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據錯誤的故障現象為例，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，它的優點有提高了數字電路的穩定性.，儀器敏感元件在惡劣環境影響較小.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，本文根據一次由傳感器自身風向碼盤第一位損壞造成的風向數據故障為例，通過對線纜、電源和傳感器數據檢測逐一排查，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 故障現象

通過對九水東路區域站2019-06-11至2019-07-21的小時風向數據進行分析，發現風向數據不能全面覆蓋風向玫瑰圖，風向數據成條狀分布，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 供電系統檢查

DZZ3型自動氣象站由太陽板及蓄電池供電系統供電，本站在此時間內數據傳輸正常，可判斷采集器端供電無異常，隨后現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/短路現象。經過檢測，此風向連接線線路均正常。

3.4 風向傳感器數據檢測

使用采集器端DB9測試接口連接電腦檢測風向數據。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，使采集器進入調試模式），隨后在軟件內輸入/tmp/weather-wd命令，采集器進入風向數據采樣值輸出模式，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，發現風向采樣值格雷碼第一位輸出均為低電平（小于1V）采樣值數據均為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，造成風向小時數據累計玫瑰圖成明顯條狀分布，中間數據值缺測，此問題需要長時間觀測才能發現，在實際維護過程中較難發現。根據風傳感器安裝環境和高度、以及原理復雜、維修困難的問題，所以要求業務人員要利用業務軟件加強觀測，及時發現問題;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據的準確率。

參考文獻：

[1]楊濤，陳濤，鄭亮.EL15-2C型風向傳感器現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務工作。