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CAWS600B气象站电源控制系统应用解析 摘要：随着大气监测自动化系统建设全面建设完成，越来越多的自动气象站投入了业务运行，占据了国内近8成CAWS600B型自动气象站维护保障工作成为气象技术装备工作的新问题。此类型自动气象站的故障很大一部分是由于电源控制系统造成的，为方便同行更好的做好气象技术装备保障工作，对CAWS600B型自动气象站的电源控制系统原理进行了详细的应用解析，并重点分析了几种常见典型故障及处理方法，可为气象装备技术保障人员提供参考依据。 随着大气监测自动化系统建设全面建设完成，越来越多的自动气象站投入了业务运行，目前气象系统业务用自动气象站，很大一部分是CAWS600B型自动气象站，该型自动气象站投入业务运行已近10年时间，运行比较稳定，出现的故障很大一部分是由它的电源控制系统造成的。因此本文结合多年来的实践经验介绍一下CAWS600B型自动气象站电源控制系统的工作原理及典型故障分析。 1 CAWS-DY01电路原理 ??? CAWS600B的电源供电系统为CAWS-DY01模块。它的主要组成部分是单片机PIC16C711-041／P模块，通过LM集成稳压器件和场效应管组成了一个智能控制电源。它的电路原理图如图1所示，由于CAWS600B型自动气象站采用市电220 V供电，通过电源系统供电模块DY01对变压后的交流电进行整流稳压，并对12 V蓄电池进行直流充电。该电源系统单片机PIC16C711-041／P模块的智能功能可以随时监测蓄电池的能量存储状况，并自动控制是否对蓄电池进行充电，这样可以解决蓄电池的电量虚满问题。同时也可以通过整流稳压电路直接对采集器DT50单元和传感器进行供电。它主要由整流滤波系统、智能控制系统、充放电系统和供电检测系统四部分组成。 ??? (1)整流滤波系统工作流程 CAWS600B自动气象站主要由CAWS-DY01模块供电，CAWS-DY01模块对交流220 V市电供进行转化。如图1左上端所示，CAWS-DY01模块对值班室来的220 V交流市电通过交流变压器T1变压可变换成(16～18 V)AC电压，然后经过电桥BD1和C5全波整流电路对18 V交流电进行整流和滤波，可将交流电变换成20 V左右的直流电。到此时，220 V交流市电变成有轻微脉动的不稳定直流电。通过用万用表直流电压档可测得此时电压在18～22 V直流之间浮动。此时的大容量电解电容C5起到储能稳压的作用，从C5出来的脉动直流电流经如图1所示的A点对直流输出电路单元、电池充电电路单元、中央控制电路单元供电。也可以说是直流电供电点。??? (2)智能控制系统电路原理。智能控制系统主要由单片机PIC16C711-041／P模块组成。智能控制系统供电主要由两部分电路构成：经由A点的20 V左右的脉动直流电经U6三端稳压集成电器LM7809稳压后输出9 V直流电，到如图1所示B点位置。第二部分智能控制系统供电电路是电池直接提供的12 V直流电，如图1中E点为蓄电池正极，蓄电池所供的直流电经二极管D7输出12 V左右直流电到B点；两路电路会合后由于电压差蓄电池的供电电压高于电路1部分的供电电压，此时根据二极管的单向导通法则，可以确定此时由蓄电池对单片机PIC16C711-041／P模块进行供电。所以正常情况下，采集器供电系统主要是由蓄电池对DT50采集单元供电。若蓄电池过度使用或者损坏导致蓄电池供电电压过低，低于10 V后，此时则由通过整流滤波系统将市电220 V整流变压后由A点对系统进行直流供电，此时到达B点的8 V直流电经三端稳压集成电路LM7805稳压和滤波电容C4滤波后输出稳定地5 V直流电对给控制单元单片机PIC16C711-041／P模块供电。 (3)充电及稳压输出电路??? 单片机PIC16C711-041／P模块为带模／数转换器的8位微控制器。当输于电压在其门限值附近时，CMOS输入缓冲器将吸收电流，根据这个原理，蓄电池电压经通过电位调制器W1调控，到达单片机模块的第18脚，这时可以将其看作为控制电路充电的门限电压，当此时电压不大于2．2 V时，CMOS输入缓冲器将启动单片机内部程序对电池进行充电，直到电池电压升至3．8 V左右，此时充电电路关闭充电过程结束。同理，当电池电压大于或等于3．8 V时，电池放电，则此时电压慢慢减小，直至2．2 V时，放电过程结束，此时充电电路则重新启动对电池进行充电。整个充电电路主要由如图1右下角的三极管Q2、场效应管Q4(原理同Q5，Q6)和可调节3端正电压稳压器U3，R20组成。可调节3端正电压稳压器U3( HYPERLINK /ex/t.php?cid=1xh=LM317 \o 3 端子 1.5A 可调节正电压稳压器 \t _blank LM317