【文章內(nèi)容簡介】 整參數(shù)都存儲(chǔ)在 EEPROM 中，用戶不可改變出廠設(shè)置。 PTB220 有三種輸出方式：軟件可設(shè)的 RS232 串行輸出； TTL 電平輸出；模擬（電壓、電流）輸出、脈沖輸出。 PTB220 有兩種低功耗工作方式：軟件可控 的睡眠模式；外部激勵(lì)觸發(fā)模式。 溫濕度傳感器 現(xiàn)階段Ⅱ型站配備的溫濕度傳感器為芬蘭 VAISALA 公司制造的 HMP45D濕度與溫度探測器。 其感溫元件是 Pt100 鉑電阻， 0oC 時(shí)的電阻 R0 為 100 歐。 鉑電阻計(jì)算公式： Rt=R0*(1+At+Bt2) 15 換算出溫度計(jì)算公式： t=A+B*Rt+C*Rt2 A、 B 、 C 為常數(shù)。 t 為溫度（℃）， R0 為標(biāo)準(zhǔn)電阻值 100?。 基本上是阻值每變化 歐 姆 ,溫度變化 1℃。 其感濕元件是高分子濕敏電容。高分子濕敏電容的電容 CH 隨高分子膜的吸、放濕而變化， CH 是 RC 振蕩電路中的重要參數(shù)。測出 RC 振蕩電路的頻率即可計(jì)算出 CH 值，從而計(jì)算出大氣相對濕度值。進(jìn)行溫度補(bǔ)償和其他計(jì)算處理后，相對濕度值將更為精確。 濕 度計(jì)算公式： RH=KV K 為常數(shù)。 RH 為 濕 度（ %）， V 為 濕 度信號(hào)電壓。 風(fēng)向傳感器 風(fēng)向的信號(hào)發(fā)生裝置由格雷碼盤、發(fā)光管、光敏管等組成。風(fēng)標(biāo)通過轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)格雷碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)，碼 盤是一個(gè)圓形金屬薄片，上面有七個(gè)不同等分的同心圓，同心圓由內(nèi)到外分別作 1 3 6 128 等分，每個(gè)相鄰等分不是被挖空就是未被挖空，或者說不是透光就是不透光。對應(yīng)每個(gè)同心園的上下面有一組發(fā)光管和光敏管，共 7 組。風(fēng)標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于同心圓的透光或不透光， 7 個(gè)光敏管上接收到或接收不到光， 7 根信號(hào)線上或是“ 1”或是“ 0”，這就完成了風(fēng)向到格雷碼的轉(zhuǎn)換。 每組格雷碼有 7 位，代表一個(gè)風(fēng)向。由于外圈是 128 等分，故風(fēng)向分辨力為 360o/128≈ 。 風(fēng)速傳感器 16 風(fēng)速傳感器的感應(yīng)元件為三杯 式風(fēng)杯組件，信號(hào)變換電路為霍爾集成電路。在水平風(fēng)力的驅(qū)動(dòng)下，風(fēng)杯組旋轉(zhuǎn)，通過軸帶動(dòng)磁棒盤旋轉(zhuǎn)，其上的數(shù)十只小磁體形成若干個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場，在霍爾磁敏元件中感應(yīng)出脈沖信號(hào)，其頻率隨風(fēng)速的增大而線性增加。測出頻率就可計(jì)算出風(fēng)速。 雨量傳感器 雨量傳感器的核心部件是上下排列的三個(gè)翻斗，從上而下分別稱為上翻斗、計(jì)量翻斗、計(jì)數(shù)翻斗。計(jì)量翻斗翻轉(zhuǎn)一次，表示下了 毫米的雨。為了計(jì)量正確，上有上翻斗作為過渡，以保證無論大雨、小雨，計(jì)量翻斗受到相同的沖擊力。下有計(jì)數(shù)翻斗，裝有計(jì)數(shù)用的磁鋼，計(jì)量翻斗翻轉(zhuǎn)一次，計(jì) 數(shù)翻斗也翻轉(zhuǎn)一次，并使安裝在固定支架上的干簧管吸合一次，輸出一個(gè)脈沖。由于磁鋼不安裝在計(jì)量翻斗上，就不會(huì)給計(jì)量翻斗帶來附加力，使計(jì)量翻斗計(jì)量正確。 地溫傳感器 地溫感溫元件采用鉑電阻 Pt100， R0 為 100 歐。電阻值隨溫度的變化而變化，采用標(biāo)準(zhǔn)四線制電路測量電阻的變化可計(jì)算出溫度的變化。其測量和計(jì)算方法與氣溫相同。 數(shù)據(jù)采集器電路原理 在 CPU 的控制下，完成數(shù)據(jù)的連續(xù)采集和預(yù)處理，包括線性化、定標(biāo)、計(jì)算成要素量，還有數(shù)據(jù)存貯、顯示、與微機(jī)通信等功能。其電路按其功能可分： 接 口與保護(hù)電路 17 接口和保護(hù)電路將各路傳感器的信號(hào)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集器，并提供防感應(yīng)雷擊保護(hù)，還可消除長傳輸電纜易帶來干擾等不良影響。 數(shù)據(jù)采集電路 數(shù)據(jù)采集電路包括測量變送電路、 A/D 轉(zhuǎn)換電路、計(jì)數(shù)電路和數(shù)字信號(hào)輸入電路等，它們在 CPU 實(shí)時(shí)控制下，根據(jù)各個(gè)氣象要素的不同采樣間隔，完成對氣象數(shù)據(jù)的連續(xù)采集，并把所得數(shù)據(jù)交給數(shù)據(jù)處理電路（ CPU）進(jìn)行運(yùn)算處理。 數(shù)據(jù)處理電路（ CPU） CPU是Ⅱ型站的心臟部分，外部擴(kuò)展了程序存貯器 ROM，數(shù)據(jù)存貯器 RAM，可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，可編程通訊接口以及鍵 盤與顯示器電路等。Ⅱ型站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集控制、采集數(shù)據(jù)的計(jì)算處理、計(jì)算參數(shù)的修正、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)的存貯、數(shù)據(jù)的顯示、與外部的數(shù)據(jù)通信以及系統(tǒng)的自檢、故障診斷等均由它來完成。 數(shù)據(jù)存貯電路 用于程序和數(shù)據(jù)的存貯。 由于采集器有后備電源，在市電停電時(shí)它繼續(xù)正常工作并把正點(diǎn)數(shù)據(jù)存貯下來，正點(diǎn)數(shù)據(jù)的存貯可使Ⅱ型站在停電或通信故障的情況下保留正點(diǎn)氣象數(shù)據(jù)，待恢復(fù)正常后，繼續(xù)傳輸?shù)轿C(jī)。 鍵盤與顯示電路 數(shù)據(jù)采集器上裝有數(shù)碼顯示管（ LED）和輕觸鍵（在標(biāo)題中稱之為“鍵盤”），通過輕觸鍵功能的選 擇，數(shù)碼顯示管會(huì)顯示相關(guān)氣象要素的實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)。 18 通信電路 提供數(shù)據(jù)采集器與微機(jī)的通信信道。 電源電路 數(shù)據(jù)采集器可使用交直流兩種電源，這兩種電源均來自后備電源箱。市電正常供電情況下，使用市電，無市電時(shí)使用蓄電池的直流電。市電經(jīng)變壓、整流后得到的直流電或蓄電池供應(yīng)的直流電經(jīng)直流 /直流變換電路變換，輸出 +5V、177。 12V 三組電源給采集器和傳感器使用。 由于數(shù)據(jù)采集器可交流供電，在特定情況下，例需給蓄電池充電時(shí)，可不用后備電源而直接使用市電。 后備電源 備而有用。市電正常時(shí)，起 安全隔離和抗干擾作用；市電不正常時(shí)，容量為 38Ah/12V 的蓄電池可保證數(shù)據(jù)采集器在停電情況下工作三天。 避雷器與抗干擾電路 專用避雷器件和抗干擾器件。 隔離變壓器 安全隔離和抗干擾用。 蓄電池 蓄電池容量為 38Ah/12V，可保證數(shù)據(jù)采集器在停電情況下工作三天。 充電電路 平時(shí)使蓄電池處浮充狀態(tài)。 第三章 日常維護(hù) 為保證自動(dòng)站能良好的運(yùn)行 ,應(yīng)定期進(jìn)行維護(hù)檢查 ,一般每月進(jìn)行一次。并警惕危害性天氣如雷電、大風(fēng)、冰雹、高溫、嚴(yán)寒、長時(shí)間大霧等給儀器設(shè)備帶 來的損害。 溫濕度傳感器的維護(hù) 溫濕度傳感器懸掛在百葉箱內(nèi)，維護(hù)時(shí)先將傳感器自備的黃色帽套上，用濕布輕輕擦拭其外表，再將百葉箱內(nèi)外擦拭干凈即可。若發(fā)現(xiàn)傳感器頭上白紙有灰塵時(shí)，可用干軟毛刷輕輕刷去。 氣壓傳感器的維護(hù) 氣壓傳感器系進(jìn)口器件，安裝在采集箱內(nèi)，應(yīng)保持與周圍環(huán)境空氣一致，并經(jīng)常清潔箱頂?shù)幕覊m。 風(fēng)傳感器的維護(hù) 觀察風(fēng)傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)是否靈活，若有懷疑，可在 1 級(jí)風(fēng)時(shí)再觀察，若確實(shí)不靈活，應(yīng)予更換。冰雹、雷電、大風(fēng)等災(zāi)害性天氣會(huì)損壞風(fēng)傳感器，因此，災(zāi)害性天氣過后應(yīng)及時(shí)、仔細(xì)檢查風(fēng)傳感 器是否受損。 雨量傳感器的維護(hù) 雨量傳感器的核心部件為二只翻斗，電子元件較少，理論上是最可靠的傳感器，實(shí)際上問題最多，是最需要維護(hù)保養(yǎng)的傳感器。 20 一般主要是灰塵、樹葉、昆蟲等堵塞流水口或結(jié)網(wǎng)而影響翻斗翻轉(zhuǎn)。因此，應(yīng)經(jīng)常拆下筒身予以檢查。檢查時(shí)，應(yīng)輕取輕放，千萬不能撞擊翻斗而引起翻斗翻轉(zhuǎn)。 清洗步驟 : A、旋下采集器后面板上的雨量插頭； B、旋下雨量筒外三顆固定螺絲，輕輕取下雨量筒外殼，并對外殼內(nèi)盛雨處進(jìn)行清潔，必要時(shí)取下中間過濾網(wǎng)； C、用軟毛刷沾水對兩翻斗、漏斗輕輕刷洗。洗凈后用清水試驗(yàn)，保證機(jī) 構(gòu)完好； D、旋下紅黑兩個(gè)接線柱，檢查接線銅片是否生銹，如生銹則要清除銹斑。檢查完好后接上引線，并保證接觸良好 ； E、裝回雨量筒外殼，旋緊三顆固定螺絲； F、將雨量傳感器插頭插入數(shù)據(jù)采集器并旋緊固定，雨量傳感器維護(hù)完成； 地溫的維護(hù) 地表面溫度的四支傳感器應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求 ,傳感器的頭部應(yīng)一半在土中，一半在空氣中。埋入土中的感應(yīng)部分與土壤必須密貼，不可留有空隙。如果達(dá)不到要求則會(huì)造成較大的誤差。因此，日常巡視中，要加強(qiáng)檢查，尤其在雨過天晴時(shí)應(yīng)及時(shí)松土，保持傳感器的安裝符合規(guī)范要求。 淺層地溫應(yīng)注意 安裝深度誤差，尤其是雨后天晴地溫場地面下陷 21 的臺(tái)站。 深層地溫一般不用維護(hù)。 采集器的維護(hù) 在日常維護(hù)時(shí)，應(yīng)注意采集器的整潔，上面無覆蓋物。不要隨意操作后面板上的 “ 電源開關(guān) ” 、 “1 、 0” 復(fù)位開關(guān)和前面板上的“ 復(fù)位 ” 鍵，以免造成誤操作。 采集器正常時(shí)，面板上的指示燈應(yīng)每秒閃爍一次。 微機(jī)和打印機(jī)的維護(hù) 按隨機(jī)附帶的說明書維護(hù)。微機(jī)中不要安裝與氣象業(yè)務(wù)無關(guān)的軟件，不要連接外網(wǎng)。 電源的維護(hù) ZQZ 電源正常情況下處于浮充狀態(tài)，每天應(yīng)檢查面板指示燈是否閃亮。 UPS的維護(hù) UPS 的維護(hù)常為人所遺忘，特別是冠以 “ 免維護(hù) ” 三字后，就被認(rèn)為不需要維護(hù)，其實(shí)不然。對于供電充足的臺(tái)站，應(yīng)每隔 2～ 3月人為的放電一次。而對于經(jīng)常停電的臺(tái)站，應(yīng)防止充電不足，造成蓄電池過度放電，影響蓄電池的使用壽命。 22 第四章 現(xiàn)場故障判斷與排除 現(xiàn)場判斷故障的原則、步驟和方法 當(dāng)自動(dòng)站出現(xiàn)故障時(shí)，只要掌握故障分析和判斷的基本原則，按照一定的步驟去排查，則可憑臺(tái)站人員具備的基礎(chǔ)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，而無需電子方面高深的專業(yè)知識(shí)和復(fù)雜的儀表，即能找到和排除故障。 故障分類 為方便于故障的判斷和排除，將故障分 為以下三類： 1. 氣象要素測量性能下降。 即一般所說的超差或測量數(shù)據(jù)嚴(yán)重錯(cuò)誤，其特征是自動(dòng)站正常。這類故障的判斷和排除比較容易，故障原因多半是傳感器性能下降引起的。 2. 自動(dòng)站工作不正常。 即自動(dòng)站無法正常完成采集、計(jì)算、存儲(chǔ)、顯示、輸出數(shù)據(jù)等功能。這類故障原因較多，判斷和排除比較困難。屬于軟件方面的，多半是強(qiáng)干擾，例雷電，引起的；屬于硬件方面的，多半是電源系統(tǒng)故障引起的。有時(shí)，強(qiáng)雷電能損壞采集器，導(dǎo)致自動(dòng)站不能正常工作。 3