新型自动气象站实习实训(修改)

1实习实训1电子技术基础1.1目的要求1.掌握数字万用表的基本使用方法。2.能够对基本的电子元器件进行识别和测试。3.了解DZZ4和DZZ5电源系统结构和原理，掌握电源系统的测试步骤。1.2学时4学时1.3预习内容1.电子技术基础。2.新型自动站电源结构。1.4设备与工具1.数字万用表。2.电阻、电容、电感、二极管、保险管。3.DZZ4和DZZ5新型自动站电源箱。1.5原理与说明1.基本概念电压：静电场中电荷在某一点所具有的势能，又称电势能，用符号U表示。单位：伏特（V）。电流：电荷的定向移动，电流的大小称为电流强度，用符号I表示。2单位：安培（A)。电阻：导体对电流的阻碍作用就叫该导体的电阻，用符号R表示。单位：欧姆（Ω）电功率：描述电做功快慢的物理量，也称为单位时间内电能所做的功。W=P*t（电功），P=U*I（电功率）电流、电压、电阻的关系：U=R*II=U/RR=U/I2.数字万用表是一种数字化新型测量仪表，输入阻抗高、测量对象和量程宽、读数显示准确直观。数字万用表可以测量交、直流电压、电流、电阻图1.1UT51型数字万用表等，有的还能测量电容、电感、晶体管参数、频率、温度等。图1.1为UT51型数字万用表外形，面板上部为液晶显示屏，显示屏左下方设有整机电源开关（POWER），按下为“开”，再按一下使其弹起为“关”。面板中央为测3量选择开关，使用时，转动旋钮至适当挡位即可。面板下部有4个插孔，分别是公共端插孔“COM”；测量电压、电阻和二极管插孔“VΩ”；测量较低电流插孔“A”；测量较高电流插孔“10A”。使用时，将黑表笔插入“COM”插孔，红表笔插入相应插孔。3.DZZ4型自动气象站电源供电采用交流供电系统，如图1.2所示，主要由空气开关、开关电源、防雷组件、蓄电池和充电保护模块等组成。供电单元的输入为AC220V。供电单元的输出有两组，均为DC12V，分别给主采集箱和各分采集箱进行供电。电源系统供电线路图如图1.3所示，交流输入端经过空气开关后，接入开关电源输入端，交流防雷模块与空气开关和开关电源输入端并联。开关电源通过转换输出三组直流电，一组（橙黑线）通过充电保护模块给电池充电，一组（红蓝）经过防雷器作为主采集器的检测电源，一组（棕黑）经过防雷器作为主采集器的供电电源。当空气开关断开时，电池通过橙黑两条线给主采集器供电。图1.2DZZ4电源箱4空气开关交流防雷模块开关电源直流防雷模块（检测）充电保护模块电池直流防雷模块（电池）蓝棕蓝棕蓝棕蓝棕棕蓝橙橙红红橙黑黑红蓝红蓝黑黑黑黑红红棕黑红蓝棕黑红蓝红蓝棕黑+-电源输出（主采集）电源输出（备用）交流输入接地接地接地接地+-+-+-+-+-+----+++++++-+-+-LNLNLN图1.3DZZ4电源系统供电线路图图1.4DZZ5电源结构4.DZZ5自动气象站的电源系统为交流供电电源系统，如图1.4所示，由四部分组成，分别是空气开关、防雷器、电源控制器和免维护电池。供电单元的输入为AC220V，输出电压为DC13.8V。电源模块负责将交流电转化为DC13.8V，供自动站所有设备工作。蓄电池为后备电源，当没有交流电输入时，保证自动站能够连续工作。电源系统供电线路图如图1.5所示，交流输入端经过空气开关后，一路接入电源控制器输入端，一路连接5空气开关，接入环形变压器的输入端，环形变压器降低交流电压后给能见度加热。电源控制器输出两组直流电，一组连接蓄电池，一组通过保险管和刀开关给主采集器供电，同时接入12V升24V模块，给能见度供电。空气开关断开时，蓄电池连接保险管和刀片开关给主采集器供电，通过12V升24V模块给能见度供电。图1.5DZZ5电源系统供电线路图1.6内容与步骤1.熟悉数字万用表结构和使用方法；2.对电阻进行色环识别，并用万用表测试其电阻值；序号色环识别值万用表测试值备注63.对电容器进行容量识别，并用万用表测试其电容容量值；序号元件标示值万用表测试值备注4.用万用表对二极管进行测试、并判断其好坏；序号正向显示反向显示好坏判断5.用万用表对保险管和直流刀开关的通断进行测试，记录下万用表是否蜂鸣；6.熟悉DZZ4/DZZ5自动气象站电源系统结构和原理；7.电源系统测试：连接相应的电源电缆线后，对系统进行上电。空气开关输入电压：U1=；开关电源输入电压：U2=；开关电源输出电压：U3=；蓄电池电压：U4=；DZZ5电源系统中能见度供电模块测试：能见度供电电压U5=;7能见度加热部分电压U6=。8.仪器整理①先断电（先关闭交流电、再关闭直流电），然后进行传感器等部件的拆卸及复位；②万用表、工具等摆放整齐；③检查工具是否完整，仪器设备是否完好。1.7注意事项（一）万用表使用注意事项：1．使用万用表测量时，必须正确选择参数档和量程档，同时应注意两支测量表笔的正、负极性；2．满量程时，仪表仅在最高位显示数字“1”无穷大，这时应选择更高的量程。如果无法预先估计被测电压或电流的大小，应先拨至最高量程挡测量一次，再视情况逐渐把量程减小到合适位置；3．测量中若需转换量程，必须在表笔离开电路后才能进行，否则选择开关转动产生的电弧易烧坏选择开关的触点，造成接触不良的事故；4．测量时，手指不要触及表笔金属部分和被测元器件；5．若显示屏上出现符号，表示电池电压低。万用表在低电压下工作，读数可能出错，为避免错误的读数，显示低电压符号时应及时更换电池；6．测量电阻时注意，用大量程测小电阻会出现“000”，无阻值；用小量程测大电阻会出现“1”无穷大；7．测量完毕，功能开关应置于交流电压最大量程档，以防下次测量时由于疏忽而损坏万用表。8（二）电源系统测试注意事项：1.连接电源电缆线之前，应检查系统是否断电；2.对系统进行上电时，应先开直流电，再开交流电；3.测试结束，系统断电时，要先关闭交流电，再关闭直流电。1.8课堂小结1.使用万用表测量时，必须正确选择参数档和量程档，同时应注意两支测量表笔的正、负极性。2.测量电压或电阻时，万用表与被测电路或电阻并联，测量电流时，与被测电路串联。3.DZZ4和DZZ5自动气象站电源系统交流电为220V左右，直流电为12-15V之间。DZZ5中能见度供电电压为24V直流电，能见度电加热部分供电电压为24V交流电。9实习实训2新型自动气象站的结构与原理2.1目的要求1.熟悉新型自动气象站各组成部分，了解其功能。2.熟悉主采集器电源接口、测量通道、通信接口及接线位置，能够对主采集器的供电电源正确测试并初步判断是否正常。3.能够将电源、分采集器、通信线缆、传感器与主采集器正确连接，能够根据主采集器的指示灯状态判断其工作是否正常。2.2学时2学时2.3预习内容1.新型自动气象站组成结构及各部分功能。2.主采集器电源接口、测量通道、通信接口及接线位置。2.4设备与工具1.DZZ4和DZZ5型新型自动气象站电源箱、主采集器、温湿度分采集器、地温分采集器、传感器等各一套。2.各种线缆，计算机。3.万用表、工具。2.5原理与说明1.新型自动气象站组成结构10图2.1DZZ5结构框图新型自动气象站分为四大部分：采集系统、传感器系统、通讯系统和供电系统。采集系统负责自动气象站所有数据的收集、存储及分析运算。传感器系统是根据不同的观测需要，配置不同的传感器，用以测量相应的11气象要素。通讯系统用以将采集核心处理后的数据，传输到计算机。分为有线通讯和无线通讯。供电系统用以提供整个自动气象站系统运行的电力供应。一般分为交流供电、太阳能供电和交流与太阳能供电并用的三种方式。结构框图如图2.1、2.2。图2.2DZZ4结构框图2.主采集器传感器通道WUSH-BH采集箱CAN总线气压雨量风向风速CF存储卡RS232系统调试本地通信电源输入WUSH-PD1电源箱电池交流电源输出交流220VWUSH-BTH温湿分采温度传感器湿度传感器风速传感器风向传感器雨量传感器气压传感器WUSH-PBF光纤通信盒终端计算机（用户自备）门开关光纤模块防雷模块空气开关12表2.1主采集器传感器通道传感器类型通道类型数量气温模拟（铂电阻）1湿度模拟（电压）1气压RS2321风向数字（7位格雷码）1风速数字（频率）1降水量数字（计数）1总辐射模拟（差分电压）1能见度RS485（无锡）RS232（华云）1蒸发量模拟（电流）1门开关数字（电平）13.主采集器的通信接口配置表2.2主采集器的通信接口配置4.主采集器的外界存储器配置13（1）1个CF卡；（2）2个USB端口。图2.3DZZ5主采集器实物图图2.4DZZ4主采集器实物图145.主采集器的指示灯配置（1）系统指示灯（秒闪）；（2）CF卡指示灯。6.主采集器的在线编程接口（1）RS232（2）RJ45。2.6内容与步骤1.复习新型自动气象站的电源系统，保证用电安全。2.认识新型自动气象站的结构，见图2.5，熟悉各部件名称及接线情况。熟悉各传感器连线插头位置及在主采集器上的通道。图2.5DZZ5、DZZ4主采集器实物图153.认识主采集器的外界存储器配置。4.连接传感器。5.连接主采集器与计算机，接通主采集器电源（先开直流电源，后开交流电），打开气象观测业务软件。6.找到正确位置，用万用表的直流电压20V档测量主采集器的供电电压U=伏。7.认识主采集器的指示灯配置，并能根据指示灯状况判断工作是否正常。8.关闭计算机，关闭采集器电源（先关闭交流电、再关闭直流电），然后进行传感器等部件的拆卸及复位；万用表、工具等摆放整齐；检查工具是否完整，仪器设备是否完好。9.主采集器维护（1）保持采集箱内清洁，不覆盖。（2）不随意搬动、开关电源和复位。（3）实时监控采集器状态灯：主采集器RUN灯是否为秒闪、CF卡在进行读写操作时是否会亮，分采集器的SYS灯和收发状态灯是否正常等。（4）每天定时对时，误差小于30秒。2.7注意事项1.DZZ5新型自动气象站的电源部分在主采集器箱，熟悉交流输入、输出位置，注意用电安全。2.安装、拆卸传感器时应在断电的条件下进行。3.测量时，注意选择正确的（电阻、电压及最大值）档位。2.8课堂小结161.新型自动气象站分为四大部分：采集系统、传感器系统、通讯系统和供电系统，采集系统是核心。2.分清各部分之间的通信或连接方式。3.对主采集器的供电电源正确测试。17实习实训3温湿度及地温分采集器、传感器安装、测试、维护，气压传感器安装、测试、维护。3.1目的要求1.熟悉温度、湿度、气压传感器测量原理及接线定义。2.熟悉温湿度、地温分采集器电源接口、测量通道、通信接口及接线位置，能够对分采集器的供电电源正确测试并初步判断是否正常。3.能够将温度、湿度传感器与温湿度分采集器正确连接，能够对温度、湿度传感器正确测试并估算温度、湿度值。4.能够将地温传感器与地温分采集器正确连接，能够对地温传感器正确测试并估算地温值。5.能够将气压传感器与主采集器正确连接及静压装置的安装，能够对气压传感器正确测试并初步判断是否正常。6.掌握对温度、湿度、气压传感器及分采集器的维护要求与方法。3.2学时4学时3.3预习内容1.温度、湿度、气压传感器测量原理及接线定义。2.温湿度、地温分采集器电源接口、测量通道、通信接口及接线位置。3.温度、湿度、气压传感器及分采集器的维护要求与方法。183.4设备与工具1.温度、地温、湿度、气压传感器各一个及相关电缆。2.DZZ4和DZZ5温湿度分采集器、地温分采集器。3.DZZ4和DZZ5主采集器、电源箱。4.万用表、工具。3.5原理与说明1.温度测量原理铂电阻传感器测量温度采用四线制法（见图3.1）。假定传感器的四根导线电阻为r，在2、3端接入标准电阻R0，和待测电阻Rt串联并形成回路。由恒流源提供电流I0，由于电压对导线的电阻值不敏感，所以I0=V1/Rt=V2/R0，即得出Rt=R0×V1/V2。根据铂电阻计算公式，换算出温度计算公式：t=A+B×Rt+C×Rt2其中A、B、C为常数，t为温度（℃），R0为标准电阻值100。测量2、3或1、4端电阻R1，测量1、2或3、4端电阻R2，Rt=R1-R2。铂电阻温度传感器在0℃的