風速感測器 (Wind Sensor Rev. C)

【產品簡介】

風速感測器 Rev. C 是一款具備類比輸出的低成本風速計，專為電子專案設計。此感測器採用傳統「熱絲法」測量風速原理，屬於熱式風速計。該技術透過將元件加熱至恆定溫度，隨後測量風速變化時維持加熱元件溫度所需的電力消耗來運作。風速與施加於感測器的熱量（即功率）成正比。 。

熱絲技術在低至中等風速環境下表現卓越，是感測室內氣流的首選技術——相較之下，氣象站常見的旋轉杯風速計在此類場景中往往效果不彰。作為實驗工具，此感測器具備極致靈敏度，能在18至24英吋（約46至61公分）的距離內偵測到微弱氣流。

可能的應用包括人體呼吸偵測、房間佔用偵測、暖通空調系統監控、氣象站等眾多領域。

此感測器具備五個接腳，包含三個訊號腳位及電源與接地腳位。下方為接腳功能對照表。最新版本感測器採用更精準的運算放大器，可在4至5伏特間穩定運作，但無法承受更高電壓。Arduino校準程式（連結如下）預設使用穩壓5伏特電源，故在其他電壓下將無法精準運作。

【產品規格】

• 尺寸：0.68" × 1.59" × 0.25"
• 供電電壓：4 – 5 V（先前為4-10V）
• 供電電流：20 – 40 mA（視風速而定）
• 輸出訊號：類比訊號，0 to VCC 
• 有效風速範圍：0~60 英里/小時

技術說明 

感測器可關閉以節省電力，但啟動時需預留約10秒暖機時間，使感測器達到熱穩定狀態以確保最佳精度。此時間間隔可讓感測熱敏電阻升溫至工作溫度。若追求最高精度，建議避免將感測器電源懸掛於微控制器引腳（即使是Atmel引腳亦然），因感測器會消耗約25mA，且電流值會隨風速波動。本風速感測器內建微調電位器，用於校正無風狀態下的零點值。校正步驟簡便： 只需將玻璃罩置於感測器上方阻隔氣流，再旋轉電位器調整至所需零風速讀數即可。我們將感測器粗略校準為在零風速時輸出約0.5V（使用6V電源），但您可依需求自由調整校準點。較低的校準點（例如0.2V）將使感測器在高風速範圍內具備更強的偵測能力。若使用更高電壓的電源，則需重新校準。請勿使用超過約10V的電源，強烈建議使用穩壓電源。

接腳說明

• Ground：接地
  
• +V：DC 5V
• Out ：輸出電壓。此值為 RV 處電壓乘以約三倍後，再經電位器設定值偏移所得。若環境溫度與感測器校準時的溫度差異過大，此輸出電壓將趨於飽和（觸及接地或正電源電位）。可透過更換 R11 來調整此輸出電壓的靈敏度。提高靈敏度將使感測器更易因環境溫度變化而飽和。
  
• RV：此為原始迴路電壓，亦即校準輸出所使用的輸出值。該電壓不會飽和，在室溫下亦不會低於約1.8V。此電壓不受校準電位器影響。感測器輸出呈對數特性，意味著感測器能在低端捕捉極微弱的氣流變化，同時在氣流達到約每小時60英里時才會達到飽和輸出。與風速感測器搭配使用的Arduino程式設計，已預設將此引腳作為輸出端使用。
  
• TMP：溫度輸出。此裝置僅由分壓電阻與熱敏電阻構成。室溫下讀數約為2.8V，溫度升高時電壓下降，溫度降低時電壓上升。此電路絕不會飽和。將電壓轉換為溫度的演算法已包含在下方的範例程式中。
  

【文件下載】

• Blog post on calibrating the wind sensor
• Arduino Sketch for calibrated output is at Github
• Wind Sensor Schematic
• Wind Sensor Rev C dxf