气象自动站测风传感器原理及维修

气象自动站测风传感器原理及维修

采用ec9-1型自动站风传感器。这种测风传感器在订购时不提供线路图纸和维修手册,维修起来比较困难。经过多次摸索,我们已掌握了其原理并总结出一套维修方法。供同行参考。1器支架的设计测风传感器由风传感器支架,风速传感器和风向传感器组成。风传感器支架除了用作固定风速传感器和风向传感器之外,还完成电缆的转接。风速传感器用来测出水平风的大小,用“m/s”这个计量单位进行量度。风向传感器指示风的来向,用“度”这个计量单位进行量度。2风传感器的工作原理(1)gndd3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。角度变换采用七位格雷码光电码盘。当风向标随风旋转时,通过主轴带动码盘旋转,每转动2.8125°,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、倒相后输出。VCC的工作电压为+5伏。GND是连接地线的接头。D1至D7是数据接口,它采用二进制计数方式,最小为0,最大为127,所读出的数值并不是风的来向,还要用这个数值去查格雷码表所得出的数值才是风的来向。数据有7位,每一位的硬件组成都是一样,所以这里介绍第一组硬件的工作过程,其它类推。当VCC连接+5伏时,发光二极管DD1发出亮光(这种光是不可见光),格雷码盘随着风向标旋转而转动。①格雷码盘挡住亮光时,光敏二极管截止,这时节点A1电压为+5伏,也就是说反相器N1的输入端为高电平,经反相后,反相器N1的输出端为低电平,即0伏。如果这时候读数,得到D1为“0”。②格雷码盘不挡住亮光时,光敏二极管在亮光照射下,就会导通,这时节点A1电压为0伏,也就是说反相器N1的输入端为低电平,经反相后,反相器N1的输出端为高电平,即+5伏。如果这时候读数,得到D1为“1”。(2)风速传感器接口设计风速传感器的感应元件为三杯式风杯,信号变换电路为霍尔集成电路。在水平风力的驱动下风杯组旋转,通过主轴带动磁棒盘旋转,其上的数十只小磁体形成磁场,在霍尔磁敏元件中感应出脉冲信号,其频率随风速的增大而线性增加。VCC的工作电压为+5伏。GND是连接地线的接头。OUT数据输出接口,它采用脉冲制计数方式,每秒内来多少个脉冲,脉冲数除以10所得的数值就是瞬时风速。例如,一秒钟,读到的脉冲数为63,那么这时的瞬时风速为6.3m/s。风速传感器的工作过程相对比较简单,VCC接上+5伏工作电压,水平风吹动风杯带动风速传感器内的磁棒盘转动,当码盘上的小磁体刚好对着霍尔磁敏元件3144LU时,霍尔磁敏元件3144LU就导通,OUT端输出低电平;风杯再转动,小磁体离开霍尔磁敏元件3144LU,霍尔磁敏元件3144LU就截止,OUT端输出高电平;这样就可以在OUT输出端读到一个脉冲。水平风越大,单位时间内读得的脉冲数越多。3实际维护应用(1)反相器n6已故障时的测量先判断7组硬件中哪几组是正常的,哪几组是损坏的。拿来一个有故障的风向传感器,接上+5伏工作电压,人为不断转动格雷码盘,用万用表的电压档分别测量各数据输出端,发现D1、D3和D6只有低电平,而D2、D4、D5和D7都有高低电平交替出现。由此可知,D1、D3和D6三组硬件中有元器件损坏,而D2、D4、D5和D7四组硬件中元器件都正常。进行每组故障排除。(1)进行D1组检查,用万用表的电压档测量节点A1,转动格雷码盘,节点A1只有高电平出现可以判断故障就出现在发光二极管DD1和光敏二极管P1之间。再用正常的发光二极管DD2照射光敏二极管P1,节点A1马上出现低电平,由此可以判断发光二极管DD1已经损坏,用同类型的正常发光二极管替换后,再转动格雷码盘,这时万用表的电压档测量D1数据输出端,有高低电平交替出现,说明D1组故障已排除。(2)进行D3组检查。用万用表的电压档测量节点A3,转动格雷码盘,节点A3也只有高电平出现。可以判断故障就出现在发光二极管DD3和光敏二极管P3之间。用正常的发光二极管DD2照射光敏二极管P3,节点A3还是保持高电平,由此可以判断光敏二极管P3已经损坏,用正常的光敏二极管替换后,再转动格雷码盘,这时用万用表的电压档测量D3数据输出端,有高低电平交替出现,说明D3组故障已排除。(3)进行D6组检查。用万用表的电压档测量节点A6,转动格雷码盘,节点A6有高低电平交替出现。可以判断发光二极管DD6和光敏二极管P6正常;而故障就出现在反相器N6和二极管Z6之间。将二极管Z6断开,转动格雷码盘,用万用表的电压档测量D6数据输出端,只有低电平,说明反相器N6已经损坏。用正常的反相器替换后,接回二极管Z6,再转动格雷码盘,这时用万用表的电压档测量D6数据输出端,有高低电平交替出现,说明D6组故障已排除。(2)脉冲输出的测量用一个风速传感器,接上+5伏工作电压,人为不断转动码盘,用万用表的电压档测量OUT输出端,OUT输出端保持高电平不变。说明这个风速传感器有故障。我们从简到难进行一一检查,断开+5伏工作电压,用万用表的电阻档测量电阻R1,电阻读数与电阻上的标值基本一致,电阻是正常的。再用万用表的二极管档分别测量二极管Z1、Z2的正向和反向特性,其正向和反向特性都符合要求,二极管Z1、Z2是正