滨州市不同型号气压传感器互通性研究

2022-07-14于男洋

科技与创新 2022年13期

于男洋，王峰

（滨州市气象局，山东滨州 256600）

滨州市自2002 年建立自动气象站以来，第一代自动气象站北京华创升达公司生产的CAWS600 系列仍作为备份站在使用，随着第一代自动气象站使用的设备逐渐停产，其相应的设备气压传感器已经停产。到目前为止，滨州市所辖台站使用的自动气象站有CAWS600、DZZ4、DZZ5 三种型号，气压传感器有PTB210、PTB220、PTB330、DYC1 四种型号，众多型号的气压传感器给备份造成了很大的麻烦。

气压传感器型号较多且价格昂贵，对PTB210、PTB220、PTB330、DYC1 四种不同型号的气压传感器的差异性进行研究，解决在不同型号自动站中不同型号气压传感器的互换通用问题，不仅能节约成本、避免设备的浪费，还能为日后气压传感器的库存备份和维护保障提供技术支持。

1 采集器气压端口类型及通讯配置

数据采集器是自动气象站的核心，其硬件部分主要包括高性能嵌入式处理器、高精度A/D 电路、大容量程序和数据存储器、传感器接口、通信接口、CAN总线接口、高精度实时时钟电路、外接存储器接口、以太网接口等，其主要功能是将传感器所测得的各种电信号进行获取、处理，并计算出相应的工程量，按照一定的格式存储。不同型号采集器，其配置不同。

不同型号自动气象站其采集器气压端口类型及通讯配置如表1 所示。

表1 不同型号自动气象站其采集器气压端口类型及通讯配置

2 气压传感器工作原理及传输方式

2.1 气压传感器工作原理

PTB 系列气压传感器是芬兰维萨拉公司采用硅电容式绝对压力敏感元件，当硅膜盒外界大气压力发生变化时，硅膜盒的弹性膜片随之发生弹性形变而引起硅膜盒平行电容器电容量的改变，通过测得电容量来测量大气压力。

PTB220 气压传感器是自身带有微处理器，能够对压力线性和温度进行补偿，既可以作为自动气象站系统的一部分，也可以自身单独使用直接输出测量的大气压值。

2.2 气压传感器传输方式

目前滨州市所有自动气象站使用的气压传感器全部是芬兰维萨拉公司生产的PTB 系列的传感器，主要有PTB210、PTB220、PTB330 及DYC1 四种型号，这四种型号的气压传感器工作原理本质相同，传感器其信号输出方式包括RS232 串行输出、TTL 电平输出、模拟（电压、电流）输出、脉冲输出。

PTB210 气压传感器分为Analog（模拟信号）和Serial（串行数字信号）2 种型号，根据实际使用需求选购对应型号即可。DZZ5 新型自动站中所采用的PTB210 为RS232C 串行数字信号输出。

PTB220/PTB330/DYC1 气压传感器可单独输出串行数字信号，也可同时输出模拟信号。用于CAWS600型自动站时采用ANALOG（模拟）信号输出，0～5 VDC对应500～1 100 hPa 气压值。用于新型自动站时，采用串行数字信号输出，其串口电气引脚定义如表2所示。

表2 PTB220/PTB330/DYC1（DB9）针脚定义

3 气压传感器通用性参数设置

3.1 通讯连接

将气压传感器的信号输出、供电分别与计算串口、稳压电源相连接，连线如图1 所示[1]。

图1 RS232 串口通信电缆连线图

3.2 通讯设置

首先，打开串口软件，选择电脑上与传感器相连的串口号。

然后，根据不同的购置厂家，按表3 设置通讯参数。

表3 端口通讯参数

最后，接通气压计电源。串口软件显示窗口中会显示“PTB220/版本号”的信息及“＞”提示符，说明气压计与电脑通信成功。若先接通气压计电源，后打开超级终端通讯口，则无此显示信息。

3.3 PTB210 气压传感器通用设置

目前购置的PTB210 型气压传感器的备件因输出为串行数字信号，无法应用至CAWS600。该型传感器的读取气压指令为“.P”，读取气压是固化的指令无法自定义修改，只能适用于DZZ5 型自动气象站，在不修改采集器主程序的情况下无法应用至DZZ4。

3.4 PTB220 气压传感器通用设置

PTB220 气压传感器可单独输出串行数字信号，也可同时输出模拟信号，由气压传感器内部的跳线连接器“X15”和双列直插式开关“S1”实现输出信号的控制，如图2 所示[2]。跳线连接器“X15”对PTB220 气压传感器的串行数字信号进行配置，可以选择RS232C（RX，TX）或者TTL levels。双列直插式开关“S1”控制输出模式，通常SW1 至SW8 均处于OFF 状态。当SW3 处于“ON”的位置时，允许有模拟信号输出。当SW8 为“ON”时，气压传感器将载入出厂通讯设置（9 600、E、7、1、F），当处于“OFF”时，出厂通讯设置关闭，用户自定义通讯设置起效。