專利名稱：風向風速儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型公開了一種應(yīng)用于氣象臺站、林場、鐵路、水文、建筑等部門測量風速風向的測量儀器。特別是一種風速傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，機械加工方便，大量節(jié)約制造成本；風向傳感器，簡約的硬件設(shè)計，大大降低了工藝加工的精度要求；通訊方式完全采用數(shù)字化的風向風速儀。
背景技術(shù)：
目前現(xiàn)有的測風傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計復雜，機械加工精度要求高，制造成本居高不下，通訊手段基本為簡單的脈沖信號，可靠性、抗干擾性差。
隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字化傳輸技術(shù)在各個領(lǐng)域的全面普及，根據(jù)世界氣象組織對測風儀器的最新要求，用戶迫切需要一種動態(tài)性能好，測量數(shù)據(jù)可靠，準確，方便，制造成本低，易于普及的風向風速儀來代替?zhèn)鹘y(tǒng)氣象臺站使用近30年的風向風速儀。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型針對現(xiàn)有測風儀器在制造結(jié)構(gòu)與通訊方式上存在的問題做出巨大改進，實現(xiàn)了制造工藝上的簡化以及真正意義上的數(shù)字化數(shù)據(jù)傳輸。
本實用新型的解決方案是在由高性能工程塑料加工成的圓形的上殼體內(nèi)穿過一根高強度輕合金材料制成的主軸，主軸由上下兩只滾動軸承及螺母固定；上端連接風杯組；下端連接磁鐵架，延伸至下殼體內(nèi)；在磁鐵架兩端各鑲一塊磁鐵，磁鐵架與裝配在下殼體內(nèi)的測速線路板上焊裝的干簧管元件上下對應(yīng)構(gòu)成一只獨立結(jié)構(gòu)風速傳感器。在由高性能工程塑料加工成圓形的上殼體內(nèi)穿過一根高強度輕合金材料制成的主軸，主軸由上下兩只滾動軸承及螺母固定；上端連接風標組，下端連接碼盤，延伸至下殼體內(nèi)；碼盤在上下兩片圓形印刷電路板之間通過，上印刷電路板上沿徑向直線方向并排裝有7個經(jīng)過打磨的普通發(fā)光二極管對應(yīng)著碼盤上的7位碼道和下印刷電路板上裝有的7只經(jīng)過打磨的普通光敏管；上下兩片印刷電路板上裝有的發(fā)光二極管和光敏管都是通過數(shù)碼定位；焊針通過焊點將上下兩塊印刷電路板連接，既起到機械連接又起到電路連接作用，以保證上下兩塊印刷電路板對齊，從而使發(fā)光二極管和光敏管一一對齊構(gòu)成了獨立結(jié)構(gòu)的風向傳感器。兩芯導線與四芯導線分別將由風速傳感器和風向傳感器得到的數(shù)字信號通過接線盒和四芯導線傳輸給數(shù)據(jù)處理器，再由數(shù)據(jù)處理器對數(shù)據(jù)包進行校驗和存儲；風速傳感器與風向傳感器固定于不銹鋼支架上；數(shù)據(jù)處理器則根據(jù)需要與計算機連接進行數(shù)據(jù)交換構(gòu)成獨立的數(shù)字化數(shù)據(jù)采集器。
與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果1.傳統(tǒng)的風向風速儀所采用的風標多為薄鋁板制造，耐腐蝕性差，在海洋環(huán)境中使用壽命短。
本實用新型的有益效果是風杯碗、風杯桿、風杯腳、底座，完全采用高強度工程塑料壓塑成形，三只風杯對接疊壓組成一個風杯組。
風向標板用高強度工程塑料高溫高壓成形，該板比重小，強度高，剛性好。
2.傳統(tǒng)的風向風速儀風速傳感器部分感應(yīng)信號電路采用霍爾開關(guān)集成電路，其缺點在于功耗較大，部件制造復雜，很難降低成本。
本實用新型的有益效果是風速傳感器部分利用干簧管電路，其優(yōu)點在于成本低；導通電阻小，功耗低；承壓能力強(高達1000伏以上)；使用壽命長(上百萬次)；對工作環(huán)境要求低。
3.傳統(tǒng)的風向風速儀，風向傳感器部分，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜，機械加工部分工藝要求很高，導線過多不利于分辨，尤其光電管支架的制造工藝過于復雜，導致整體成本過高。
本實用新型的有益效果是利用電路板數(shù)碼加工的特性，對電路板自身進行加工，從而達到光電支架管的作用，利用打磨過的普通低價發(fā)光二極管及光敏管代替高價特殊發(fā)光二極管及光敏管。
4.傳統(tǒng)風向風速儀通訊傳輸方式為簡單的脈沖信號，其抗干擾性很差，一旦中間受到干擾，輸出的最終信號將會產(chǎn)生很大誤差甚至無法識別。
本實用新型的有益效果是將記錄數(shù)據(jù)全部數(shù)字化，并以數(shù)據(jù)包的形式傳輸并在每一個數(shù)據(jù)包的末尾加上一個校驗碼，其作用是當終端得到數(shù)據(jù)時，可以輕易的識別信號是否受到干擾及所受干擾的程度大小。
由于采用了以上技術(shù)措施，產(chǎn)生了測量精度高，動態(tài)特性好，功耗小，耐腐蝕，抗干擾能力強，節(jié)約制造成本，便于機械加工，包裝運輸和維護的積極效果。
以下將結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細地描述。


圖1是本實用新型風向傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型風速傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型風向風速儀外觀及傳輸示意圖；參照圖1，在由高性能工程塑料加工成圓形的上殼體[16]內(nèi)穿過一根高強度輕合金材料制成的主軸[2]，主軸[2]由上下兩只滾動軸承[4]及螺母[14]固定；上端連接風標組[1、3、5]，下端連接碼盤[13]，延伸至下殼體[12]內(nèi)；碼盤[13]在上下兩片圓形印刷電路板[11]之間通過，上印刷電路板[11]上沿徑向直線方向并排裝有7個經(jīng)過打磨的普通發(fā)光二極管[9]對應(yīng)著碼盤[13]上的7位碼道和下印刷電路板[11]上裝有的7只經(jīng)過打磨的普通光敏管[10]；上下兩片印刷電路板[11]上裝有的發(fā)光二極管[9]和光敏管[10]都數(shù)宣是通過數(shù)碼定位；焊針[8]通過焊點[7]將上下兩塊印刷電路板[11]連接，既起到機械連接又起到電路連接作用，以保證上下兩塊印刷電路板[11]對齊，從而使發(fā)光二極管[9]和光敏管[10]一一對齊。
參照圖2，在由高性能工程塑料加工成的圓形的上殼體[16]內(nèi)穿過一根高強度輕合金材料制成的主軸[2]，主軸[2]由上下兩只滾動軸承[4]及螺母[14]固定；上端連接風杯組[17、3]；下端連接磁鐵架[19]，延伸至下殼體[12]內(nèi)；在磁鐵架[19]兩端各鑲一塊磁鐵[18]，磁鐵架[19]與裝配在下殼體[12]內(nèi)的測速線路板[20]上焊裝的干簧管元件[21]上下對應(yīng)。
參照圖3，兩芯導線[22]與四芯導線[23]分別將由風速傳感器[24]和風向傳感器[25]得到的數(shù)字信號通過接線盒[26]和四芯導線[29]傳輸給數(shù)據(jù)處理器[27]，再有數(shù)據(jù)處理器[27]對數(shù)據(jù)包進行校驗和存儲；風速傳感器[24]與風向傳感器[25]固定于不銹鋼支架上[28]上；數(shù)據(jù)處理器[27]則根據(jù)需要與計算機連接進行數(shù)據(jù)交換。
權(quán)利要求1.由上殼體[16]、下殼體[12]、風杯組[17、3]、風向標組[1、3、5]、上下滾動軸承[4]、主軸[2]、軸承座[15]、螺母[14]、數(shù)據(jù)處理器[27]構(gòu)成的風向風速儀，其特征是a.在由高性能工程塑料加工成的圓形的上殼體[16]內(nèi)穿過一根高強度輕合金材料制成的主軸[2]，主軸[2]由上下兩只滾動軸承[4]及螺母[14]固定；上端連接風杯組[17、3]；下端連接磁鐵架[19]，延伸至下殼體[12]內(nèi)；在磁鐵架[19]兩端各鑲一塊磁鐵[18]，磁鐵架[19]與裝配在下殼體[12]內(nèi)的測速線路板[20]上焊裝的干簧管元件[21]上下對應(yīng)構(gòu)成一只獨立結(jié)構(gòu)風速傳感器；b.在由高性能工程塑料加工成圓形地上殼體[16]內(nèi)穿過一根高強度輕合金材料制成的主軸[2]，主軸[2]由上下兩只滾動軸承[4]及螺母[14]固定；上端連接風標組[1、3、5]，下端連接碼盤[13]，延伸至下殼體[12]內(nèi)；碼盤[13]在上下兩片圓形印刷電路板[11]之間通過，上印刷電路板[11]上沿徑向直線方向并排裝有7個經(jīng)過打磨的普通發(fā)光二極管[9]對應(yīng)著碼盤[13]上的7位碼道和下印刷電路板[11]上裝有的7只經(jīng)過打磨的普通光敏管[10]；上下兩片印刷電路板[11]上裝有的發(fā)光二極管[9]和光敏管[10]都是通過數(shù)碼定位；焊針[8]通過焊點[7]將上下兩塊印刷電路板[11]連接，既起到機械連接又起到電路連接作用，以保證上下兩塊印刷電路板[11]對齊，從而使發(fā)光二極管[9]和光敏管[10]一一對齊構(gòu)成了獨立結(jié)構(gòu)的風向傳感器；c.兩芯導線[22]與四芯導線[23]分別將由風速傳感器[24]和風向傳感器[25]得到的數(shù)字信號通過接線盒[26]和四芯導線[29]傳輸給數(shù)據(jù)處理器[27]，再由數(shù)據(jù)處理器[27]對數(shù)據(jù)包進行校驗和存儲；風速傳感器[24]與風向傳感器[25]固定于不銹鋼支架[28]上；數(shù)據(jù)處理器[27]則根據(jù)需要與計算機連接進行數(shù)據(jù)交換構(gòu)成獨立的數(shù)字化數(shù)據(jù)采集器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風向風速儀，其特征是磁鐵架[19]徑向裝有兩塊磁鐵[18]與干簧管元件[21]上下對應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風向風速儀，其特征是干簧管元件[21]因磁鐵架[19]旋轉(zhuǎn)感應(yīng)風速信號，風速信號以數(shù)字化信號輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風向風速儀，其特征是碼盤[13]在上下兩片圓形印刷電路板[11]之間通過，上印刷電路板[11]上沿徑向直線方向并排裝有7個經(jīng)過打磨的普通發(fā)光二極管[9]對應(yīng)著碼盤[13]上的7位碼道和下印刷電路板[11]上裝有的7只經(jīng)過打磨的普通光敏管[10]；上下兩片印刷電路板[11]上裝有的發(fā)光二極管[9]和光敏管[10]都是通過數(shù)碼定位；焊針[8]通過焊點[7]將上下兩塊印刷電路板[11]連接，既起到機械連接又起到電路連接作用，以保證上下兩塊印刷電路板[11]對齊，從而使發(fā)光二極管[9]和光敏管[10]一一對齊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風向風速儀，其特征是兩芯導線[22]與四芯導線[23]分別將由風速傳感器[24]和風向傳感器[25]得到的數(shù)字信號通過接線盒[26]和四芯導線[29]傳輸給數(shù)據(jù)處理器[27]，再由數(shù)據(jù)處理器[27]對數(shù)據(jù)包進行校驗和存儲；風速傳感器[24]與風向傳感器[25]固定于不銹鋼支架[28]上；數(shù)據(jù)處理器[27]則根據(jù)需要與計算機連接進行數(shù)據(jù)交換。
專利摘要風向風速儀，主要應(yīng)用于氣象、水文、農(nóng)業(yè)、林業(yè)，建筑等領(lǐng)域。它由測風速和風向兩只傳感器以及數(shù)據(jù)處理器組成。本實用新型風杯，風標，底座全部采用高性能工程塑料制成，可抗低溫潮濕環(huán)境。風向傳感器采用數(shù)碼定位設(shè)計，定位準確，加工簡單；風速傳感器采用干簧管器件，降低功耗，使用壽命長；傳輸方式全部采用數(shù)字化方式傳輸，數(shù)據(jù)處理器接收到傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)包及校驗碼，能夠準確、可靠的排除干擾。
文檔編號G01W1/00GK2708333SQ20042001844
公開日2005年7月6日 申請日期2004年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月13日
發(fā)明者周容, 周強, 張海濤, 彭士操 申請人:哈爾濱華良科技有限公司