感装置和电子模块；所述旋转机构随 风向变化而摆动；所述传感装置与后续的电子�？榈缌樱沟陌诙� 角度转换成电信号；所述电子�？榻龅缧藕抛怀煞缦蚴荩黄涮卣髟谟冢� 所述传感装置包括霍尔元件和永磁元件，所述霍尔元件和永磁元件之一固定 不动，另一个则对应设置在风向仪的旋转机构上随所述旋转机构转动，所述霍 尔元件与电子�？榈缌�。
9、 如权利要求8所述的风向仪，其特征在于，所述永磁元件为设置在旋 转机构上随旋转机构转动的，由两块半环形磁钢组成的磁钢环，且两块半环形 磁钢对称分层设置；所述霍尔元件有两个，且对应半环形磁钢固定设置。
10、 如权利要求9所述的风向仪，其特征在于，所述旋转机构包括偏航尾 翼、方向标杆、套头、转动轴、外壳以及底座、支柱和轴承；所述偏航尾翼固 定在方向标杆的一端，方向标杆的中部与套头固定连接；套头固定在转动轴的 一端并保持转动轴与方向标杆垂直；所述转动轴的另一端与外壳顶部固定连接; 底座位于外壳底部开口处，支柱的一端竖直固定在底座中部，另一端通过轴承 与外壳上部连接；所述两个霍尔元件均固定在支柱上，所述磁钢环固定在外壳 内壁上对应霍尔元件处。
专利摘要本实用新型涉及一种风速风向仪用传感装置及风速仪和风向仪。所述风速仪和风向仪包括旋转机构、传感装置和电子�？椋恍顾娣缦虮浠淮凶爸糜氲缱幽？榈缌樱沟淖怀傻缧藕牛坏缱幽？榻龅缧藕抛怀煞缦蚴荩淮凶爸冒ɑ舳陀来旁换舳陀来旁还潭ú欢硪桓鲈蚨杂ι柚迷诜缢僖腔蛘叻缦蛞堑男股纤嫘棺一舳牒笮缱幽？榈缌�。采用本实用新型技术方案传感装置的风速仪和风向仪，由于采用了纯磁感应系作为风向风速的感应核心，利用霍尔元件的线性及开关性特性来采集方向及风速信息，方便后续进行数字化及微电子技术进行处理，以获取任意时刻的风向及风速值。
文档编号G01P13/02GK201222069SQ20082009371
公开日2009年4月15日 申请日期2008年4月29日 优先权日2008年4月29日
发明者林其访, 陈施宇 申请人:陈施宇;林其访
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