CAWS600B氣象站電源控制系統(tǒng)應(yīng)用解析

摘要：隨著大氣監(jiān)測自動化系統(tǒng)建設(shè)全面建設(shè)完成，越來越多的自動氣象站投入了業(yè)務(wù)運行，占據(jù)了國內(nèi)近8成CAWS600B型自動氣象站維護(hù)保障工作成為氣象技術(shù)裝備工作的新問題。此類型自動氣象站的故障很大一部分是由于電源控制系統(tǒng)造成的，為方便同行更好的做好氣象技術(shù)裝備保障工作，對CAWS600B型自動氣象站的電源控制系統(tǒng)原理進(jìn)行了詳細(xì)的應(yīng)用解析，并重點分析了幾種常見典型故障及處理方法，可為氣象裝備技術(shù)保障人員提供參考依據(jù)。
關(guān)鍵詞：自動氣象站；電源控制系統(tǒng)；應(yīng)用解析；CAWS600B

隨著大氣監(jiān)測自動化系統(tǒng)建設(shè)全面建設(shè)完成，越來越多的自動氣象站投入了業(yè)務(wù)運行，目前氣象系統(tǒng)業(yè)務(wù)用自動氣象站，很大一部分是CAWS600B型自動氣象站，該型自動氣象站投入業(yè)務(wù)運行已近10年時間，運行比較穩(wěn)定，出現(xiàn)的故障很大一部分是由它的電源控制系統(tǒng)造成的。因此本文結(jié)合多年來的實踐經(jīng)驗介紹一下CAWS600B型自動氣象站電源控制系統(tǒng)的工作原理及典型故障分析。

1 CAWS-DY01電路原理
CAWS600B的電源供電系統(tǒng)為CAWS-DY01模塊。它的主要組成部分是單片機(jī)PIC16C711-041／P模塊，通過LM集成穩(wěn)壓器件和場效應(yīng)管組成了一個智能控制電源。它的電路原理圖如圖1所示，由于CAWS600B型自動氣象站采用市電220 V供電，通過電源系統(tǒng)供電模塊DY01對變壓后的交流電進(jìn)行整流穩(wěn)壓，并對12 V蓄電池進(jìn)行直流充電。該電源系統(tǒng)單片機(jī)PIC16C711-041／P模塊的智能功能可以隨時監(jiān)測蓄電池的能量存儲狀況，并自動控制是否對蓄電池進(jìn)行充電，這樣可以解決蓄電池的電量虛滿問題。同時也可以通過整流穩(wěn)壓電路直接對采集器DT50單元和傳感器進(jìn)行供電。它主要由整流濾波系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、充放電系統(tǒng)和供電檢測系統(tǒng)四部分組成。

(1)整流濾波系統(tǒng)工作流程。CAWS600B自動氣象站主要由CAWS-DY01模塊供電，CAWS-DY01模塊對交流220 V市電供進(jìn)行轉(zhuǎn)化。如圖1左上端所示，CAWS-DY01模塊對值班室來的220 V交流市電通過交流變壓器T1變壓可變換成(16～18 V)AC電壓，然后經(jīng)過電橋BD1和C5全波整流電路對18 V交流電進(jìn)行整流和濾波，可將交流電變換成20 V左右的直流電。到此時，220 V交流市電變成有輕微脈動的不穩(wěn)定直流電。通過用萬用表直流電壓檔可測得此時電壓在18～22 V直流之間浮動。此時的大容量電解電容C5起到儲能穩(wěn)壓的作用，從C5出來的脈動直流電流經(jīng)如圖1所示的A點對直流輸出電路單元、電池充電電路單元、中央控制電路單元供電。也可以說是直流電供電點。
(2)智能控制系統(tǒng)電路原理。智能控制系統(tǒng)主要由單片機(jī)PIC16C711-041／P模塊組成。智能控制系統(tǒng)供電主要由兩部分電路構(gòu)成：經(jīng)由A點的20 V左右的脈動直流電經(jīng)U6三端穩(wěn)壓集成電器LM7809穩(wěn)壓后輸出9 V直流電，到如圖1所示B點位置。第二部分智能控制系統(tǒng)供電電路是電池直接提供的12 V直流電，如圖1中E點為蓄電池正極，蓄電池所供的直流電經(jīng)二極管D7輸出12 V左右直流電到B點；兩路電路會合后由于電壓差蓄電池的供電電壓高于電路1部分的供電電壓，此時根據(jù)二極管的單向?qū)ǚ▌t，可以確定此時由蓄電池對單片機(jī)PIC16C711-041／P模塊進(jìn)行供電。所以正常情況下，采集器供電系統(tǒng)主要是由蓄電池對DT50采集單元供電。若蓄電池過度使用或者損壞導(dǎo)致蓄電池供電電壓過低，低于10 V后，此時則由通過整流濾波系統(tǒng)將市電220 V整流變壓后由A點對系統(tǒng)進(jìn)行直流供電，此時到達(dá)B點的8 V直流電經(jīng)三端穩(wěn)壓集成電路LM7805穩(wěn)壓和濾波電容C4濾波后輸出穩(wěn)定地5 V直流電對給控制單元單片機(jī)PIC16C711-041／P模塊供電。