DF100A型100kW短波發射機水位檢測控制板的研發設計思考

薛虎

（國家新聞出版廣電總局654臺）

DF100A型100kW短波發射機水位檢測控制板的研發設計思考

薛虎

（國家新聞出版廣電總局654臺）

本文就以DF100A型100kW短波發射機水位檢測控制板的研發設計作為論點進行了詳細的探討。介紹了水位檢測控制板的工作原理以應用情況，以供參考。

水位檢測控制板；功能電路；原理分析；應用

1 前言

DF100A型100kW短波發射機是我國短波發射機中的主力機型，該機型整體運行的穩定性對于安全傳輸發射工作至關重要，因此提高短波發射機運行的穩定性是發射臺維護工作者的重要工作。DF100A型100kW短波發射機水箱內部的不同位置裝有三個干簧管，分別用于控制低水位切斷繼電器、低水位告警繼電器和高水位切斷繼電器動作。干簧管比一般機械開關結構簡單、體積小、速度快、工作壽命長；而與電子開關相比，它又具有抗負載沖擊能力強等特點，工作可靠性很高。但是，在多年的維護中我們發現，干簧管長期放置在水中，一旦密封不嚴，其內部接點極易被腐蝕，從而喪失常開常閉功能，甚至漏電，使得發射機控制系統出現誤動作，給安全播音和人身安全造成很大威脅；同時，干簧管的更換比較麻煩、容易污染水質，且處理時間較長。為了解決上訴問題，技術人員對發射機原有的水位檢測系統進行了改進，并結合壓力傳感器自主研發了水位檢測控制板（簡稱WDCB）。

2 改進后的水位檢測系統

2.1 水位檢測系統改進方案

DF100A型100kW短波發射機原水位檢測電路中，2S4、2S5、2S6（使用常閉接點）為干簧管，其常開接點（或常閉接點）分別用來控制115VAC的控制繼電器1K10、1K9、1K11，并對低水位切斷、低水位告警和高水位切斷進行控制。新改進的水位檢測系統由兩個部分組成，即液位傳感器和水位檢測控制板。液位傳感器是一種測量液位的壓力傳感器，用于檢測水箱中的水位，可根據水箱中水位的高低，輸出與水位高低成正比的0～20mA的直流檢測信號。右邊部分為水位檢測控制板，該檢測控制板主要由低通濾波器、A/D轉換器、電子開關、自動補水裝置和高水位切斷、低水位告警和低水位切斷控制繼電器以及磁保持繼電器等組成，水位檢測控制板負責處理壓力傳感器送來的信號，主要完成兩大功能：①替代干簧管 2S4、2S5、2S6 去控制 1K10、1K9、1K11；②自動補水。

2.2 水壓測量電路

水壓測量使用投入式壓力傳感器，傳感器采用無油硅壓力芯體，外殼不銹鋼封裝，密封性能好，可在惡劣環境下使用。壓力傳感器有三根引線，紅線為電源正，黑線為電源負，白線為測量電壓輸出。

（1）低通濾波電路和放大電路。這里采用了Sallen-Key二階有源低通濾波電路。電路使用LM324作為Sallen-Key二階有源低通濾波電路的有源器件。

（2）A/D轉換電路。A/D轉換電路使用芯片ADC0832，它是一種8位分辨率、雙通道A/D轉換芯片，其最高分辨可達256級。其內部電源輸入與參考電壓復用，芯片的模擬電壓輸入在0～5V之間，芯片轉換時間為32μs，有雙數據輸出可作為數據校驗，以減少數據誤差，轉換速度快且穩定性能強。獨立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變得更加方便。通過DI數據輸入端，可以實現通道功能的選擇。ADC0832與FPGA的接口為4條數據線，分別是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端與DI端在通信時并未同時有效，并且與FPGA的接口是雙向的，所以電路設計時，可以將DO和DI并聯在一根數據線上使用。

2.3 自動補水電路

水位檢測控制板的自動補水功能主要由磁保持繼電器和電磁閥實現。K3為24VDC低水位告警控制繼電器，當水位低于告警線時，K3動作，其常開接點4～8吸合，用于控制磁保持繼電器的吸合線包S帶電；K2為24VDC停止補水控制繼電器，當水位高于6V時，K2斷電，其常閉接點4～6吸合，用于控制磁保持繼電器的釋放線包R帶電。當S線包吸合時，4～8接通，DS5發光；9～13接通，外接補水繼電器帶電，驅動電磁閥工作，發射機水路系統開始自動加水，水汽分離箱中水位逐漸升高，通過液位傳感器取樣到的電壓值逐漸增大，當水位升高至正常水位刻度以上時，傳感器取樣到的電壓值>6V，K2繼電器失電，釋放線包R帶電，相應的常開接點4～8、9～13斷開，DS5熄滅，外接補水繼電器失電，發射機水路系統停止補水。

2.4 電子開關電路

水位檢測控制板上設計的開關電路。下面仍以低水位告警為例分析電子開關電路。K3為24VDC低水位告警繼電器，其線包帶電與否由三極管Q3的導通和截止來控制。Q3的輸入信號由其對應的A/D轉換電路提供，當A/D轉換電路送來低電平信號（水位高時）時，Q3截止，K3不帶電，此時，接點13～11接通，控制低水位告警繼電器1K9動作，同時常閉接點4～6接通，使后面的磁保持繼電器動作，接點接通；當A/D轉換電路送來高電平信號（水位低時）時，Q3導通，K3帶電，此時常閉接點13～11斷開，常開接點4～8接通。在電子開關Q3切換瞬間，為了防止繼電器抖動，引入電解電容C3，利用了電解電容兩端電壓不能突變的原理。同時，為了防止大電流對Q3的沖擊，引入R2，如果不接入R2，則在Q3導通的瞬間，24V全部電壓均降在Q3的CE之間，Q3極易損壞。同樣，低水位切斷控制電路中，24VDC低水位切斷繼電器K4的常閉接點11-13替代了干簧管2S4；高水位切斷控制電路中，24VDC高水位切斷繼電器K1的常閉接點11～13替代了干簧管2S6。

3 結語

綜上所述，DF100A型100kW短波發射機水位檢測控制板的研發設計成功解決了原發射機水位檢測電路的諸多不穩定因素，也減輕了值班人員的勞動強度和精神壓力，為廣播發射設備穩定運行、安全傳輸發射任務的全面完成提供了強有力的技術保障。

[1]于用壽，吳靜.DF100A型100kW短波發射機冷卻系統的自動化改造.中國新聞技術聯合會2013年度優秀科技論文集.

[2]夏宇聞.Verilog數字系統設計教程（第2版）.北京航空航天大學出版社，2008，6.

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