一次EL-15-2C型风向传感器故障排除分析

来源:用户上传      作者:魏明明 陈伟山 孔海洋

　　摘 要：文章针对EL-15-2C型风向传感器格雷码故障造成风向数据错误的故障现象为例，通过从线缆、供电、线路、传感器四方面逐步进行详细排查，准确的找出故障点，为其它台站业务人员提高自动站维护保障能力提供借鉴。
　　关键词：故障处理;格雷码;自动气象站;采集器
　　EL-15-2C型风向传感器是一种常用的测风传感器，它的优点有提高了数字电路的稳定性.，仪器敏感元件在恶劣环境影响较小.传感器输入和输出均采用瞬变抑制二极管进行过载保护等。其采用了七位格雷码输出的原理，同时也增大的故障排除的难度，本文根据一次由传感器自身风向码盘第一位损坏造成的风向数据故障为例，通过对线缆、电源和传感器数据检测逐一排查，最终确定故障点，排除故障，为其他维修保障人员提供借鉴，提高同类问题的处理效率。
　　1 风向传感器原理
　　EL-15-2C型风向传感器使用单叶式低惯性轻金属做风向标，风向标部件随风旋转，带动转轴下端的风向码盘，码盘按7位格雷码盘进行光电扫描，线缆采用一根12芯的电缆线进行连接，其中供电端电压为DC（5±0.5）V，信号端采用高电平（大于3.5V）代表1，低电平（小于1V）代表0，输出对应风向的七位格雷码，得出相应的风向值。
　　2 故障现象
　　通过对九水东路区域站2019-06-11至2019-07-21的小时风向数据进行分析，发现风向数据不能全面覆盖风向玫瑰图，风向数据成条状分布，故怀疑风向传感器存在故障。
　　3 故障排除
　　3.1 线缆外观检查
　　DZZ3型自动气象站风向传感器安装于10m风杆顶端，故需要先目测风向传感器连接线是否有脱落/老化/粘黏等情况，通过目测此站传感器连接线无此情况。
　　3.2 供电系统检查
　　DZZ3型自动气象站由太阳板及蓄电池供电系统供电，本站在此时间内数据传输正常，可判断采集器端供电无异常，随后现场检测采集器供电端电压为13.0V，故可排除采集器端供电异常。随后检测传感器供电端电压，即采集器风向供电接口，经过测量风向供电电压为+5.1V，传感器供电端正常。由此判断出，风向传感器供电端无异常。
　　3.3 風向供电线路检查
　　经过前面步骤检测后，检测采集器端已无法判断故障风向故障原因，需要倾倒风杆进行进一步检测。首先倾倒风杆，此步骤需注意倾倒风杆时，由于风向及风速传感器安装在风杆顶端，需保证风杆倾倒方向10m内无异物影响且无树枝等杂物碰触传感器。倾倒风杆后，将风向航空插头处拧下，将采集器端连线全部短路连接于一处，在航空插头端，使用万用表蜂鸣器档，分别检测风向连接线是否存在断路/短路现象。经过检测，此风向连接线线路均正常。
　　3.4 风向传感器数据检测
　　使用采集器端DB9测试接口连接电脑检测风向数据。首先设置电脑端超级终端软件，通过USB转RS232连接线，连接采集器，软件测试正常后，采集器供电，待采集器正常启动后，在超级终端输入框内输入ps，kill weather 893（此命令将删除采集器输出工作模式，使采集器进入调试模式），随后在软件内输入/tmp/weather-wd命令，采集器进入风向数据采样值输出模式，随后缓慢转动风向传感器，检查采集器输出风向传感器采样值，风向采样值如下表所示：
　　随后对照风向格雷码对应表，发现风向采样值格雷码第一位输出均为低电平（小于1V）采样值数据均为0，故有此得出结论风向传感器格雷码第一位存在故障，因此断开采集器电源，更换风向传感器。
　　4 结语
　　本次故障由传感器自身风向码盘第一位损坏，造成风向小时数据累计玫瑰图成明显条状分布，中间数据值缺测，此问题需要长时间观测才能发现，在实际维护过程中较难发现。根据风传感器安装环境和高度、以及原理复杂、维修困难的问题，所以要求业务人员要利用业务软件加强观测，及时发现问题;定期巡视仪器，观察线缆有无破损;太阳能供电指示灯是否正常;注意观察风向、风速传感器轴承是否转动平稳灵活，是否跟实际目测风向、风速差异过大;定期标校风传感器，检查风向传感器指针是否朝北。以期能减少故障率，保障设备正常运行和数据的准确率。
　　参考文献：
　　[1]杨涛，陈涛，郑亮.EL15-2C型风向传感器现场故障分析方法研究[J].成都信息工程大学学报，2016（5）：469-472.
　　[2]黄小静，陈涛，李晓红.EL15-2C型风向传感器现场故障排除实例分析[J].气象水文海洋仪器，2019（1）：68-71.
　　作者简介：魏明明（1985-），男，汉族，甘肃庆阳正宁人，本科，助理工程师，从事综合气象观测和预报服务业务工作。
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