一次EL-15-2C型風向傳感器故障排除分析

魏明明 陳偉山 孔海洋

摘?要：文章針對EL-15-2C型風向傳感器格雷碼故障造成風向數(shù)據(jù)錯誤的故障現(xiàn)象為例，通過從線纜、供電、線路、傳感器四方面逐步進行詳細排查，準確的找出故障點，為其它臺站業(yè)務人員提高自動站維護保障能力提供借鑒。

關鍵詞：故障處理;格雷碼;自動氣象站;采集器

EL-15-2C型風向傳感器是一種常用的測風傳感器，它的優(yōu)點有提高了數(shù)字電路的穩(wěn)定性.，儀器敏感元件在惡劣環(huán)境影響較小.傳感器輸入和輸出均采用瞬變抑制二極管進行過載保護等。其采用了七位格雷碼輸出的原理，同時也增大的故障排除的難度，本文根據(jù)一次由傳感器自身風向碼盤第一位損壞造成的風向數(shù)據(jù)故障為例，通過對線纜、電源和傳感器數(shù)據(jù)檢測逐一排查，最終確定故障點，排除故障，為其他維修保障人員提供借鑒，提高同類問題的處理效率。

1 風向傳感器原理

EL-15-2C型風向傳感器使用單葉式低慣性輕金屬做風向標，風向標部件隨風旋轉，帶動轉軸下端的風向碼盤，碼盤按7位格雷碼盤進行光電掃描，線纜采用一根12芯的電纜線進行連接，其中供電端電壓為DC（5±0.5）V，信號端采用高電平（大于3.5V）代表1，低電平（小于1V）代表0，輸出對應風向的七位格雷碼，得出相應的風向值。

2 故障現(xiàn)象

通過對九水東路區(qū)域站2019-06-11至2019-07-21的小時風向數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)風向數(shù)據(jù)不能全面覆蓋風向玫瑰圖，風向數(shù)據(jù)成條狀分布，故懷疑風向傳感器存在故障。

3 故障排除

3.1 線纜外觀檢查

DZZ3型自動氣象站風向傳感器安裝于10m風桿頂端，故需要先目測風向傳感器連接線是否有脫落/老化/粘黏等情況，通過目測此站傳感器連接線無此情況。

3.2 供電系統(tǒng)檢查

DZZ3型自動氣象站由太陽板及蓄電池供電系統(tǒng)供電，本站在此時間內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸正常，可判斷采集器端供電無異常，隨后現(xiàn)場檢測采集器供電端電壓為13.0V，故可排除采集器端供電異常。隨后檢測傳感器供電端電壓，即采集器風向供電接口，經(jīng)過測量風向供電電壓為+5.1V，傳感器供電端正常。由此判斷出，風向傳感器供電端無異常。

3.3 風向供電線路檢查

經(jīng)過前面步驟檢測后，檢測采集器端已無法判斷故障風向故障原因，需要傾倒風桿進行進一步檢測。首先傾倒風桿，此步驟需注意傾倒風桿時，由于風向及風速傳感器安裝在風桿頂端，需保證風桿傾倒方向10m內(nèi)無異物影響且無樹枝等雜物碰觸傳感器。傾倒風桿后，將風向航空插頭處擰下，將采集器端連線全部短路連接于一處，在航空插頭端，使用萬用表蜂鳴器檔，分別檢測風向連接線是否存在斷路/短路現(xiàn)象。經(jīng)過檢測，此風向連接線線路均正常。

3.4 風向傳感器數(shù)據(jù)檢測

使用采集器端DB9測試接口連接電腦檢測風向數(shù)據(jù)。首先設置電腦端超級終端軟件，通過USB轉RS232連接線，連接采集器，軟件測試正常后，采集器供電，待采集器正常啟動后，在超級終端輸入框內(nèi)輸入ps，kill weather 893（此命令將刪除采集器輸出工作模式，使采集器進入調(diào)試模式），隨后在軟件內(nèi)輸入/tmp/weather-wd命令，采集器進入風向數(shù)據(jù)采樣值輸出模式，隨后緩慢轉動風向傳感器，檢查采集器輸出風向傳感器采樣值，風向采樣值如下表所示：

隨后對照風向格雷碼對應表，發(fā)現(xiàn)風向采樣值格雷碼第一位輸出均為低電平（小于1V）采樣值數(shù)據(jù)均為0，故有此得出結論風向傳感器格雷碼第一位存在故障，因此斷開采集器電源，更換風向傳感器。

4 結語

本次故障由傳感器自身風向碼盤第一位損壞，造成風向小時數(shù)據(jù)累計玫瑰圖成明顯條狀分布，中間數(shù)據(jù)值缺測，此問題需要長時間觀測才能發(fā)現(xiàn)，在實際維護過程中較難發(fā)現(xiàn)。根據(jù)風傳感器安裝環(huán)境和高度、以及原理復雜、維修困難的問題，所以要求業(yè)務人員要利用業(yè)務軟件加強觀測，及時發(fā)現(xiàn)問題;定期巡視儀器，觀察線纜有無破損;太陽能供電指示燈是否正常;注意觀察風向、風速傳感器軸承是否轉動平穩(wěn)靈活，是否跟實際目測風向、風速差異過大;定期標校風傳感器，檢查風向傳感器指針是否朝北。以期能減少故障率，保障設備正常運行和數(shù)據(jù)的準確率。

參考文獻：

[1]楊濤，陳濤，鄭亮.EL15-2C型風向傳感器現(xiàn)場故障分析方法研究[J].成都信息工程大學學報，2016（5）：469-472.

[2]黃小靜，陳濤，李曉紅.EL15-2C型風向傳感器現(xiàn)場故障排除實例分析[J].氣象水文海洋儀器，2019（1）：68-71.

作者簡介：魏明明（1985-），男，漢族，甘肅慶陽正寧人，本科，助理工程師，從事綜合氣象觀測和預報服務業(yè)務工作。