CAWS3000新型自动站检修与维护

1、DZZ5型新型自动站的维护与检修刘晓敏2014-11-24系统简介u供电u采集u通讯u传感器数据异常某 一 项 观测 要 素 数据异常主采与分采间通讯上 位机 软件 参数 设置某 一 类 观测 要 素 所有 数 据 异常 （ 如 地温 ， 土 壤等）所有观测要素数据异常主采与上位机通讯主采供电分采供电检查相应传感器供电检测相应传感器及其接入的分采分采工作是否异常？主采工作是否异常？传感器工作是否异常？否否更换相应部件是是是一一 故障判断的一般步骤故障判断的一般步骤 传感器二 传感器原理及检测 传感器 HYHMP155A型型 HMP-45D型型 同时测量空气温度和相同时测量空气温度和相对湿度。传

2、感器供电电源对湿度。传感器供电电源为为+735VDC。感应部件。感应部件位于杆头部，外有一层滤位于杆头部，外有一层滤膜保护。测温部分为标准膜保护。测温部分为标准4线制铂电阻测温并满足线制铂电阻测温并满足PT385测温标准，测湿部分测温标准，测湿部分为湿敏电容湿度传感器为湿敏电容湿度传感器（可进行更换），输出信（可进行更换），输出信号为号为01V电压，所对应湿电压，所对应湿度为度为0100%RH。技术指标技术指标 湿度：湿度：测量范围：测量范围：0%100%RH输出：输出：0%100%RH，对应，对应01VDC。精度（精度（+20） 2%RH（0%90%RH） 3%RH（90%100%RH）稳定

3、性：稳定性：优于优于1%每年每年温度特性：温度特性：0.05%RH/响应时间（响应时间（90%，+20）：）：15s带保护罩带保护罩 温度：温度： 测量范围：测量范围：-50+60 输出：输出： 四线制电阻值四线制电阻值 元件类型：元件类型：Pt100 传感器 1.测量1脚（或者2脚）与3脚（或者4脚）之间的电阻值R12.测量1脚与2脚（或者3脚与4脚）之间的电阻值R2。3.R1减去R2求得铂电阻的电阻大小R，利用公式：T（R100）/0.385算出测量时的温度值，并与标准温度对比，对温度传感器的状况进行初步判断。提示：铂电阻的线缆分为两组，即提示：铂电阻的线缆分为两组，即1 1、2 2和和3

4、 3、4 4，组内没有，组内没有明确的线序。明确的线序。温度部分温度部分 传感器100107.720P t 电 阻R/温度T/T= (R-100)/0.3850 传感器电容湿度传感器结构薄膜聚合物薄膜聚合物玻璃基板玻璃基板上电极上电极下电极下电极 传感器0V0.2V20%湿度传感器输出电压/V湿度/RH RH= V*100%0 传感器技术指标：项 目 风 速 风 向 工作电压 DC5V(DC12V可选) DC5V(DC12V可选)起动风速 =0.3m/s 0.5m/s测量范围 0.360m/s 0360精确度 风速=100 m/s时0.3m/s 3 10 m/s时（0.03V）m/s抗风强度

5、75m/s 75m/s输出信号 频率0-1221HZ DC电压02.5V 或7位格雷码 传感器工作原理：工作原理：风向传感器：风向传感器：u风向传感器的感应元件为前端装有辅助标板的单板式风向风向传感器的感应元件为前端装有辅助标板的单板式风向标。标。u角度变换采用的是七位格雷码光电码盘。角度变换采用的是七位格雷码光电码盘。u当风向标随风旋转时，通过主轴带动码盘旋转，每转动当风向标随风旋转时，通过主轴带动码盘旋转，每转动2.81252.8125，位于码盘上下两侧的七组发光与接收光电组件就，位于码盘上下两侧的七组发光与接收光电组件就会产生一组新的七位并行格雷码，经整形到相后输出。会产生一组新的七位并

6、行格雷码，经整形到相后输出。 传感器风速传感器风速传感器 三个轻质锥形风杯；三个轻质锥形风杯； 附着在中心不锈钢轴上的截光盘随轴旋转附着在中心不锈钢轴上的截光盘随轴旋转 每转动一圈，切割红外光束每转动一圈，切割红外光束14次，从而由次，从而由光电晶体中产生出一个脉冲链，输出的脉光电晶体中产生出一个脉冲链，输出的脉冲速率与风速成正比。冲速率与风速成正比。 传感器0V2V 288风向传感器输出电压/V风向/DR DR= V*360/2.5 0 传感器故障判断风向传感器：风向传感器： 输出数字格雷码信号或者直流电压信号输出数字格雷码信号或者直流电压信号0-2.5V0-2.5V对应对应0-0-3603

7、60，测量风向信号与地间电压，与实际情况对比。，测量风向信号与地间电压，与实际情况对比。风速传感器：风速传感器： 测量风速信号（测量风速信号（PIN4）和地（）和地（PIN6）之间的电压，）之间的电压，风杯转动时测量值应当接近风杯转动时测量值应当接近1/2工作电压，风杯停止时，工作电压，风杯停止时，测量值为测量值为0或者接近工作电压值（注：工作电压为或者接近工作电压值（注：工作电压为5V）。 传感器气压传感器气压传感器PTB220HYPTB210 传感器PTB220技术指标技术指标测量范围5001100 hPa工作温度-40 oC+60 oC工作湿度不凝结存储温度-60 oC+60 oC分辨率

8、0.1 hPa精度0.2 hPa气压在8001050 hPa温度在+5oC+55 oC分辨率0.1 hPa初始化1s响应300ms电源1030VDC电流25 mA10 mA(睡眠模式) 0.1 mA（停测时） 传感器工作原理工作原理 感应元件采用硅电容压力传感器。硅电容压力传感器感应元件采用硅电容压力传感器。硅电容压力传感器具有很好的滞后性和重复性及温度特性、长期稳定性。具有很好的滞后性和重复性及温度特性、长期稳定性。 金属薄膜金属薄膜真空电容真空电容玻璃玻璃硅硅硅硅硅硅 传感器PTB220有三种输出方式：u软件可设的RS232串行输出uTTL电平输出；模拟（电压、电流）输出u脉冲输出 PTB

9、220测试连线图 传感器PTB210A技术指标技术指标测量范围5001100 hPa工作温度-40 oC+60 oC工作湿度不凝结存储温度-60 oC+60 oC分辨率0.01 hPa精度0.25 hPa气压在8001050 hPa温度在+5oC+55 oC分辨率0.1 hPa初始化2s响应1s电源818VDC电流15 mA0.8 mA(睡眠模式) AIRPTYPE 40.2 mA（停测时）波特率 9600 E 7 1 （默认值）9600 N 8 1（新型站使用） 传感器传感器线的颜色线的颜色代表符号代表符号灰灰GreyRX（RS232）绿绿GreenTX (RS232)蓝蓝BlueG（地）粉

10、粉Pink+（5V-28V）棕棕BrownRXD(TTL)白（白（White）TXD(TTL)黄黄(Yellow)外部电平控制（TTL：1=OFF,0=ON）PTB210线序雨量传感器雨量传感器SL3-1型型0.1mm雨量雨量JDZ051型型0.5mm雨量雨量 传感器技术指标技术指标 SL3-1 JDZ051型型 承水口径承水口径 200mm 200mm环境温度环境温度 0+60 10+50 强度强度 4mm/min 0.014mm/min 分辨率分辨率 0.1 mm 0.5mm 输出输出 1脉冲脉冲=0.1 mm 1脉冲脉冲=0.5 mm 传感器工作原理工作原理 雨量传感器用来测量地面降雨量

11、。翻斗式雨量计由盛雨量传感器用来测量地面降雨量。翻斗式雨量计由盛水翻斗、计数翻斗、干簧管等构成。在测量过程中，随着水翻斗、计数翻斗、干簧管等构成。在测量过程中，随着翻斗间歇翻倒动作，带动开关，发出一个个脉冲信号，将翻斗间歇翻倒动作，带动开关，发出一个个脉冲信号，将非电量转换成电量输出。非电量转换成电量输出。 当盛水翻斗承积的水量达到一定量时，翻斗翻倒，计数当盛水翻斗承积的水量达到一定量时，翻斗翻倒，计数翻斗开始盛雨。计数翻斗中部装有一块小磁钢，磁钢上端翻斗开始盛雨。计数翻斗中部装有一块小磁钢，磁钢上端有干簧管。当计数翻斗翻动时，磁钢对干簧管扫描，使干有干簧管。当计数翻斗翻动时，磁钢对干簧管扫描

12、，使干簧接点因磁化而瞬间闭合一次，送出一个电路导通脉冲。簧接点因磁化而瞬间闭合一次，送出一个电路导通脉冲。相当于相当于0.1 mm或者或者0.5mm降雨量。降雨量。 传感器故障判断：故障判断： 用万用表蜂鸣档测量雨量传感器电路板背面干簧管焊点上下两个空焊点，当翻斗翻动，万用表发出蜂鸣声表示正常。如果没有蜂鸣声，应当首先考虑干簧管损坏。在这里用万用表的蜂鸣档测量雨量 传感器蒸发传感器蒸发传感器 AG1-2型型 传感器技术指标：技术指标：测量范围测量范围 0 100mm分辨率分辨率 0.1mm供电供电 1015VDC输出输出 AG1.005V（电流最大（电流最大5Ma） AG1.0A 0-10V（

13、电流最大（电流最大10mA） AG1.0B 420mA（负载电阻最大（负载电阻最大500）输入阻抗输入阻抗500最高水位输出最高水位输出 4mA，0V最低水位输出最低水位输出 20mA，5V，10V 传感器工作原理工作原理 AG1-2AG1-2蒸发传感器由超声波传感器和不锈钢圆筒架蒸发传感器由超声波传感器和不锈钢圆筒架组成。根据超声波测距原理，选用高精度超声波组成。根据超声波测距原理，选用高精度超声波探头，对标准蒸发皿内水面高度变化进行检测，探头，对标准蒸发皿内水面高度变化进行检测，转换成电信号输出。并且配置了转换成电信号输出。并且配置了PT-100PT-100温度校正温度校正部分，以保证在使

14、用温度范围内的测量精度部分，以保证在使用温度范围内的测量精度。 传感器4mA20mA5V 100mm 模拟输出量/ I /V1 /V2蒸发水位/HH= -100/(20-4)*I+125H=-100/5*V1+100H=-100/10*V2+100 0mm0V0V10V 传感器地温传感器地温传感器HYA-T型 传感器 地温传感器共10支，其中草温1支，地表温1支，5cm、10cm、15cm、20cm、40cm、80cm、160cm、320cm地温各一支，均为标准4线制铂电阻测温。（40cm、80cm、160cm、320cm深层地温应配有套管 铂电阻的特性是在零度的时候电阻为100欧姆;温度每升

15、高(降低)1度,电阻值相应的升高(降低)0.385欧姆,传感器配有15m 、20m的屏蔽电缆； 传感器地温分采调试串口：用于设备调试，速率固定为9600N81。扩展存储卡接口：用于连接TF扩展卡（micorSD卡），最大支持容量2G。CAN接口：用于与主采间通讯。 传感器地温变送器地温变送器 地温变送器地温变送器CAWS-BS01是基于电子开关的多路分配器，作为个别传感器与CAWS600系列自动气象站的接口，受自动站采集器发出的控制信号触发，分别选通变送器的CH1-CH12接口，使采集器可以对连接在12路接口上传感器依次进行数据采集。 CAWS-BS01接受控制信号触发，通过计数、延时、选通等

16、逻辑控制电路，准确的将12路接口依次连通到采集器。 输出 1-12 路选通 第一路 第二路 第三路 第十二路 采集器控制指令触发 Vcc=DC 8-18V 12 4 逻辑控制单元 传感器地温分采与变送器的比较地温分采与变送器的比较u地温分采系统能独立运行，和主采之间相对独立；而采用地温变送器自动站一旦采集器坏，地温数据将无法采集u地温分采可独立存储数据，若主采坏，保证供电即可保证数据完整。u可独立调试地温分采，进而判断各层地温数据是否正常u采用地温变送器的自动站采样频率为1次/min，而地温分采采样频率为30次/min，每分钟算术平均30个样本计算算数平均，这样地温数据也较前者精确。 传感器三

17、三 日常维护日常维护(1)传感器在使用过程中感应部件头部会落有灰尘，这时应用小毛刷轻轻刷去。(2)传感器长期处于高湿（雾，雨天气）环境下，寿命会显著降低，应该将传感器脱湿后继续使用。(3)关于对传感器进行标定及校准，建议返厂进行，以排除不能完全符合标注情况下，仪器及实验环境因素造成的标校错误或不准确的情况。温湿度传感器温湿度传感器 日常维护风传感器风传感器 如果使用得当，仪器无需维护。但严重的污染将导致仪器的转动部件与静止部件缝隙间阻堵塞，因此要定期清除污垢。由于仪器长期使用导致磨损而影响仪器的性能，此时可返厂维修。 日常维护 仪器在使用过程中应每月一次进行维护保养，以防风沙及其他因素影响正常使用，如遇特殊环境，可根据实际情况进行维护保养。 （1）断开通讯电缆，松开外壳螺钉，将外壳取下。 （2）观察外壳是否有泥沙，如有，用清水冲洗干净，。 （3）观察漏斗处是否有泥沙阻塞，如有，用针状物通顺，但不能损坏过水通道，然后用清水冲洗干净。 （4）将翻斗用清水轻轻刷洗干净，并将清洗后的翻斗背面用干净的布或面巾纸檫干净。雨量传感器雨量传感器 日常维护 （5）上述工作完毕，将外壳与底盘固定。 （6）用清水轻轻倒入筒壳