一种风速传感器的制作方法

本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种风速传感器。

背景技术：

风速、风向是反应气象情况非常重要的参数，对环境监测、空气调节和工农业的生产有重要影响，因此，快速、准确地测量出风速和风向具有重要的实际意义，传统的风杯和风向标目前仍是广泛使用的检测器件，但这些机械装置因具有移动部件而易磨损，同时具有体积大、价格昂贵、需要经常维护等缺点，而目前广泛研究的热式微机械风速传感器虽然测量简单、制作工艺易于控制，但其功耗大，而且衬底传热会导致测量误差。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种结构简单、灵敏度高、不易磨损且功耗低的风速传感器。

本发明技术方案一种风速传感器，包括底座、“7”形支架、感风装置及测风电容组，所述底座的中心位置处设有固定基座，所述支架设置在固定基座的一侧，所述感风装置包括风敏杆，所述风敏杆的上端悬挂在支架上，风敏杆的底部设有硬质球，所述硬质球的底部通过弹性绳与一球形弹性伸缩固定端连接，所述弹性伸缩固定端设置在固定基座内，所述固定基座中心设有一圆孔，所述圆孔下部设有容纳槽，所述弹性伸缩固定端设置在容纳槽内，所述固定基座上端面设有四块安装板，所述安装板均布在硬质球外部构成正方形结构，所述测风电容组设置在固定基座上，测风电容组包括四个测风电容，四个测风电容分别设置在硬质球与安装板之间，测风电容包括固定电极和可动电极，所述可动电极设置在固定电极与硬质球之间，固定电极的根部固定在固定基座上，可动电极在无风状态下与硬质球相切，可动电极的根部与固定基座接触但不相连，可动电极的两侧通过弹性件与安装板连接，所述测风电容连接有电容测量模块，所述电容测量模块连接有信号转换模块，所述信号转换器还连接有显示模块，所述电容测量模块、信号转换模块均设置在底座内，所述显示模块设置在底座侧壁上。

优选地，本发明所述的一种风速传感器，所述弹性件为弹簧，所述弹簧外表面设有绝缘涂层。

优选地，本发明所述的一种风速传感器，所述风敏杆中部设有球形扇叶部，所述扇叶部由八片半圆形扇叶绕风敏杆轴线均布而成，所述扇叶与水平面垂直。

本发明技术方案所述的可动电极在无风状态下与硬质球相切，此时风敏杆处于自然下垂的竖直状态，弹性绳拉紧不松弛，硬质球与弹性伸缩固定端的球心均位于风敏杆的轴线上，当有水平风吹过时，风敏杆带动硬质球产生位移，硬质球挤压可动电极，可动电极朝向固定电极移动，即可动电极与固定电极间的距离变小，测风电容的电容值增大，根据电容值的变化即可获得风速，根据电容值发生变化的测风电容所处方位即可获得风向，在风敏杆中部设置扇叶部，使得感风装置对微风的感应更为敏感。

本发明技术有益效果：

本发明技术方案采用电容作为感应装置，当感风装置受风力作用挤压可动电极，通过测量测风电容的电容变化来确定风力，根据具体发生电容值变化的测风电容即可确定风向，简单可行，而电容不存在直流功耗，在测量时只需使用交流小信号，有效降低功耗。

附图说明

图1为本发明结构示意图，

图2为图1的A-A剖视图。

具体实施方式

为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现结合说明书附图对本发明技术方案做进一步的说明。

如图1及图2所示，本发明技术方案一种风速传感器，包括底座1、“7”形支架2、感风装置及测风电容组，所述底座1的中心位置处设有固定基座3，所述支架2设置在固定基3座的一侧，所述感风装置包括风敏杆4，所述风敏杆4的上端悬挂在支架2上，风敏杆4的底部设有硬质球5，所述硬质球5的底部通过弹性绳6与一球形弹性伸缩固定端7连接，所述弹性伸缩固定端7设置在固定基座3内，所述固定基座3中心设有一圆孔，所述圆孔下部设有容纳槽8，所述弹性伸缩固定端7设置在容纳槽8内，弹性伸缩固定端7的有效直径始终大于圆孔的直径，所述固定基座3上端面设有四块安装板9，所述安装板9均布在硬质球5外部构成正方形结构，所述测风电容组设置在固定基座3上，测风电容组包括四个测风电容，四个测风电容分别设置在硬质球5与安装板9之间，测风电容包括固定电极10和可动电极11，所述可动电极11设置在固定电极10与硬质球5之间，固定电极10的根部固定在固定基座3上，可动电极11在无风状态下与硬质球5相切，可动电极11的根部与固定基座3接触但不相连，可动电极11的两侧通过弹性件12与安装板9连接，所述测风电容连接有电容测量模块，所述电容测量模块连接有信号转换模块，所述信号转换器还连接有显示模块13，所述电容测量模块、信号转换模块均设置在底座1内，所述显示模块13设置在底座1侧壁上。

所述弹性件12为弹簧，所述弹簧12外表面设有绝缘涂层。

所述风敏杆4中部设有球形扇叶部14，所述扇叶部14由八片半圆形扇叶绕风敏杆4轴线均布而成，所述扇叶与水平面垂直。

如图2所示，本发明实施例中记四个测风电容分别为左测风电容、上测风电容、右测风电容和下测风电容，当有风从左侧向右侧吹过时，风敏杆4带动硬质球5向右偏移，挤压右测风电容的可动电极12，该可动电极12向右移动，使得右测风电容的两电极间距离减小，测量到的电容值增大，通过合适的算法转换即可获得风速值；当有风从左上角向右下角吹过时，硬质球5挤压右测风电容和下测风电容的可动电极12，测量到的右测风电容和下测风电极的电容值均增大，根据两电容电容值增大的比例可计算出具体风向，根据两电容测量的两个分风速值进行合成即可获得风速值。

本发明所述的风速传感器的底座1内还设有工作电源，所述工作电源为可充电电池，本发明在具体使用前通过风洞设备进行标定，建立风速风向与四个测风电容10之间的对应关系，测量时，电容测量模块将测得的电容值发送给信号转换模块，信号转换模块根据对应关系将电容信号转换成风速风向信息，并在显示器14上显示。

本发明技术方案在上面结合附图对发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。