自動氣象站被雷擊后的修復(fù)

   自動氣象站的科技含量高，氣象數(shù)據(jù)采集器、各種氣象要素傳感器，采用了各類高集成電子器件、大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路。自動氣象站的各類技術(shù)指標(biāo)，整機的穩(wěn)定性雖然都比較高，但自動氣象站的氣象數(shù)據(jù)采集器耐過壓、過流的能力也因之降低，對雷電侵襲的抵御能力也較弱，即使是幾公里以外的高空雷閃或?qū)Φ乩组W都有可能導(dǎo)致設(shè)備的損壞。根據(jù)統(tǒng)計，自動氣象站每年遭雷擊達數(shù)十次之多，雷擊故障一般都是在事先毫無征兆的情況下突然發(fā)生，常使人措手不及難以處置。本文就Ⅱ型自動氣象站（以下簡稱自動站）雷擊造成常見故障的維修過程，介紹排除雷擊故障過程中的分析思路，判斷故障所在部位的方法和排除故障具體步驟，僅供參考。

1   故障現(xiàn)象

    采集器每分鐘告警一次，氣壓數(shù)據(jù)不正常，其它數(shù)據(jù)正常。關(guān)斷采集器的電源，2分鐘后打開采集器的電源，采集器恢復(fù)正常，10分鐘后故障現(xiàn)象又出現(xiàn)。2小時后采集器連續(xù)告警所有數(shù)據(jù)都不正常，面板上的數(shù)碼顯示管暗淡，隨后采集器停止工作。

1.1   分析思路

    故障現(xiàn)象出現(xiàn)前30小時，有雷雨天氣，雷鳴電閃非常激烈，由此推斷自動站可能遭受了雷擊。根據(jù)自動站的組成及工作原理，可以得出結(jié)論：所有傳感器，電纜、接線盒、采集器遭受雷擊損壞后都會出現(xiàn)故障。

    根據(jù)自動站的工作原理可以知道，氣壓傳感器的工作電壓是12V，電源低于12V時氣壓傳感器就不能正常工作，采集器會每分鐘告警一次。電源低于10V時面板顯示暗淡，電源繼續(xù)下降時采集器就會停止工作，由此推斷可能是交直流穩(wěn)壓電源出現(xiàn)故障。

1.2   故障排除過程

    關(guān)斷采集器的電源，旋下采集器后面的直流電源插頭，拔掉交流電源插頭，直接采用市電，采集器顯示所有氣象要素數(shù)據(jù)正常。測量交直流穩(wěn)壓電源，直流輸出電壓只有8V左右（正常DC12V），交流輸出電壓0V（正?！?/span>AC220V）。由交直流穩(wěn)壓電源的電原理圖可知，市電～220V經(jīng)過變比為1:1的隔離變壓器T1次級輸出亦為～220V，分為兩路，一路經(jīng)輸入變壓器T2向交直流變換電路供電，同時為采集器提供＋12V。另一路通過插頭6X82向采集器提供AC220V。由于交直流電壓均不正常，由此看來很可能是交直流的共用通路出現(xiàn)問題。用數(shù)字式萬用表2KΩ電阻檔測量，發(fā)現(xiàn)隔離變壓器T1的次級斷路，更換隔離變壓器T1，交直流穩(wěn)壓電源恢復(fù)正常。

    隔離變壓器遭雷擊損壞后，采集器只能依靠蓄電池供電維持工作，由于蓄電池得不到充電電路補充，隨著時間的增加供電電壓逐漸降低，當(dāng)?shù)陀?/span>12V時就會出現(xiàn)上述故障。

2   故障現(xiàn)象

    遭雷擊后10CM地溫，讀數(shù)為－44℃左右（正常值應(yīng)為28.6℃）。 15CM地溫，讀數(shù)為－43℃左右（正常值應(yīng)為28.4℃）。

2.1   分析思路

    10CM、15CM地溫采集工作過程及系統(tǒng)組成如圖1所示：除了10CM、15CM地溫，其它氣象要素數(shù)據(jù)采集器顯示都正常，由此*可以斷定交直流穩(wěn)壓電源工作正常。由圖1可知，10CM、15CM地溫傳感器、電纜、接線盒、采集器四者的其中之一，出現(xiàn)問題就可以造成上述故障。

2.2   故障判斷及排除過程

    判斷采集器是否工作正?？刹扇∪缦路椒?，用筆記錄下深層地溫4組數(shù)據(jù)，關(guān)斷采集器的電源，旋下采集器后面的深層地溫、淺層地溫的電纜頭，然后將深層地溫的電纜頭旋入淺層地溫的電纜插座。打開采集器的電源，兩分鐘后淺層地溫4組數(shù)據(jù)與用筆記錄的深層地溫4組數(shù)據(jù)*相同，因此可以斷定采集器工作正常。

判斷電纜是否正常的方法是：關(guān)斷采集器的電源，旋下采集器后面的淺層地溫的電纜頭如圖2所示： 

     用數(shù)字式萬用表200Ω電阻檔測量電纜頭5、7和6、7 ，10、11和9、11，四組插頭阻值R都是無窮大，溫度28.6℃時的正常阻值應(yīng)為R=2RL + RT     =131.2Ω，式中RL為電纜每一芯的阻值， RT  為地溫傳感器的阻值。打開接線盒把XT2—6、XT2—7 和XT2—5、XT2—7、XT2—9、XT2—11和XT2—10、XT2—11、分別短路，測量電纜頭5、7，6、7，9、11，10、11四組插座的電阻值均21Ω左右，這說明電纜正常。

仔細檢查接線盒沒有發(fā)現(xiàn)短路、斷路、虛焊和損壞的現(xiàn)象，說明接線盒也是好的。

    用數(shù)字式萬用表200Ω電阻檔測量10CM、15CM地溫傳感器兩引線，發(fā)現(xiàn)不同顏色間的引線電阻值無窮大，正常阻值應(yīng)為110Ω左右，證明10CM、15CM地溫傳感器已經(jīng)處于開路狀態(tài)。 更換10CM、15CM地溫傳感器后，自動站恢復(fù)正常工作。

接線盒內(nèi)虛焊、線頭接觸不良，電纜5、6、7、9、10、11芯線開路也會出現(xiàn)上述故障現(xiàn)象。

3   故障現(xiàn)象

    采集器告警，面板所有的數(shù)碼顯示管、指示發(fā)光二極管都不亮。

3.1   分析思路

    面板顯示電路由通用可編程Inte18279芯片、譯碼電路74L138、驅(qū)動電路75452、顯示接口電路擴展8位輸出組成。

3.2   故障處理

    關(guān)斷采集器的電源，打開采集器上蓋板，取出顯示面板，仔細觀察發(fā)現(xiàn)，通用可編程Inte18279芯片有炸裂的痕跡，將其更換后，顯示面板局部恢復(fù)正常。但數(shù)碼顯示管、發(fā)光二極管亮度偏暗，zui后兩位數(shù)碼顯示管仍不亮。測量面板的電壓輸入端只有4.6 V，正常值5 V，斷開電壓輸入端連線，測量5 V穩(wěn)壓電源工作正常。用數(shù)字式萬用表20KΩ檔測量電壓輸入端，阻值1.8KΩ，正常阻值紅表筆接＋極，黑表筆接－極>20KΩ，黑表筆接＋極，紅表筆接－極>2.3KΩ，說明有輕微短路現(xiàn)象。譯碼芯片74L138工作電壓直接采用5 V，如果損壞可能造成上述故障。經(jīng)過測量發(fā)現(xiàn)74L138第8腳對地阻值1.8KΩ，正常阻值>2.3KΩ，由此斷定譯碼芯片74L138損壞。更換后顯示面板恢復(fù)正常。

    以上三例故障分別發(fā)生在交直流穩(wěn)壓電源、傳感器、采集器。故障的排除過程，首先是根據(jù)系統(tǒng)的組成及工作原理，對故障現(xiàn)象進行仔細分析，由表及里、從簡到繁。由外圍逐步縮小故障可能存在的范圍，然后采取由淺入深的思路進行檢查，也就是1：用眼睛觀察元器件是否有損壞、變形、變色的現(xiàn)象。2：嗅是否有燒焦的味道。3：不帶電測量靜態(tài)電阻，判斷是否有短路、開路現(xiàn)象。4：帶電測量各個測試點的直流電壓、波形是否正常。zui終判斷出故障可能發(fā)生的部位，加以排除。