[实用新型]一种微型无线风速风向仪

说明书

一种微型无线风速风向仪，包括主机和风速风向传感器探头，所述主机包括外壳和主控板，所述风速风向仪传感器探头包括MEMS风速传感器芯片和壳体，所述壳体的四个侧面的分别嵌有一个MEMS风速传感器芯片，每个MEMS风速传感器芯片对应检测东南西北四个方向的风速，通过导线与主控板连接。所述主控板包括电源模块、电容检测模块、MCU、通讯模块，所述电容检测模块与所述MCU相连，用以将MEMS风速传感器芯片测量的电容值通过串行外设接口传送到MCU，所述通讯模块将MCU解算的风速风向值通过无线方式发送到云服务器，用户可远程查看各监控点位的风力风向值。本实用新型结构简单功耗低，测量精度高，采用无线传输模式组网方便。

技术领域

本实用新型涉及风速及风向测量技术领域，尤其涉及一种微型无线风速风向仪。

背景技术

风向、风速仪主要用于测量瞬时风速风向和平均风速风向，广泛运用于风力发电、气象监测等技术领域。目前应用最广泛的风速风向仪主要有机械式风速风向仪和超声波风速风向仪，机械式风速仪与风向仪是两者分离的，结构简单、价格低廉是其最大优点，然而其最大缺点是有旋转件，存在磨损损耗，易被风沙损耗，易受冰冻、雨雪天气干扰，需定期维护，而超声波风速风向仪整体结构复杂，重量大，价格高。

发明内容

本实用新型针对上述现有技术存在的问题，提供了一种微型无线风速风向仪，体积微型化，功耗低，不存在机械旋转件，使用寿命更长。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的。

一种微型无线风速风向仪包括主机和风速风向传感器探头。

所述风速风向传感器探头包括壳体和四个MEMS风速传感器芯片，所述壳体主要作用是支撑固定MEMS风速传感器芯片，壳体的四个侧面的分别嵌有一个MEMS风速传感器芯片，每个MEMS风速传感器芯片对应检测东南西北四个方向的风速，4个MEMS风速传感器芯片通过引出导线与主机内的主控板连接，所述壳体下部设有外螺纹，所述风速风向传感器探头通过外螺纹安装于主机顶部。

进一步地，所述MEMS风速传感器芯片包括基底、薄膜、电极和引脚，所述基底一面开有一个方形槽和一个连通方形槽与芯片外部的通道，所述薄膜覆于方形槽上方，薄膜与方形槽形成一个腔体，基底上的通道可保持腔体内部气压与外界气压平衡，所述电极位于腔体内部，电极的一极在薄膜的下表面，另一极在方形槽底部，所述引脚分别从电极两端引出，用于外部接线。

测量风速时，外界风吹向MEMS风速传感器芯片的薄膜，由于薄膜下方腔体经由基底上的通道与外界相通，腔体内的气压与外界气压保持平衡，因此薄膜的形变量由风压的大小决定。MEMS风速传感器芯片将风压转换为薄膜形变量，薄膜形变量又通过所述电极转换成可测量的电容值。因此所述主控板可通过测量MEMS风速传感器芯片的电容值来测量风速大小。

所述主机包括外壳和主控板。

所述外壳为密封结构，防水防尘，使风速风向仪适应各种工作环境，外壳顶部设有一个螺纹孔，用于安装风速风向传感器探头，外壳下部均匀分布四个安装孔，方便风速风向仪安装固定。

所述主控板包括电源模块、电容检测模块、MCU、通讯模块。

所述电源模块用以给所述主控板供电，采用锂电池供电。

所述电容检测模块与所述MCU相连，用以测量MEMS风速传感器芯片的电容值，并通过串行外设接口传送到MCU。

优选地，所述电容检测模块采用电容测量芯片Pcap01A。所述MEMS风速传感器芯片引脚一端接地，另一端接入电容测量芯片Pcap01A，四个MEMS风速传感器芯片共地的布线方法可补偿电容测量芯片Pcap01A内部寄生电容，由此可减少电容值测量误差，同时电容测量芯片Pcap01A外接温敏电阻，可通过测量温度进行温度系数补偿，防止温度对电容值测量精度的影响。