[发明专利]一种游标式光电风向编码器

说明书

本发明公开了一种基于游标式光电编码的风向编码器，通过在传统格雷码风向编码器的基础上，增设游标码，采用格雷码与游标码组合编码方式，在编码器的格雷码最外侧码道上沿着该码道顺序排列游标码；基础编码和游标编码同时读取，组合成一个12位的二进制编码，这个编码与0°~359°的风向角一一对应，实现了分辨率为1°的风向编码；达到在不增加码道数，即不增加编码器的外径尺寸的前提下，提高风向分辨率，实现分辨率从3°提高到1°的目标；提高分辨率的同时，不会提高制备成本和制备难度，具有极大的推广使用价值。

技术领域

本发明涉及气象仪器技术领域，具体是一种基于游标式光电编码的风向编码器。

背景技术

风向编码器是机械式测风传感器的一个组成部分，用来测量大气风向，测风传感器主要应用于公路、机场、码头和船舶等气象观测场所，为交通运输提供准确、可靠的风速风向信息，这些信息将帮助相关人员确定最优的工作方案，从而保证人员和交通工具的安全；目前，机械式测风传感器中多采用无触点式的光电编码器，这类无触点式风向编码器的编码方式多为基于光电原理的格雷码，由发光管、光敏管和码盘组成；工作时，发光管产生光源，发光管与光敏管之间安装有码盘，码盘固定在风标的传动部件上，它随风标转动而相对于发光管和光敏管转动；码盘上的栅格因为转动角度的不同而产生透光和遮光的作用，透光时对应位置的光敏管输出高电平，遮光时对应位置的光敏管输出低电平，对光敏管输出的高低电平进行组合编码，风向编码器便能够输出一个即时的风向角。

风向编码器的分辨率与格雷码的位数，即编码器的码道数有关，受编码器的外形尺寸限制，一般设计为7个码道，可实现的最小分辨率为3°；要想进一步提高分辨率，则需要增加码道数量，若要实现1°的分辨率，则需要将编码器增加至9个码道；风向编码器中一般选用直径为3mm的发光管和光敏管，码道与码道之间间隙至少为2mm；这样，每增加一个码道，风向编码器的直径就至少需要增加10mm；因此，使用传统的编码方式，提高分辨率需要放大编码器的外形尺寸，进而需放大风传感器的外形尺寸，提高了制备成本和制备难度，不适合推广使用，需要对现有技术进行改进改良。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过在传统格雷码风向编码器基础上增设游标码，无需放大编码器外形尺寸和风传感器外形尺寸提高风向分辨率的基于游标式光电编码的风向编码器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于游标式光电编码的风向编码器，包括风向传动轴、光敏管座、码盘、发光管座、7个格雷基础编码光电敏感器件组和5个光电敏感器件组；所述光敏管座、码盘、发光管座均固定在风向传动轴上，码盘上按格雷码编码刻有7个码道的栅格，格雷码部分采用了7个码道，实现了3°的分辨率。

所述发光管座上安装有发光管、光敏管座上安装有光敏管，发光管与光敏管互相对应，组成格雷基础编码光电敏感器件组，共设置7个格雷基础编码光电敏感器件组，按格雷码码道分布排列；码盘位于光敏管座和发光管座之间并随风向传动轴同步转动，风向传动轴与风标连接；从而使码盘随风标转动而相对于发光管和光敏管转动。

码盘上的栅格因为转动角度的不同而产生透光和遮光的作用，透光时对应位置的光敏管输出高电平，遮光时对应位置的光敏管输出低电平。对光敏管输出的高低电平进行组合编码，风向编码器便能够输出一个即时的风向编码，这也是游标式风向编码器的基础编码。