JPS62182671A - 風向検出装置及び風向検出装置取り付け方法 - Google Patents

風向検出装置及び風向検出装置取り付け方法

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JPS62182671A
JPS62182671A JP2439086A JP2439086A JPS62182671A JP S62182671 A JPS62182671 A JP S62182671A JP 2439086 A JP2439086 A JP 2439086A JP 2439086 A JP2439086 A JP 2439086A JP S62182671 A JPS62182671 A JP S62182671A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数の部材により発生する気流の干渉現象を
利用した風向検出装置に関し、例えば車両の横風検出用
のセンサとして用いて有効である。
〔従来の技術〕
従来の風向検出装置としては、風向を検出するために主
に4通り程考案されている。第1は風向を羽根車等の機
械的変位により検出するもの、第2はピトー管等を利用
して動圧により検出するもの、第3は熱伝達により検出
するもの(例えば特開昭57−10460号公報等)、
第4は超音波を用いて検出するものがある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら従来のものは、耐候性、特に耐雨滴性が問
題となり、車両等の乗り物に適用するには実用上程々の
問題点を有している。例えば、上記第1のものは、機械
的変位に伴う可動部を有するために、耐久性、精度上に
問題点があり、上記第2のものは、検出範囲が狭く、上
記第3のものは、複数の熱式風量計を必要とするととも
に、外部影響を受は易いという問題点を有している。ま
た第4のものは、超音波を検出する複数の検出装置が必
要な上、複雑でコスト的にも問題点がある。
本発明は上記問題点を解決した風向検出装置を提供する
ことを目的とする。すなわち本発明は、車両等の乗り物
の屋外に取付けられた場合に、耐候性、特に耐雨滴性に
優れ、かつ高応答性、耐久性を有するとともに、小型で
精度の高い風向検出装置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は上記問題点を解決する手段として、気体が流路
中にその外周側面に気流が当たるように配置された受風
部部材と、 前記受風部材より所定距離隔てて気流の下流側に配置さ
れるとともに、その外周側面に気流が当たることで、前
記受風部材と協動して前記受風部材の下流側側面に、気
流の方向に応じた負圧を発生する気流干渉部材と、 前記受風部材の下流側側面に開孔して前記負圧を導出す
る負圧取出路と、 前記負圧取出路に接続されて前記負圧に応じた電気信号
を発生する圧力検出手段と、 前記電気信号を受けてこの電気信号に基づいて風向を演
算する風向演算手段と、 を備えるものである。
〔作用効果〕
本発明は、気体流路中に設けられる受風部材と気流干渉
部材を互いに所定距離隔てて配置することにより、一定
の風速では受風部材の下流側に気流の方向に応じた負圧
を発生するという現象に着目してなされ、この負圧を電
気信号として検出することで、この電気信号によって風
向を演算検出することができる。
したがって、本発明によると受風部材の下流側の圧力は
負圧であるため、この圧力を検出する圧力検出手段側に
は、雨滴、塵、埃などの異物が侵入することがないため
、耐候性、耐久性、特に耐雨滴性に優れている。また、
構造が簡単であるため、小型な装置にすることができる
という効果を有する。
〔実施例〕
以下、本発明の第1実施例を図面に基づいて説明する。
第1図、第2図は本発明の最適な実施例を示す構成図で
、第1図は風向検出装置の部分構成配置を示す構成図で
、第2図のA−A線に沿う断面図、第2図は第1図のB
−B線に沿う断面図である。
受風部材となる風向測定円柱1、気流干渉部材となる左
右判別円柱2,3が第1図のようにその側面に気流が当
たるように配置されている。風向測定円柱1の気流(風
)の下流側側面には、雨滴等が侵入しにくいように下流
に向って開口する切欠溝つまり圧力導出孔4aが設けら
れている。この圧力導出孔4aは、風向測定円柱1の上
端面に設けられる圧力取出路4と連通し、圧力取出路4
は圧力導出パイプ4bを介して半導体圧力検出器(図示
せず)に接続されている。
左右判別円柱2,3は、前記風向測定円柱1の圧力導出
孔4aに沿って下流側に延長した直線B−B軸に対称と
なるように、しかも円柱1から所定距離りだけ隔てて配
置されている。また円柱2゜3には、前記円柱1と同様
に形成された圧力導入孔5a、6a、及び圧力取出路5
.6が設けられて、各々の圧力取出路5,6は圧力導出
パイプ5b、6bを介して1つの圧力検出器1工に接続
されている。この圧力検出器11は圧力取出路5゜6か
ら導かれる圧力の差に応じた電気信号を発生する。但し
、この圧力導入孔5a、6aは、円柱1と反対側で、気
流の下流側側面に向かって開孔している。
ここで、円柱1,2.3の直径d、円柱1と円柱2.3
との所定路i4D、円柱1の中心を頂点とした円柱2,
3の開き角α等は、実験的に最適な条件(第3図に示す
様に風向θに応した負圧が円柱1の下流側の後方表面に
発生する条件)を求めることにより決められており、本
例ではd−20龍、D = 32.5 mm、α=82
°、圧力導入孔4a。
5a、5bの幅は直径りの40%程度に設定されている
。これらの円柱1,2.3は、第2図に示す様に風Uの
流路を形成する流路板7,8のうち上側の流路板7に取
りつけである。また、各円柱下端と、下側の流路板8と
の間には、水滴がつまらない程度の隙間が設けである。
また、流路板8は第2図に示す様に、ケース14の流路
板7と、下端板9との間に4本のシャフト13によって
平行となるように支持されている。尚、下端板9は車両
の屋根の中央に固定される。また、この流路板8の下側
には、風速測定用の円筒15、圧力導出路16が設けら
れるとともに、圧力導出路16は、風向測定円柱lを貫
通してケース14内に設けられる圧力検出器10に接続
されている。
尚、風向測定円柱l、左右判別円柱2.3の直径、大き
さ、円柱間の所定路HD、開き角αの大きさ、切欠溝の
大きさは、必ずしも本実施例のとおりでなくとも良い。
次に、上記構成に基づいて作用を説明する。
風向θをもつ風Uにより第1図の風向測定円柱1の後方
表面圧力Pdを取り出すことができる。
尚、風向θはB−B線に対して第1図の矢印側を正、反
対側を負とする。ここで仮りに、風向判別円柱2.3が
なく、風向測定円柱1のみの場合には、圧力導出孔4a
から取り出される負の圧力Pdは、気流の剥離のために
風向θにかかわりなく一定である。ところが、左右判別
円柱2,3をおけば、風向θの絶対値が小さいときは流
れのよどみの影響により圧力が上昇し、風向θの絶対値
が大きいときは、流れが絞られるために、圧力が減少す
る。その結果、圧力導出孔4aより取出される風向測定
円柱lの後方表面圧力Pdは、風向θの絶対値に応じた
負の圧力として第3図のように得られる。第3図は、風
向θ=06を中心として対称となっており、これだけで
は風向の絶対値が検出できるのみである。
そこで、左右判別円柱2.3の下流側の後方表面圧力P
+、P2を圧力取出路5,6より取出して、その差(P
I  pz)を求めると第4図のようになる。第4図よ
り、左右判別円柱2.3の後方表面圧力の差(PI −
pg )が負のときは、風向θは正つまり第1図の矢印
方向からの風向で(P+   P2)が正のときは風向
θが負と判別できる。従って、風向測定円柱1、左右判
別円柱2゜3の圧力取出路4,5.6より各円柱後方表
面圧力Pd、P+ 、Pzを半導体圧力センサ11等の
圧力検出器を用いて計測すれば、これらの計測値と予め
設定されたマツプに基づいて一定の風速の場合の風向検
出が可能である。尚、実用上風速は必ずしも一定でない
ので風速に対応した補正を行なうことが必要である。
また、各円柱1,2.3の後部表面圧力は負圧なので、
雨滴、塵、埃などが圧力取出口4.5゜6に侵入するこ
とがなく、さらに第2図のように流路板8と円柱1,2
.3の間には適当な隙間が設けであるので、雨滴、塵、
埃などがつまってしまうこともない。また、第1図に示
すように、各円柱の圧力導出孔4a、5a、6aは円柱
から後方に向かってその表面圧力を取り出すように充分
な大きさをもっているので、そこに雨滴、塵、埃などが
つまることもない。
第3図に雨中で風向を測定したデータも併記しである。
雨量は4.2′″″/minである。第3図よりわかる
ように、雨中での結果は、若干負圧が低下するものの実
際の検出には影響しない程度のものであり、本実施例が
耐候性、特に耐雨滴性に優れていることは明白である。
次に、本実施例において、圧力検出器として半導体圧力
センサを用いた場合の測定回路を第5図に示す。電子制
御ユニソ) (ECU)19は、アナログ用電源20、
デジタル用電源11、アンプ・フィルタ回路22−1と
A/D変換器22−2より成るアンプ・フィルタユニッ
ト22、D/A変換器23、そしてマイクロコンピュー
タ24により構成されている。電子制御ユニットの電源
端子25−1.25−2より入る電流はアナログ用電源
10により出力端子26−1.26−2を通して風向セ
ンサ32内の各半導体圧力センサに、定電圧電流として
供給される。また、アナログ用電源20は、アンプ・フ
ィルタユニット22、デジタル用電源21にも定電圧電
流を供給し、デジタル用電源21は、マイクロコンピュ
ータ24の作動電流を供給する。風向センサ32より出
る出力は、風向測定円柱1の後方圧力Pdを測定して得
られる風向出力と左右判別円柱2,3が後方表面圧力の
差を測定して得られる左右判別出力とにわけて電子制御
ユニット19の入力端子27.28より入る。また、風
速検出器33からの出力は入力端子29に入る。入力端
子27.28.29より入った信号は、アンプ・フィル
タユニットを通って、デジタル信号としてマイクロコン
ピュータ24に入力される。マイクロコンピュータハ、
風速、風向、左右判別の3つの信号を演算・処理し、風
向、左右判別の出力信号をデジタル信号として出力する
。その出力は、D/A変換器23によりアナログ信号化
され、出力端子30.31より出力される。
次に、本実施例における風向の演算方法について説明す
る。まず、左右判別では、予め風向角度0°の時のセン
サ出力値Aをメモリに記憶しておく。第6図は、左右判
別の演算フローチャートである。ステップ122より演
算を開始する。ステップ123では、左右判別出力、即
ち左右判別円柱2.3の後方表面圧力の差(p、−pg
)の半導体圧力センサによる出力値Bを読み込む。ステ
ップ124では、風向角度0°の時の値Aと測定出力値
Bが同じか否かを判定する。ステップ124で測定出力
値Bが、角度O0の時の値Aと同じであると判定した場
合にはステップ128に進んで、風向06 (符号上)
としてステップ129に進む。ステップ124で測定出
力値Bが角度O。
の時の値Aと同じでないと判断した場合にはステップ1
25に進む。ステップ125では、測定出力値Bが角度
0″の時の値Aより小さいか否かを判定する。測定出力
値Bが角度O″の時の値Aよりも大きいと判定した場合
には、ステップ126に進んで風向左(符号子)として
ステップ129に進む。ステップ125で測定出力値B
が角度0゜の時の値Aよりも小さいと判定した場合には
、ステップ127に進んで風向布(符号−)としてステ
ップ129に進む。ステップ129では、前のステップ
の結果を出力して、ステップ123に戻り次の測定を行
なう。
次に、風向角度測定では、予め各風速Uでの風向角度θ
の出力を二次元マツプとしてメモリに記憶しておく。二
次元マツプ例を第7図に、演算フローチャートを第8図
に示す。風向測定はステップ130より演算を開始する
。ステップ131において風速測定値Uを読み、次のス
テップ132で風向角度出力、即ち風向測定円柱1の後
方表面圧力Pdによる半導体圧力センサの出力を読み込
む。ステップ133では、風速データと風向データによ
り第7図の如き二次元マツプをたどって、角度を算出す
る。第7図のマツプは、事前に検定により作成し、メモ
リに記憶しであるものであるが、マツプポイントが離散
しているので、マツプポイント間は、ステップ133で
補間演算を行い求める。ステップ134では、算出した
角度θを出力し、ステップ131に戻り次の測定を行な
う。
このようにして出力された信号を合成して得られる風向
信号(例えば+30°、−25°)によって車両走行中
の横方向からの風を検知して、車両走行の安定性を制御
するものに利用できる。
第9図に第2実施例を示す。前記第1の実施例は円柱よ
り直接圧力取出口を接続していたが、本実施例は円柱3
5の上部に空隙37を設け、その上部に圧力取出路36
を取付けである。また空隙37の内部にはネット38が
入っている。この空隙37を設けることにより、雨滴、
またはそれより粘度の大きな液体、塵、埃などが圧力取
出口をふさいでしまうことはなくなり、また、計測に不
必要な程の、速い圧力変動をもつ気流中でも安定した圧
力を取り出すことができる。また空隙37の内部のネッ
トも、雨滴、塵、埃などにより圧力取出口がふさがれる
のを防ぐ効果を有している。
尚、上記第2実施例では、圧力取出路36を空隙37の
上部中央に垂直に取付けているが、これは、側面であっ
てもよく、又斜めに取付けてもかまわない。要するに、
風向測定円柱35の下流側の後方表面圧力と等しい空隙
37内部の圧力を取出せる形式であれば、どの位置に、
どんな姿勢で、どんな形状で、どんな大きさの圧力取出
口をつけても良いのである。また、上記本実施例では、
空隙内部にネットを持っているが、計測する気流中に含
まれる雨滴、塵、埃の大きさによっては、ネットの開口
率を変化させても構わない。但し、少なくとも気体圧力
が圧力取出口36より取出せる程度でなければならない
次に、第10図から第12図に基づいて本装置をアンテ
ナロッドの先端に取付けた第3実施例を説明する。
50はアンテナロッドで、その下端50aは車体の一部
に固定された支持ケース51に支持されるとともに、ロ
ッド50は車体の前後方向に横倒し可能にボルト52に
て取付けられる。ロッド50の上端50bには風向、風
速を検出するためのケース53が固定されている。
ケース53には流路板54と55.56と57によって
区切られる流路が形成され、流路板54の下面には前述
した実施例と同様の風速測定用円筒15が、また流路板
56の下面には風向測定円柱1、左右判別円柱2.3が
各々形成されている。
また円筒15内の圧力を導出する圧力導出路16は、図
示せぬ圧力導出チューブを介して支持ケース51内に設
けられた半導体圧力検出器61まで導かれる。このチュ
ーブは、検出ケース53に形成されたバイブロ0、アン
テナロッド50内を通って支持ケース51まで配設され
る。同様に円柱1の後方表面圧力を導出する圧力導出路
4は圧力導出チューブを介して支持ケース51内の圧力
検出器62まで導出される。また同様に円柱2.3の後
方圧力を導出する圧力導出路もチューブを介して支持ケ
ース51内の圧力検出器63まで導出される。尚、本実
施例の作動は前述と同様であるため省略する。
このように、アンテナロッド50の上端に検出ケース5
3のみを設けることにより、車体に風が当たって発生す
る乱流を検出するということが防止され、より正確な風
向、風速を検出することができる。また圧力検出器61
〜63を支持ケース51内に収納しているため、アンテ
ナロッド50の上端に取付けられる検出ケース50を小
型、軽量にすることができる等のメリットを有する。
また、上述実施例において、気流干渉部材となる左右判
別円柱2.3は、円柱形状のものを用いたが、他の形の
柱状部材を用いることにより、風向測定円柱1の後方表
面に風向θに対応した負圧を発生するようにしてもよい
。更に、受風部材となる風向測定円柱1も他の形状とし
て上述の様な負圧を発生するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は本発明の第1実施例を示す図であって
、第1図は第2図におけるA−A線に沿う断面図、第2
図は第1図のB−B線に沿う断面図、第3図は風向θと
風向測定円柱(1)の後方表面圧力(Pd)の関係を示
す特性図、第4図は風向θと左右判定円柱(2,3)の
後方表面圧力(Pl、P2)の差との関係を示す特性図
、第5図は風向検出装置の電気回路を示すブロック回路
図、第6図はマイクロコンピュータ(24N*lでの左
右方向の風向判定の処理手順を示す流れ図、第7図はマ
イクロコンピュータ(24)内に予メ記憶されている二
次元マツプを示すマツプ図、第8図はマイクロコンピュ
ータ(24)内での風向角度θを演算する処理手順を示
す流れ図、第9図は第2実施例を示す部分断面図、第1
0図は第3実施例を示す断面図、第11図は第10図の
C−C線に沿う断面図、第12図は第11図のD−D線
に沿う断面図である。 l・・・風向測定円柱(受風部材)、2.3・・・左右
判別円柱(気流干渉部材)、4,5.6・・・圧力取出
路、7,8・・・流路板。 第1図 第2図 第3図     第4図 第5図 第6図 第7図       第8図 第9図 第11図      第12図 第10図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)気体が流路中にその外周側面に気流が当たるよう
    に配置された受風部部材と、 前記受風部材より所定距離隔てて気流の下流側に配置さ
    れるとともに、その外周側面に気流が当たることで、前
    記受風部材と協動して前記受風部材の下流側側面に、気
    流の方向に応じた負圧を発生する気流干渉部材と、 前記受風部材の下流側側面に開孔して前記負圧を導出す
    る負圧取出路と、 前記負圧取出路に接続されて前記負圧に応じた電気信号
    を発生する圧力検出手段と、 前記電気信号を受けてこの電気信号に基づいて風向を演
    算する風向演算手段と、 を備える風向検出装置。
  2. (2)前記受風部材と前記気流干渉部材は、円柱形状で
    ある特許請求の範囲第1項記載の風向検出装置。
  3. (3)前記気流干渉部材は、前記受風部材より所定距離
    隔てて気流の下流側に配置される2つの円柱部材であり
    、かつこの2つの円柱部材は前記負圧取出路の開孔に沿
    って延長した直径に対して軸対象の位置関係に配置され
    ている特許請求の範囲第1項記載の風向検出装置。
  4. (4)前記2つの気流干渉部材の各々には、気流の下流
    側側面に開孔して前記気流干渉部材の側面の負圧を導出
    する負圧取出路が設けられ、この負圧取出路に前記負圧
    に応じた電気信号を発生する圧力検出手段が接続して設
    けられているとともに、前記2つの負圧の圧力差を比較
    判定して第1又は第2の気流干渉部材のいずれの方向寄
    りからの風向かを判定する風向判定手段とを備える特許
    請求の範囲第3項記載の風向検出装置。
  5. (5)前記風向演算手段は、風速に応じた信号を入力す
    るとともに、前記圧力検出手段からの電気信号を受けて
    風向を求める特許請求の範囲第1項記載の風向検出装置
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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