濱州市不同型號氣壓傳感器互通性研究

于男洋，王 峰

（濱州市氣象局，山東 濱州 256600）

濱州市自2002 年建立自動氣象站以來，第一代自動氣象站北京華創升達公司生產的CAWS600 系列仍作為備份站在使用，隨著第一代自動氣象站使用的設備逐漸停產，其相應的設備氣壓傳感器已經停產。到目前為止，濱州市所轄臺站使用的自動氣象站有CAWS600、DZZ4、DZZ5 三種型號，氣壓傳感器有PTB210、PTB220、PTB330、DYC1 四種型號，眾多型號的氣壓傳感器給備份造成了很大的麻煩。

氣壓傳感器型號較多且價格昂貴，對PTB210、PTB220、PTB330、DYC1 四種不同型號的氣壓傳感器的差異性進行研究，解決在不同型號自動站中不同型號氣壓傳感器的互換通用問題，不僅能節約成本、避免設備的浪費，還能為日后氣壓傳感器的庫存備份和維護保障提供技術支持。

1 采集器氣壓端口類型及通訊配置

數據采集器是自動氣象站的核心，其硬件部分主要包括高性能嵌入式處理器、高精度A/D 電路、大容量程序和數據存儲器、傳感器接口、通信接口、CAN總線接口、高精度實時時鐘電路、外接存儲器接口、以太網接口等，其主要功能是將傳感器所測得的各種電信號進行獲取、處理，并計算出相應的工程量，按照一定的格式存儲。不同型號采集器，其配置不同。

不同型號自動氣象站其采集器氣壓端口類型及通訊配置如表1 所示。

表1 不同型號自動氣象站其采集器氣壓端口類型及通訊配置

2 氣壓傳感器工作原理及傳輸方式

2.1 氣壓傳感器工作原理

PTB 系列氣壓傳感器是芬蘭維薩拉公司采用硅電容式絕對壓力敏感元件，當硅膜盒外界大氣壓力發生變化時，硅膜盒的彈性膜片隨之發生彈性形變而引起硅膜盒平行電容器電容量的改變，通過測得電容量來測量大氣壓力。

PTB220 氣壓傳感器是自身帶有微處理器，能夠對壓力線性和溫度進行補償，既可以作為自動氣象站系統的一部分，也可以自身單獨使用直接輸出測量的大氣壓值。

2.2 氣壓傳感器傳輸方式

目前濱州市所有自動氣象站使用的氣壓傳感器全部是芬蘭維薩拉公司生產的PTB 系列的傳感器，主要有PTB210、PTB220、PTB330 及DYC1 四種型號，這四種型號的氣壓傳感器工作原理本質相同，傳感器其信號輸出方式包括RS232 串行輸出、TTL 電平輸出、模擬（電壓、電流）輸出、脈沖輸出。

PTB210 氣壓傳感器分為Analog（模擬信號）和Serial（串行數字信號）2 種型號，根據實際使用需求選購對應型號即可。DZZ5 新型自動站中所采用的PTB210 為RS232C 串行數字信號輸出。

PTB220/PTB330/DYC1 氣壓傳感器可單獨輸出串行數字信號，也可同時輸出模擬信號。用于CAWS600型自動站時采用ANALOG（模擬）信號輸出，0～5 VDC對應500～1 100 hPa 氣壓值。用于新型自動站時，采用串行數字信號輸出，其串口電氣引腳定義如表2所示。

表2 PTB220/PTB330/DYC1（DB9）針腳定義

3 氣壓傳感器通用性參數設置

3.1 通訊連接

將氣壓傳感器的信號輸出、供電分別與計算串口、穩壓電源相連接，連線如圖1 所示[1]。

圖1 RS232 串口通信電纜連線圖

3.2 通訊設置

首先，打開串口軟件，選擇電腦上與傳感器相連的串口號。

然后，根據不同的購置廠家，按表3 設置通訊參數。

表3 端口通訊參數

最后，接通氣壓計電源。串口軟件顯示窗口中會顯示“PTB220/版本號”的信息及“＞”提示符，說明氣壓計與電腦通信成功。若先接通氣壓計電源，后打開超級終端通訊口，則無此顯示信息。

3.3 PTB210 氣壓傳感器通用設置

目前購置的PTB210 型氣壓傳感器的備件因輸出為串行數字信號，無法應用至CAWS600。該型傳感器的讀取氣壓指令為“.P”，讀取氣壓是固化的指令無法自定義修改，只能適用于DZZ5 型自動氣象站，在不修改采集器主程序的情況下無法應用至DZZ4。

3.4 PTB220 氣壓傳感器通用設置

PTB220 氣壓傳感器可單獨輸出串行數字信號，也可同時輸出模擬信號，由氣壓傳感器內部的跳線連接器“X15”和雙列直插式開關“S1”實現輸出信號的控制，如圖2 所示[2]。跳線連接器“X15”對PTB220 氣壓傳感器的串行數字信號進行配置，可以選擇RS232C（RX，TX）或者TTL levels。雙列直插式開關“S1”控制輸出模式，通常SW1 至SW8 均處于OFF 狀態。當SW3 處于“ON”的位置時，允許有模擬信號輸出。當SW8 為“ON”時，氣壓傳感器將載入出廠通訊設置（9 600、E、7、1、F），當處于“OFF”時，出廠通訊設置關閉，用戶自定義通訊設置起效。

圖2 跳線連接器“X15”、雙列直插式開關“S1”

3.4.1 PTB220 氣壓傳感器匹配DZZ4 型自動氣象站

利用SERI 命令修改RS232 串行通信參數。因DZZ4 自動站采集器氣壓通道的通信參數為2 400 N 8 1，因此在“＞”提示符后鍵入“SERI 2400 N 8 1”，并按回車鍵：

設置數據通信命令。用SCOM 命令定義數據通信命令。PTB220 氣壓傳感器匹配DZZ4 型自動站則其通信命令為數字5。在“＞”提示符后鍵入SCOM 命令并回車后，顯示原數據通信命令及一問號，在？后輸入"5" #r（注意空格、大小寫及需用英文方式下的雙引號）。

氣壓傳感器參數經過修改設置后可接入DZZ4 型自動站，氣壓正常采集，數據輸出正常。

3.4.2 PTB220 氣壓傳感器匹配DZZ5 型自動氣象站

利用SERI 命令修改RS232 串行通信參數。因DZZ5 自動站采集器氣壓通道的通信參數為9 600 N 8 1，因此在“＞”提示符后鍵入“SERI 9600 N 8 1”，并按回車鍵：

設置數據通信命令。用SCOM 命令定義數據通信命令。PTB220 氣壓傳感器匹配DZZ5 型自動站則其通信命令為.P。在“＞”提示符后鍵入SCOM 命令并回車后，顯示原數據通信命令及一問號，在？后輸入".P"#r（注意空格、大小寫及需用英文方式下的雙引號）。

氣壓傳感器參數經過修改設置后可接入DZZ5 型自動站，氣壓正常采集，數據輸出正常。

3.4.3 PTB220 氣壓傳感器匹配CAWS600 型自動站

PTB220 型氣壓傳感器設置為數字信號輸出后，對模擬信號采集的CAWS600 型自動站將無法工作，需要對修改后的PTB220 氣壓傳感器的參數重新進行設置。

硬件設置：為打開氣壓傳感器，調整“S1”開關（SW3 為ON）允許模擬信號輸出狀態。軟件設置參數如下：

經過設置后接入CAWS600 型自動站氣壓正常采集，數據輸出正常。

3.5 PTB330 氣壓傳感器通用設置

PTB330 氣壓傳感器內置了模擬信號輸出控制單元及數字信號的RS232 及RS485 接線排，模擬信號輸出由“DIP”開關控制，同一時間開關1 或開關2 只能有一個處于ON 位置，開關3 至開關7 也只能有一個處于ON 位置，如圖3 所示[2]。

圖3 PTB330 模擬信號輸出“DIP”開關

3.5.1 PTB330 氣壓傳感器匹配DZZ4/DZZ5 型自動氣象站

硬件設置：打開氣壓傳感器，接通RS232 線纜。軟件參數設置：參考3.4.1 和3.4.2。

3.5.2 PTB330 氣壓傳感器匹配CAWS600 型自動氣象站

硬件設置：CAWS600 型自動氣象站采集器DT50采集的氣壓信號為模擬（直流電壓）信號，將DIP 開關的開關2 調至ON，PTB220 輸出的0～5 VDC 開關6 調至ON。

軟件參數設置：參考3.4.3。

3.6 DYC1 氣壓傳感器通用設置

DYC1 型傳感器也是PTB 系列的傳感器，與PTB330 和PTB220 的數字信號輸出方式形同，可當作是PTB330 的縮減版。因此參照PTB330 氣壓傳感器通用設置。

4 結論

PTB210 型氣壓傳感器根據需求選購的型號為RS232C串行數字信號輸出，可對應DZZ5 新型自動站。不可直接應用于模擬輸出的CAWS600 型自動氣象站。且該型傳感器讀取氣壓是固化的指令無法自定義修改，因此在不修改采集器主程序的情況下無法應用至DZZ4。

PTB220/PTB330/DYC1 型氣壓傳感器經設置允許模擬信號輸出后可應用于CAWS600 自動氣象站，經設置串行通訊參數后可應用于DZZ4、DZZ5 型自動氣象站。

PTB220/PTB330/DYC1 型氣壓傳感器，功能與串口命令軟件配置方法一樣。

氣象裝備保障人員在對目前已有氣壓備件相關參數進行配置修改后，可以在不同型號自動氣象站之間進行互換，為今后氣壓傳感器的維護提供了便利，在本市技術保障工作中具有十分重要的意義。