高精准度多向检测的风雨传感器的制作方法

本实用新型属于智能家电设备技术领域，具体涉及一种高精准度多向检测的风雨传感器。

背景技术：

风雨传感器是一种现代智能家电，尤其是智能窗户上常用的用于监测外部风力、风向及雨量的传感设备。现有的风雨传感器一般包括风传感器和雨传感器，其中，风传感器上通常采用固定设置的微型风电机作为风速检测装置，当风向与风电机非垂直时，现有风传感器测出的风速就会不准。

此外，现有风传感器由于仅能检测定向来风，因此往往需要安装多个在三维方向上呈现不同朝向的风传感器才能测量出来风的风向，极大增加了设备安装成本。并且现有风传感器针对不同朝向的窗户制定智能传感器，就需要每个窗户配备一个或多个现有风传感器才能实现，不仅提高了设备成本，而且提高了安装及维护成本。

技术实现要素：

本实用新型针对现有风传感需要多个传感器配合才能检测来风的准确风向、检测非垂直风时风速检测不准确、每个智能窗户需要配备一个或多个风传感器才能实现智能控制的问题，提供了一种高精准度多向检测的风雨传感器，包括风感应器、雨感应器和微处理器；所述微处理器分别与风感应器、雨感应器及外部系统信号连接；所述风感应器包括导向体和转动测量装置。

进一步的，所述导向体一端内设有风电机，导向体的另一端设有相互垂直的水平导向板和垂直导向板；风电机的电力输出端与电压计和电流计连接；所述电压计和电流计与微处理器信号连接。

进一步的，所述转动测量装置包括水平转动测量装置和垂直转动测量装置；所述导向体通过水平轴与水平转动测量装置转动连接；所述水平转动测量装置通过垂直轴与垂直转动测量装置转动连接。

进一步的，所述水平转动测量装置包括第一外壳、水平转轴和垂直转角测量器；所述第一外壳为凹型结构，导向体设于第一外壳的内凹部分；所述水平转轴一端与导向体固定连接，另一端与第一外壳的外壁通过轴承转动连接，并延伸至第一外壳内部；水平转轴位于第一外壳内部的部分，与第一外壳内壁之间通过扭转弹簧连接；所述垂直转角测量器测量水平转轴位于第一外壳内部部分的转动，并与微处理器信号连接。

进一步的，所述垂直转角测量器设置于第一外壳内部，包括：第一导向棒和定位圈；所述定位圈固定安装于第一外壳内部，且外套于水平转轴；所述定位圈为弧形，由2片以上第一金属导片首尾依次连接组成；连续两片所述第一金属导片之间通过绝缘体固定连接；所述第一金属导片的外侧面连接有导线A；所述导线A与微处理器信号连接；所述第一导向棒底端固定安装于水平转轴上，并沿水平转轴的径向设置；所述第一导向棒的顶端为半球形第一金属导体，第一金属导体的球形顶端与第一金属导片接触；所述第一金属导体通过导线B与风电机电连。

进一步的，所述水平转轴为多边形结构；所述轴承与水平转轴连接的部分，为与水平转轴对应的多边形；所述第一外壳内设有轴套，所述轴套外套于水平转轴底端，且与第一外壳内壁之间通过扭转弹簧连接。

进一步的，所述垂直转角测量器还包括垂直矢量处理器；所述垂直矢量处理器的输入端分别与第一金属导片电连；所述垂直矢量处理器的输出端与微处理器信号连接。

进一步的，所述垂直转动测量装置包括：第二外壳、指南针、垂直转轴和水平转角测量器；所述第二外壳顶端安装有指南针；所述垂直转轴垂直设置，且一端与水平转动测量装置的第一外壳固定连接，另一端穿过第二外壳延伸至第二外壳内部，并通过轴承与第二外壳转动连接；所述垂直转轴位于第二外壳内部的一端通过转轴与第二外壳的内壁固定连接；所述水平转角测量器测量垂直转轴位于第二外壳内部部分的转动，并与微处理器信号连接。

进一步的，所述水平转角测量器外套于垂直转轴，与垂直转轴通过轴承转动连接，并与第二外壳转动连接；所述水平转角测量器包括：第二导向棒和定位外套。

所述定位外套外套于垂直转轴，由4片以上弧形第二金属导片首尾依次连接组成；连续两片所述弧形第二金属导片之间通过绝缘体固定连接；所述弧形第二金属导片的外侧面连接有导线C；所述导线C与微处理器信号连接；所述第二导向棒底端固定安装于垂直转轴上，并沿垂直转轴的径向设置；所述第二导向棒的顶端为半球形第二金属导体，第二金属导体的球形顶端与弧形第二金属导片接触；所述第二金属导体通过导线D与风电机电连。

进一步的，所述垂直转动测量装置还包括定位器；所述定位器一端与水平转角测量器固定连接，带动水平转角测量器转动；所述定位器另一端内设有球形定位体，所述球形定位体有小于二分之一的球体外露于定位器；所述球形定位体位于定位器内部的部分通过垂直设置的压缩弹簧与定位器内壁连接。

进一步的，所述垂直转动测量装置的第二外壳上设有多个球形凹槽；所述球形凹槽沿定位器的转动轨迹依次相连设置，并位于球形定位体外露部分的对应位置；所述球形凹槽的形状与球形定位体外露部分的形状对应。

进一步的，所述水平转角测量器还包括水平矢量处理器；所述水平矢量处理器的输入端与弧形第二金属导片对应电连；所述水平矢量处理器的输出端与微处理器信号连接。

进一步的，所述垂直转轴位于第二外壳外部的部分设有伸缩部件。

进一步的，所述风雨传感器还包括连接杆和基座；所述基座用于固定所述风感应器和雨传感器；其中，所述基座通过连接杆与所述风感应器连接；所述连接杆为可伸缩连接杆。

本实用新型的工作过称为：首先用户将风雨传感器的基座固定安装于墙面或墙顶，然后根据垂直转动测量装置上设置的指南针，调节定位器，使垂直转动测量装置种的定位外套上位于定位器正下方的弧形第二金属导片朝向正南方。然后将风雨传感器上于微处理器连接的信号输出线与外部系统，如智能窗户的控制系统连接。

当下雨时，雨传感器可以检测的当前下雨的实时雨量，并将之通过微处理器发送至外部系统。当起风时，风传感器上的导向体会根据风向自动转向，时风电机正面垂直面对来风。即使来风完全背向垂直于导向体，也会由于导向体上，不对称底面形状设置的水平挡板而发生偏转，使之调整为风电机直面来风。此时，通过导向体内设的电流计和电压计的度数可以准确测得来风的风力大小。同时，导向体的转动被转动测量装置分解为水平转动矢量和垂直转动矢量。

水平转动测量装置内设的第一导向棒会根据导向体的垂直转动矢量而发生偏转，并与定位圈上不同位置的第一金属导片电连通，垂直矢量处理器将接收到的不同位置的第一金属导片发出的电信号，并将之转化为导向体的垂直转动方向，发送至微处理器。当来风没有垂直矢量或垂直矢量较小，即导向体不产生垂直转动矢量时，导向体通过水平转动测量装置内设的扭转弹簧回归至水平位置。

垂直转动测量装置内设的第二导向棒会根据导向体的水平转动矢量而发生偏转，并与定位外套上不同位置的弧形第二金属导片电连通，水平矢量处理器将接收到的不同位置的弧形第二金属导片发出的电信号，并将之转化为导向体的水平转动方向，发送至微处理器。

转动测量装置通过接收风电机产生的电流检测导向体的转动矢量，当风电机停止发电，即没有来风或来风季度微弱时，转动测量装置不产生信号。微处理器将接收到的导向体的垂直转动矢量和水平转动矢量转化为来风方向，并发送至外部系统。微处理器将接收到的风电机电压和电流信号转化为风力大小信号，并发送至外部系统。

本实用新型至少具有以下优点之一：

1.本实用新型中的风传感器，可以根据来风自动调整风电机的朝向，即使来风完全垂直且背向导向体，导向体也可以调整风电机的朝向，使之正面垂直于来风，使之测量的风力大小准确度较高。从而使得本实用新型风传感器可以准确测量出来风的风速。

2.本实用新型中的风传感器，可以通过转动测量装置准确测量导向体的转动方向，而根据导向体的转动方向即准确测量得到来风的方向。从而使得本实用新型仅需要在不同朝向的墙体上布置1个或少量风传感器即可实现对智能窗户的智能控制。

3.本实用新型中的风传感器中的转动测量装置通过接收风电机的电流产生转动位置信号，当没有来风或来风较小时，可自动忽略来风，降低由于设备过敏造成的外部系统过多非必要的额外控制，提高用户体验效果。

附图说明

图1所示为本实用新型高精准度多向检测的风雨传感器结构示意图；

图2所示为本实用新型风传感器结构示意图；

图3所示为导向体的A向结构示意图；

图4所示为本实用新型水平转动测量装置结构示意图；

图5所示为本实用新型垂直转动测量装置结构示意图；

图6所示为本实用新型定位器结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1所示，一种高精准度多向检测的风雨传感器，包括风感应器、雨感应器、微处理器和基座6。所述微处理器分别与风感应器、雨感应器及外部系统信号连接；所述基座6用于将风感应器和雨感应器固定在墙体或墙顶上。所述风感应器包括导向体1、转动测量装置和连接杆5。

如图2和图3所示，所述导向体1一端内设有风电机2，导向体1的另一端设有相互垂直的2片水平导向板101和2片垂直导向板102。2片垂直导向板102成对称设置，2片水平导向板101成位置对称设置，其中一片水平导向板101的底面为斜切面，另一片水平导向板101的底面为垂直面。该设置可以使导向体1在面对完全垂直的背向来风时也开一发生偏转，使风电机正面垂直于来风，提高对风力和风向的检测准确度。风电机2的电力输出端与电压计和电流计连接；所述电压计和电流计与微处理器信号连接。微处理器接收到风电机发出的电流和电压大小信号后，将至转化为风力大小信号并将风力大小信号发送至外部系统，如智能窗户控制系统。

所述转动测量装置包括水平转动测量装置3和垂直转动测量装置4；所述导向体1通过水平轴与水平转动测量装置3转动连接；所述水平转动测量装置3通过垂直轴与垂直转动测量装置4转动连接。所述基座6用于固定所述风感应器和雨传感器；其中，所述基座6通过连接杆5与所述风感应器连接；所述连接杆5为可伸缩连接杆。

实施例2

一种高精准度多向检测的风雨传感器，包括风感应器、雨感应器、微处理器和基座6。所述风感应器包括转动测量装置，所述转动测量装置包括水平转动测量装置和垂直转动测量装置。如图1和图4所示，所述水平转动测量装置3包括第一外壳、水平转轴307和垂直转角测量器。所述第一外壳为凹型结构，导向体1设于第一外壳的内凹部分；所述水平转轴307 为多边形结构，一端与导向体1固定连接，另一端与第一外壳的外壁通过轴承A转动连接，并延伸至第一外壳内部。所述轴承A与水平转轴307连接的部分，为与水平转轴307 对应的多边形。所述第一外壳内设有轴套A，所述轴套A外套于水平转轴307底端，且与第一外壳内壁之间通过扭转弹簧连接。当风力不足时，导向体1在扭转弹簧的作用向逐渐回归至水平位置。所述垂直转角测量器测量水平转轴307位于第一外壳内部部分的转动，并与微处理器信号连接。

所述垂直转角测量器设置于第一外壳内部，包括：第一导向棒301和定位圈302；所述定位圈302固定安装于第一外壳内部，且外套于水平转轴307；所述定位圈302为半圆弧形，由2片第一金属导片306首尾依次连接组成。每片第一金属导片306的长度为四分之一圆弧形，两片第一金属导片306之间通过绝缘体固定连接。当导向体位于水平位置时，导向棒位于绝缘体位置处。每片第一金属导片306的外侧面均连接有一条导线A303；所述导线 A303之间互不交叉连接，并分别与微处理器信号连接。所述第一导向棒301底端固定安装于水平转轴307上，并沿水平转轴307的径向设置；所述第一导向棒301的顶端为半球形第一金属导体305，第一金属导体305的球形顶端与第一金属导片306接触，并在第一金属导片306上滑动；所述第一金属导体305通过导线B304与风电机2电连。当风电机2转动并产生电流时，其产生的电流可以通过导线B304传输至第一导向棒301的第一金属导体305 上，当第一金属导体305与第一金属导片306接触时，第一金属导片306与第一导向棒301 电连通，此时，第一金属导片306背后的导线A303可以接收到电信号，导线A303将电信号发送至微处理器。微处理器将接收到的电信号转化为导向体1垂直转向矢量的转动信号。

其余结构与实施例1相同。

实施例3

一种高精准度多向检测的风雨传感器，包括风感应器、雨感应器、微处理器和基座6。所述风感应器包括转动测量装置，所述转动测量装置包括水平转动测量装置和垂直转动测量装置。如图1和图5所示，垂直转动测量装置4包括：第二外壳、指南针402、垂直转轴403 和水平转角测量器。所述第二外壳顶端安装有指南针402；所述垂直转轴403垂直设置，且一端与水平转动测量装置4的第一外壳固定连接，另一端穿过第二外壳延伸至第二外壳内部，并通过轴承B与第二外壳转动连接。所述垂直转轴403位于第二外壳内部的一端通过转轴C与第二外壳的内壁固定连接；所述水平转角测量器测量垂直转轴403位于第二外壳内部部分的转动，并与微处理器信号连接。

水平转角测量器外套于垂直转轴403，与垂直转轴403通过轴承B转动连接，并与第二外壳转动连接；所述水平转角测量器包括：第二导向棒401和定位外套409。所述定位外套409外套于垂直转轴403，由36片弧形第二金属导片405首尾依次连接组成。连续两片所述弧形第二金属导片405之间通过绝缘体固定连接；其中至少在正东、西、南、北四个方向均设有一片所述弧形第二金属导片405。所述每片弧形第二金属导片405的外侧面均连接有导线C406；所述导线C406与微处理器信号连接。所述第二导向棒401底端固定安装于垂直转轴403上，并沿垂直转轴403的径向设置；所述第二导向棒401的顶端为半球形第二金属导体410，第二金属导体410的球形顶端与弧形第二金属导片405接触，并可以相对弧形第二金属导片405滑动；所述第二金属导体410通过导线D404与风电机2电连。

垂直转动测量装置4还包括定位器407。所述定位器407一端与水平转角测量器固定连接，带动水平转角测量器转动。所述定位器407另一端内设有球形定位体407-A，所述球形定位体407-A有小于二分之一的球体外露于定位器407。所述球形定位体407-A位于定位器407内部的部分通过垂直设置的压缩弹簧与定位器407内壁连接。所述定位器407正下方的弧形第二金属导片405设置为正南方弧形第二金属导片405，其余方向的弧形第二金属导片405相对该正南方弧形第二金属导片405依次设置。

垂直转动测量装置4的第二外壳上设有多个球形凹槽407-B；所述球形凹槽407-B沿定位器407的转动轨迹依次相连设置，并位于球形定位体407-A外露部分的对应位置；所述球形凹槽407-B的形状与球形定位体外露部分的形状对应。当风电机2转动并产生电流时，其产生的电流可以通过导线D404传输至第二导向棒401的第二金属导体410上，当第二金属导体410与弧形第二金属导片405接触时，弧形第二金属导片405与第二导向棒401电连通，此时，弧形第二金属导片405背后的导线C406可以接收到电信号，导线C406将电信号发送至微处理器。微处理器将接收到的电信号转化为导向体1水平转向矢量的转动信号。

其余结构与实施例2相同。

实施例4

一种高精准度多向检测的风雨传感器，包括风感应器、雨感应器、微处理器和基座6。所述风感应器包括转动测量装置，所述转动测量装置包括水平转动测量装置和垂直转动测量装置。其中，所述水平转动测量装置包括垂直矢量处理器，所述垂直矢量处理器可以将接收到的第一金属导片306发出的电信号转化为导向体1转动的垂直矢量位置信号，并将该垂直矢量位置信号发送至微处理器。所述垂直转动测量装置包括水平矢量处理器，所述处理器C 可以将接收到的弧形金属片B405发出的电信号转化为导向体1转动的水平矢量位置信号，并将该水平矢量位置信号发送至微处理器。微处理器接收垂直矢量处理器发出的垂直矢量位置信号和水平矢量处理器发出的水平矢量位置信号，并将之转化为来风方向信号。然后微处理器可以将该来风方向信号发送至外部系统。

其余结构与实施例3相同。

实施例5

一种高精准度多向检测的风雨传感器，包括风感应器、雨感应器、微处理器和基座6。所述风感应器包括转动测量装置，所述转动测量装置包括水平转动测量装置和垂直转动测量装置。其中，垂直转动测量装置包括垂直转轴403，垂直转轴403位于第二外壳外部的部分设有伸缩部件。

其余结构与实施例3相同。

实施例6

一种高精准度多向检测的风雨传感器，包括风感应器、雨感应器、微处理器和基座6。所述风感应器包括转动测量装置，所述转动测量装置包括水平转动测量装置和垂直转动测量装置。其中，所述基座6通过连接杆5与所述风感应器连接；所述连接杆5为可伸缩连接杆。

其余结构与实施例1相同。

本实用新型的工作过称为：首先用户将风雨传感器的基座固定安装于墙面或墙顶，然后根据垂直转动测量装置上设置的指南针，调节定位器，使垂直转动测量装置种的定位外套上位于定位器正下方的弧形第二金属导片朝向正南方。然后将风雨传感器上于微处理器连接的信号输出线与外部系统，如智能窗户的控制系统连接。

当下雨时，雨传感器可以检测的当前下雨的实时雨量，并将之通过微处理器发送至外部系统。当起风时，风传感器上的导向体会根据风向自动转向，时风电机正面垂直面对来风。即使来风完全背向垂直于导向体，也会由于导向体上，不对称底面形状设置的水平挡板而发生偏转，使之调整为风电机直面来风。此时，通过导向体内设的电流计和电压计的度数可以准确测得来风的风力大小。同时，导向体的转动被转动测量装置分解为水平转动矢量和垂直转动矢量。

水平转动测量装置内设的第一导向棒会根据导向体的垂直转动矢量而发生偏转，并与定位圈上不同位置的第一金属导片电连通，垂直矢量处理器将接收到的不同位置的第一金属导片发出的电信号，并将之转化为导向体的垂直转动方向，发送至微处理器。当来风没有垂直矢量或垂直矢量较小，即导向体不产生垂直转动矢量时，导向体通过水平转动测量装置内设的扭转弹簧回归至水平位置。

垂直转动测量装置内设的第二导向棒会根据导向体的水平转动矢量而发生偏转，并与定位外套上不同位置的弧形第二金属导片电连通，水平矢量处理器将接收到的不同位置的弧形第二金属导片发出的电信号，并将之转化为导向体的水平转动方向，发送至微处理器。

转动测量装置通过接收风电机产生的电流检测导向体的转动矢量，当风电机停止发电，即没有来风或来风季度微弱时，转动测量装置不产生信号。微处理器将接收到的导向体的垂直转动矢量和水平转动矢量转化为来风方向，并发送至外部系统。微处理器将接收到的风电机电压和电流信号转化为风力大小信号，并发送至外部系统。

本实用新型至少具有以下优点之一：

1.本实用新型中的风传感器，可以根据来风自动调整风电机的朝向，即使来风完全垂直且背向导向体，导向体也可以调整风电机的朝向，使之正面垂直于来风，使之测量的风力大小准确度较高。

2.本实用新型中的风传感器，可以通过转动测量装置准确测量导向体的转动方向，而根据导向体的转动方向即准确测量得到来风的方向。

3.本实用新型中的风传感器中的转动测量装置通过接收风电机的电流产生转动位置信号，当没有来风或来风较小时，可自动忽略来风，降低由于设备过敏造成的外部系统过多非必要的额外控制，提高用户体验效果。

应该注意到并理解，在不脱离本实用新型权利要求所要求的精神和范围的情况下，能够对上述详细描述的本实用新型做出各种修改和改进。因此，要求保护的技术方案的范围不受所给出的任何特定示范教导的限制。