自动遥测仪采集器受雷电影响故障分析

李荣民

（山西省气象局 大气探测技术保障中心，山西 太原 030002）

0 引言

每到雷雨季节，气象站自动采集器受雷电影响，故障时有发生，主要表现为：①采集器LCD液晶显示屏无法显示正常数据；②采集器与计算机无法通信；③系统电源电流表指针打表。这几类典型故障占到了采集器所发生故障的80%左右。为此，笔者结合多年的实践经验，基于我国气象部门普遍使用的DYYZⅡB型自动地面综合有线遥测仪（即自动气象站的采集器），针对雷电对自动站采集器设备造成的影响，总结了故障现场检查、分析、排除方法与大家共享，以提高采集器故障的排除时效。

1 采集器LCD液晶显示屏无法显示正常数据

1.1 故障现象

采集器受雷电影响，自动站数据显示屏LCD只显示8个黑色小方块，正常数据无法显示；计算机自动站监控软件上也无报文数据显示；所有显示操作按键不起作用。

1.2 故障分析

采集器受雷电影响出现上述故障，在更换了LCD显示屏后，故障依旧，于是对此故障做进一步的分析：LCD显示器的基本原理是通过与按键的配合使用，读取采集器内存储的各数据值，并实时刷新瞬时数据。图1是LCD显示的基本原理图。从原理图分析可知，74HC373集成块N4是地址控制总线的执行者，它是一个8D三态锁存器（原理如图2所示），当三态允许控制端OE为低电平时，Q1～Q8为正常逻辑状态可用来驱动负载或总线；当OE为高电平时，Q1～Q8呈高阻，既不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。当锁存允许端LE为高电平时，Q随数据D而变；当LE为低电平时，Q被锁存在已建立的数据电平。

74HC373集成块N4的Q1～Q8端，即三态锁存输出，直接与数据总线连接。N4的损坏会使整机总线控制受到影响，破坏了正常逻辑状态，则到总线的各数字信号及采集器LCD显示屏上的数字信号也受到影响，使得N14（HK1265）数据存储器无法正常存储数据，CPU输出的信号数据无法正常显示，最终使得显示部分出现故障，各要素无法显示，即出现上述故障现象。

图1 LCD显示基本原理图

图2 74HC373原理图

1.3 故障处理

我们在多次处理此故障时，更换N4集成块74HC373，故障即可排除。而对于焊接在数字电路板上的集成块，可采取应急处理方法：只将其集成块剪下，管脚留在电路板上，再将新的74HC373焊接在留下的管脚上即可。

2 采集器与计算机无法通信

2.1 故障现象

受雷电影响，计算机自动站监控软件无法显示各气象要素值。重启后则显示打开自动站失败，表明采集器与计算机无法通信。

2.2 故障分析

在受到雷电影响时，造成此故障最可能的原因一是计算机的COM口被雷电击坏，二是采集器的通信部分出现故障。首先，更换备份计算机，打开自动站监控软件后正常，则故障排除；若故障依旧，则计算机COM口损坏的原因被排除，于是重点检查采集器通信部分。图3为采集器通信原理图。从图3中可知，N21集成块MAX202是负责与计算机通信的，它是一块单电源双RS－232发送／接收器集成电路芯片，由于RS－232标准定义的逻辑电平（EIA电平）与TTL电路的电平不匹配，所以RS－232与TTL电路接口时需要进行逻辑电平与TTL电平间的转换。因此，从CPU10，11脚输出的各数据信号，输入到N21集成块MAX202上的11，12脚上，经逻辑电平转换，由13，14脚输出，经232数据通信串口线到计算机自动站监控上，显示出实时的各气象要素的报文数据。当出现采集器和计算机无法通信时，对于采集器来说，首先怀疑MAX202损坏，因为在实践中发现MAX202集成块易受到感应雷的影响而损坏。

图3 采集器通信原理图

2.3 故障排除

通过以上分析，更换N21集成块MAX202后，故障排除。该集成块是直接插在集成块底座上的，相对来说更换起来较方便。

3 系统电源电流表指针打表

3.1 故障现象

采集器LCD背景灯不亮，无数据显示。检查采集器电源线连接完好；查看系统电源电流表指针打表，电流已大于500mA，正常电流值应在200mA。

3.2 故障分析

从故障现象上看，很明显，是整个自动站系统有短路故障。这时首先需要排除各传感器和信号线，检查这部分是否有短路故障，方法是旋下采集器后面的两根信号线，若故障依旧，说明采集器外围器件正常，此时可判定短路故障在采集器内。短路电流达到电流表所能指示的最大值，说明短路故障很可能在自动站的供电部分。

图4为采集器供电原理简图。由图4可知，15V供电电压经采集器电源开关K1加到采集器模拟板J1插座上，经T1防雷管、C1滤波后通过保险管，一路给风传感器供电；另一路经DC／DC模块产生±12V电压给采集器电路板供电。当受到雷电影响，造成短路，首先怀疑防雷二极管T1以及C1，C5等几个电解滤波电容，它们易受雷电影响被击穿，致使12V供电电源直接与地短路，从而造成短路，致使系统电源电流表指针打表，电流大于500mA。用万用表测试这几个元器件，结果T1防雷管两端电阻值已接近0。

图4 采集器供电原理简图

3.3 故障排除

剪断T1防雷管，加电后，首先看到采集器LED背景灯点亮，电源电流表指针在200mA，属正常。数据显示也正常，即故障排除。在此需要指出的是，短路是一种较危险的故障，容易损坏自动站器件，特别是系统电源设备。当发生短路故障时，首先需要判定故障的部位，通过认真分析故障现象，进行处理，不要长时间或频繁开机以免故障扩大化，烧毁其他元器件。

4 结语

采集器受雷电影响的故障，在实际工作中多次遇到过，本文通过这几类故障的分析与排除，使读者进一步了解和认识雷电影响自动站采集器所表现出来的几种故障现象，希望在提高排除故障的时效上起到一定的帮助作用。

［1］ 李黄.自动气象站实用手册［M］.北京：气象出版社，2007.