CN206557629U - 直接加热式恒温控制风传感器 - Google Patents

Abstract

直接加热式恒温控制风传感器，属于气象测量用具技术领域。包括风传感器，风传感器包括转子和定子，其特征在于：在风速传感器和风向传感器的定子的外部设置有电加热器以及温度传感器（4），设置有恒温控制电路，电加热器的供电端以及温度传感器（4）的输出端同时接入恒温控制电路中，所述的电加热器为包裹在所述定子外部的加热膜（6）。在本直接加热式恒温控制风传感器中，通过设置电加热器对风传感器的定子进行加热，同时设置温度传感器和恒温控制电路，使得定子的温度在一个恒定的温度区间内，有效避免了因环境温度低而造成的风传感器结冰，同时也避免了因加热温度过高对传感器采集造成影响和电资源的浪费。

Description

直接加热式恒温控制风传感器

技术领域

直接加热式恒温控制风传感器，属于气象测量用具技术领域。

背景技术

风传感器是气象领域常见的测量仪器，主要由风向传感器组件和风速传感器组件组成。其中风向传感器与风速传感器的机械机构具有类似的部分：均包括定子以及转子，在风向传感器中，其转子上设置有风向标，当风向发生改变时，风向标带动转子与定子之间发生相对转动；而在风速传感器中，其转子上固定有一组风杯，风杯随着风速的变化带动转子与定子之间发生相对转动。

在现有的风传感器中均没有配备防冻措施，因此自动气象站在冬季，特别是北方的自动气象站大多存在风速传感器和风向传感器因低温被冻住的现象，特别在出现雨雪天气甚至是大雾的天气时风传感器发生冻住或者部分冻住的可能性更高，风传感器在发生冻住或者部分冻住后，会造成风向、风速记录缺测或测量不准，因此数据可用率降低，从而会对影响正常的气象工作。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种通过设置电加热器对风传感器的定子进行加热，同时设置温度传感器和恒温控制电路，使得定子的温度在一个恒定的温度区间内，有效避免了因环境温度低而造成的风传感器结冰，同时也避免了因加热温度过高对传感器采集造成影响和电资源的浪费的直接加热式恒温控制风传感器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该直接加热式恒温控制风传感器，包括风传感器，风传感器包括转子和定子，其特征在于：在风速传感器和风向传感器的定子的外部设置有电加热器以及温度传感器，设置有恒温控制电路，电加热器的供电端以及温度传感器的输出端同时接入恒温控制电路中，所述的电加热器为包裹在所述定子外部的加热膜。

优选的，所述的恒温控制电路包括测温模块、比较模块以及控制模块，测温模块的信号输出端连接比较模块的信号输入端，比较模块的控制信号输出端连接控制模块的信号输入端，控制模块接入电加热器的供电回路中。

优选的，所述的测温模块包括温度传感器以及与温度传感器同时并联的两个电位器，两个电位器的分压信号分别接入比较模块的两个参考电压输入端。

优选的，所述的比较模块为NE555定时器芯片。

优选的，所述的加热膜为聚酰亚胺薄膜电热膜。

优选的，在所述的电加热器外部设置有保温层。

与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果是：

1、在本直接加热式恒温控制风传感器中，通过设置电加热器对风传感器的定子进行加热，同时设置温度传感器和恒温控制电路，使得定子的温度在一个恒定的温度区间内，有效避免了因环境温度低而造成的风传感器结冰，同时也避免了因加热温度过高对传感器采集造成影响和电资源的浪费。

2、加热膜采用直流12V供电的聚酰亚胺薄膜电热膜实现，聚酰亚胺薄膜电热膜结构轻巧，同时具有优异的绝缘强度、抗电强度、热传导效率、电阻稳定性以及发热快、热效率高的优点，同时方便与风传感器的定子紧密贴合。

3、通过在加热膜的外部套设保温层，从而可以有效避免热量的浪费。

4、我国的大监站、区域自动站大多采用直流12V供电，尤其是区域自动站大多没有交流供电的条件，因此采用直流12V供电的聚酰亚胺薄膜电热膜作为加热膜更具有优势，方便推广应用。

附图说明

图1为直接加热式恒温控制风传感器结构示意图。

图2为直接加热式恒温控制风传感器恒温控制电路原理方框图。

图3为直接加热式恒温控制风传感器恒温控制电路原理方框图。

其中：1、风杯 2、风杯连杆 3、风速传感器转子 4、温度传感器 5、风速传感器定子 6、加热膜 7、定子座。

具体实施方式

图1~3是本实用新型的最佳实施例，下面结合附图1~3对本实用新型做进一步说明。

风传感器包括风速传感器以及风向传感器，风速传感器和风向传感器均设置有定子和转子，其中风向传感器的转子上固定有风向标，风速传感器的转子上固定有风杯组件。参考图1，本直接加热式恒温控制风传感器以风速传感器为例进行说明：风速传感器的底部为定子座7，定子座7的上端固定有风速传感器定子5，在风速传感器定子5的上部可转动的安装有风速传感器转子3，风速传感器转子3的顶端固定有风杯组件。风杯组件包括三支风杯1以及与三支风杯1一一对应的三条风杯连杆2，通过三条风杯连杆2将三支风杯1均匀的固定在风速传感器转子3顶部。

在风速传感器定子5的外周圈包裹有加热膜6，在本直接加热式恒温控制风传感器中，加热膜6采用直流12V供电的聚酰亚胺薄膜电热膜实现，聚酰亚胺薄膜电热膜结构轻巧，同时具有优异的绝缘强度、抗电强度、热传导效率、电阻稳定性以及发热快、热效率高的优点，同时方便加热膜6与风速传感器定子5紧密贴合。加热膜6的电源输入端通过导线接入恒温控制器中，在加热膜6的上方固定有温度传感器4，温度传感器4紧贴风传感器的外壳，从而可以实时的测定风速传感器表面的温度，温度传感器4的接线端同时通过导线接入恒温控制器中。如果风速传感器设置在温度极低的环境中，还可以在加热膜6的外部套设保温层，从而可以有效避免热量的浪费。

上述的恒温控制器包括外壳以及固定在外壳内的恒温控制电路，如图2所示，恒温控制电路包括测温模块、比较模块以及控制模块，测温模块的信号输出端连接比较模块的信号输入端，比较模块的控制信号输出端连接控制模块的信号输入端，控制模块接入加热膜6的供电回路中。

测温模块将实时监测到的数据送入比较模块中，比较模块根据测温模块送入的温度数据对控制模块进行控制，当温度模块测得的温度低于设定温度时，比较模块通过控制模块接通加热膜6的供电回路；当温度模块测得的温度高于设定温度时，比较模块通过控制模块断开加热膜6的供电回路。测温模块包括上述的温度传感器4。

如图3所示，在本直接加热式恒温控制风传感器的恒温控制电路中，12V直流电源的正极同时并联电阻R2~R3的一端、热电阻RT1的一端以及集成芯片U1的4脚和8脚，电阻R2的另一端串联发光二极管D3接地，电阻R3的另一端串联继电器KA1的常开触点KA1-1接地。热电阻RT1的另一端同时并联电位器RP1~RP2的一端以及集成芯片U1的2脚和6脚，电位器RP1~RP2的一端以及调节端同时接地。集成芯片U1的1脚接地，5脚串联电容C1接地。集成芯片U1的3脚同时并联发光二极管D1的阳极、继电器KA1线圈的一端以及二极管D2的阴极，发光二极管D1的阴极串联电阻R1接地，继电器KA1线圈的另一端以及二极管D2的阳极接地。

集成芯片U1为上述的比较模块，采用NE555定时器芯片实现。热电阻RT1即为上述的温度传感器4，热电阻RT1采用NTC负温度系数热敏电阻实现。热电阻RT1以及电位器RP1~RP2组成上述的测温模块。继电器KA1为上述的控制模块，电阻R3表示上述的加热膜6，继电器KA1的常开触点KA1-1串联在加热膜6的供电回路中。

具体工作过程及工作原理如下：

风速传感器放置在工作位置之后，固定在其风速传感器定子5上的温度传感器4（热电阻RT1）开始对风速传感器的实时温度进行监测，并将监测到的实时温度值送入集成芯片U1中，在本直接加热式恒温控制风传感器中，通过恒温控制电路将风速传感器定子5的温度加热区间设定为2~4℃，其具体设置过程为：热电阻RT1和电位器RP1组成温度下限检测电阻，热电阻RT1和电位器RP2组成温度上限检测电阻，当风速传感器定子5外壳的温度下降时热电阻RT1的阻值升高，当下降到下限温度（2℃）时，调节电位器RP1的阻值使集成芯片U1中2脚的电位低于1/3Vcc（12V），此时集成芯片U1的3脚输出高电平，继电器KA1动作，常开触点KA1-1吸合，发光二极管D1点亮，加热膜6开始加热。当风速传感器定子5外壳的温度升高时，热电阻RT1的阻值降低，当升高到上限温度（4℃）时，调节RP2的阻值而使集成芯片U1的6脚处的电位高于2/3Vcc（12V），此时集成芯片U1的3脚输出低电平，继电器KA1释放，常开触点KA1-1断开，加热膜6停止加热，根据上述过程确定电位器RP1和电位器RP2的阻值之后，当热电阻RT1的阻值对应2℃以下时，集成芯片U1控制加热膜6的供电回路导通，当热电阻RT1的阻值对应4℃以上时，集成芯片U1控制加热膜6的供电回路端口，从而实现了将风速传感器定子5的温度在一个恒定的温度区间，有效避免了因温度过低而造成的风传感器的结冰。

将恒温控制回路设置在风向传感器上时，只需要将加热膜6缠绕到风向传感器的定子外部即可，其余实施方式与风速传感器相同，在此不再赘述。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.直接加热式恒温控制风传感器，包括风传感器，风传感器包括转子和定子，其特征在于：在风速传感器和风向传感器的定子的外部设置有电加热器以及温度传感器（4），设置有恒温控制电路，电加热器的供电端以及温度传感器（4）的输出端同时接入恒温控制电路中，所述的电加热器为包裹在所述定子外部的加热膜（6）。

2.根据权利要求1所述的直接加热式恒温控制风传感器，其特征在于：所述的恒温控制电路包括测温模块、比较模块以及控制模块，测温模块的信号输出端连接比较模块的信号输入端，比较模块的控制信号输出端连接控制模块的信号输入端，控制模块接入电加热器的供电回路中。

3.根据权利要求2所述的直接加热式恒温控制风传感器，其特征在于：所述的测温模块包括温度传感器（4）以及与温度传感器（4）同时并联的两个电位器，两个电位器的分压信号分别接入比较模块的两个参考电压输入端。

4.根据权利要求2或3所述的直接加热式恒温控制风传感器，其特征在于：所述的比较模块为NE555定时器芯片。

5.根据权利要求1所述的直接加热式恒温控制风传感器，其特征在于：所述的加热膜（6）为聚酰亚胺薄膜电热膜。

6.根据权利要求1所述的直接加热式恒温控制风传感器，其特征在于：在所述的电加热器外部设置有保温层。