CN102589750A - 自动气象站温度传感器的故障检测结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自动气象站温度传感器的故障检测结构，其包括温度传感器；温度传感器的一个激励线通过电阻接地，温度传感器的另一个激励线与外部激励源的一端电连接；电阻的两端设有第二电压测量模块，温度传感器的信号线与第三电压测量模块相连，温度传感器的激励线与第一电压测量模块相连，第一电压测量模块、第二电压测量模块及第三电压测量模块的输出端与控制器的输入端相连，控制器的输出端与输出指示模块相连；控制器对第一电压测量模块、第二电压测量模块及第三电压测量模块输入相应的电压信号比较处理后，通过输出指示模块输出相应的故障检测结果。本发明结构简单，安装使用方便，检测定位精确，提高运行保障能力，安全可靠。

Description

自动气象站温度传感器的故障检测结构
技术领域
本发明涉及一种故障检测结构，尤其是一种自动气象站温度传感器的故障检测结构，属于自动气象站自动检测的技术领域。
背景技术
温度传感器是自动气象站用于检测温度信号必用的设备；在温度传感器的安装使用过程中，容易发生各种故障。当温度传感器出现故障时，在自动气象站内不能够及时有效发现相应的故障，影响自动气象站的运行保障能力。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种自动气象站温度传感器的故障检测结构，其结构简单，安装使用方便，检测定位精确，提高运行保障能力，安全可靠。
按照本发明提供的技术方案，所述自动气象站温度传感器的故障检测结构，包括温度传感器，所述温度传感器具有激励线及信号线；所述温度传感器的一个激励线通过电阻接地，温度传感器的另一个激励线与外部激励源的一端电连接，外部激励源的另一端接地；所述电阻的两端设有用于测量电阻两端电压的第二电压测量模块，温度传感器的信号线与第三电压测量模块相连，温度传感器的激励线与第一电压测量模块相连，所述第一电压测量模块、第二电压测量模块及第三电压测量模块的输出端与控制器的输入端相连，所述控制器的输出端与输出指示模块相连；控制器对第一电压测量模块、第二电压测量模块及第三电压测量模块输入相应的电压信号比较处理后，通过输出指示模块输出相应的故障检测结果。
所述外部激励源采用恒流源。所述外部激励源为1mA的恒流源。
所述第一电压测量模块、第二电压测量模块及第三电压测量模块分别通过第一AD转换模块、第二AD转换模块及第三AD转换模块与控制器的输入端相连。
所述控制器采用PC机、单片机、ARM、DSP或FPGA。
所述温度传感器包括Pt100。
所述第二电压测量模块及第三电压测量模块测量输出的电压为0V，且第一电压测量模块输出的电压为外部激励源的最大电压时，控制器通过输出指示模块输出传感器未连接或激励未连接信号。
所述第三电压测量模块测量输出电压为0V，且第一电压测量模块、第二电压测量模块测量输出电压大于0V且小于外部激励源的最大电压时，控制器通过输出指示模块输出传感器信号线未连接信号。
所述第一电压测量模块及第三电压测量模块间测量输出电压为外部激励源的最大电压，且第二电压测量模块测量输出电压为0V时，控制器通过输出指示模块输出铂丝断裂信号。
所述第一电压测量模块及第三电压测量模块间测量输出电压为外部激励源的最大电压，且第二电压测量模块测量输出电压大于0V且小于外部激励源的最大电压时，控制器通过输出指示模块输出传感器阻值过大信号。
本发明的优点：外部激励源通过电阻与温度传感器构成激励回路，通过第一电压测量模块、第二电压测量模块及第三电压测量模块测量相应的电压值，并将相应的电压值输入到控制器内；控制器对相应的电压值进行比较分析处理后，通过输出指示模块输出相应的温度传感器故障检测结果，便于维护人员进行维护修理，结构简单，安装使用方便，检测定位精确，提高运行保障能力，安全可靠。
附图说明
图1为本发明的连接原理图。
图2为本发明的连接框图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1～图2所示：本发明包括激励线1、温度传感器2、信号线3、第一电压测量模块4、外部激励源5、第二电压测量模块6、第三电压测量模块7、第一AD转换模块8、第二AD转换模块9、第三AD转换模块10、控制器11及输出指示模块12。
如图1所示：所述温度传感器2采用Pt100，所述Pt100是铂热电阻，它的阻值会随着温度的变化而改变。温度传感器2具有激励线1及信号线3，所述激励线2与信号线3均为两根。温度传感器2的一个激励线1通过电阻R接地，另一个激励线1与外部激励源5的一端相连，外部激励源5的另一端接地，从而外部激励源5与温度传感器2及电阻R形成一个激励回路，通过测量回路内的电压分布情况，来确定温度传感器2的故障检测结果。所述外部激励源5采用1mA的恒流源，外部激励源5既能保证对激励回路产生作用，又不能对温度传感器的输出产生干扰。电阻R的两端并联有第二电压测量模块6，第二电压测量模块6检测电阻R两端的电压值。温度传感器2的信号线3与第三电压测量模块7相连，温度传感器2的激励线1两端与第一电压测量模块4相连，第一电压测量模块4、第二电压测量模块6及第三电压测量模块7可以采用电压表或者其他电压测量电路。
如图2所示：为了能够对温度传感器2的故障进行判断分析，第一电压测量模块4通过第一AD转换模块8与控制器11的输入端相连，第二电压测量模块6通过第二AD转换模块9与控制器11的输入端相连，第三电压测量模块7通过第三AD转换模块10与控制器11的输入端相连，控制器11的输出端与输出指示模块12相连。控制器11可以采用PC机(计算机)、单片机、ARM(Advanced RISC Machines)、DSP(Digital SignalProcessor)、FPGA(Field Programmable Gate Array)或其他微处理器。第一电压测量模块4、第二电压测量模块6及第三电压测量模块7可以将测量得到的电压值无线发送到控制器11内，控制器11可以将相应分析处理的结果无线发送到远端的服务器，从而实现整个故障检测系统的无线传输及远程监测。输出指示模块12可以采用指示灯指示输出，也可以采用相应的文字输出表示。
如图1和图2所示：使用时，第一电压测量模块4、第二电压测量模块6及第三电压测量模块7将测量得到的电压值输入到控制器11内。当第二电压测量模块6及第三电压测量模块7测量输出的电压为0V，且第一电压测量模块4输出的电压为外部激励源5的最大电压时，控制器11通过输出指示模块12输出传感器未连接或激励未连接信号。所述第三电压测量模块7测量输出电压为0V，且第一电压测量模块4、第二电压测量模块6测量输出电压大于0V且小于外部激励源5的最大电压时，控制器11通过输出指示模块12输出传感器信号线未连接信号。外部激励源5的最大电压可以通过电压表或其他电压测量电路进行测量，然后将相应的最大电压值输入到控制器11内，由控制器11进行相应的比对分析处理。
所述第一电压测量模块4及第三电压测量模块7间测量输出电压为外部激励源5的最大电压，且第二电压测量模块6测量输出电压为0V时，控制器11通过输出指示模块12输出铂丝断裂信号。所述第一电压测量模块4及第三电压测量模块7间测量输出电压为外部激励源5的最大电压，且第二电压测量模块6测量输出电压大于0V且小于外部激励源5的最大电压时，控制器11通过输出指示模块12输出传感器阻值过大信号。
当温度传感器2的铂丝发生短路时，或激励线1短路，或信号线2短路时，第三电压测量模块7测量输出电压为0，工作电流正常，但是由于激励通路阻抗的存在，第一电压测量模块4上能够测量输出相应的值，且不为0。因此，当第三电压测量模块7测量输出的电压为0，电流正常(即第二电压测量模块6测量输出的电压不为0)，但第一电压测量模块4测量输出的电压仅为线路压降时，可判定传感器铂丝短路或电缆短路。激励线路的压降范围可在温度传感器2安装后进行测定。
如果第一电压测量模块4、第二电压测量模块6及第三电压测量模块7测量输出的电压均在正常范围，但是第三电压测量模块7测量输出电压的波动比较大，使温度采样值的变化超过阈值(例如0.5℃)，可以判定温度传感器2安装位置存在问题，例如安装百叶箱门未关、浅层地温传感器裸露在空气中等。
本发明外部激励源5通过电阻R与温度传感器2构成激励回路，通过第一电压测量模块4、第二电压测量模块6及第三电压测量模块7测量相应的电压值，并将相应的电压值输入到控制器11内；控制器11对相应的电压值进行比较分析处理后，通过输出指示模块12输出相应的温度传感器故障检测结果，便于维护人员进行维护修理，结构简单，安装使用方便，检测定位精确，提高运行保障能力，安全可靠。

Claims (10)

1.一种自动气象站温度传感器的故障检测结构，包括温度传感器(2)，所述温度传感器(2)具有激励线(1)及信号线(3)；其特征是：所述温度传感器(2)的一个激励线(1)通过电阻(R)接地，温度传感器(2)的另一个激励线(1)与外部激励源(5)的一端电连接，外部激励源(5)的另一端接地；所述电阻(R)的两端设有用于测量电阻(R)两端电压的第二电压测量模块(6)，温度传感器(2)的信号线(3)与第三电压测量模块(7)相连，温度传感器(2)的激励线(1)与第一电压测量模块(4)相连，所述第一电压测量模块(4)、第二电压测量模块(6)及第三电压测量模块(7)的输出端与控制器(11)的输入端相连，所述控制器(11)的输出端与输出指示模块(12)相连；控制器(11)对第一电压测量模块(4)、第二电压测量模块(6)及第三电压测量模块(7)输入相应的电压信号比较处理后，通过输出指示模块(12)输出相应的故障检测结果。
2.根据权利要求1所述的自动气象站温度传感器的故障检测结构，其特征是：所述外部激励源(5)采用恒流源。
3.根据权利要求2所述的自动气象站温度传感器的故障检测结构，其特征是：所述外部激励源(5)为1mA的恒流源。
4.根据权利要求1所述的自动气象站温度传感器的故障检测结构，其特征是：所述第一电压测量模块(4)、第二电压测量模块(6)及第三电压测量模块(7)分别通过第一AD转换模块(8)、第二AD转换模块(9)及第三AD转换模块(10)与控制器(11)的输入端相连。
5.根据权利要求1所述的自动气象站温度传感器的故障检测结构，其特征是：所述控制器(11)采用PC机、单片机、ARM、DSP或FPGA。
6.根据权利要求1所述的自动气象站温度传感器的故障检测结构，其特征是：所述温度传感器(2)包括Pt100。
7.根据权利要求1所述的自动气象站温度传感器的故障检测结构，其特征是：所述第二电压测量模块(6)及第三电压测量模块(7)测量输出的电压为0V，且第一电压测量模块(4)输出的电压为外部激励源(5)的最大电压时，控制器(11)通过输出指示模块(12)输出传感器未连接或激励未连接信号。
8.根据权利要求1所述的自动气象站温度传感器的故障检测结构，其特征是：所述第三电压测量模块(7)测量输出电压为0V，且第一电压测量模块(4)、第二电压测量模块(6)测量输出电压大于0V且小于外部激励源(5)的最大电压时，控制器(11)通过输出指示模块(12)输出传感器信号线未连接信号。
9.根据权利要求6所述的自动气象站温度传感器的故障检测结构，其特征是：所述第一电压测量模块(4)及第三电压测量模块(7)间测量输出电压为外部激励源(5)的最大电压，且第二电压测量模块(6)测量输出电压为0V时，控制器(11)通过输出指示模块(12)输出铂丝断裂信号。
10.根据权利要求6所述的自动气象站温度传感器的故障检测结构，其特征是：所述第一电压测量模块(4)及第三电压测量模块(7)间测量输出电压为外部激励源(5)的最大电压，且第二电压测量模块(6)测量输出电压大于0V且小于外部激励源(5)的最大电压时，控制器(11)通过输出指示模块(12)输出传感器阻值过大信号。
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