DF100A型100kW短波發(fā)射機(jī)水位檢測控制板的研發(fā)設(shè)計思考

薛虎

（國家新聞出版廣電總局654臺）

DF100A型100kW短波發(fā)射機(jī)水位檢測控制板的研發(fā)設(shè)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(fā)射機(jī)水位檢測控制板的研發(fā)設(shè)計作為論點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的探討。介紹了水位檢測控制板的工作原理以應(yīng)用情況，以供參考。

水位檢測控制板；功能電路；原理分析；應(yīng)用

1 前言

DF100A型100kW短波發(fā)射機(jī)是我國短波發(fā)射機(jī)中的主力機(jī)型，該機(jī)型整體運(yùn)行的穩(wěn)定性對于安全傳輸發(fā)射工作至關(guān)重要，因此提高短波發(fā)射機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性是發(fā)射臺維護(hù)工作者的重要工作。DF100A型100kW短波發(fā)射機(jī)水箱內(nèi)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(jī)械開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、速度快、工作壽命長；而與電子開關(guān)相比，它又具有抗負(fù)載沖擊能力強(qiáng)等特點(diǎn)，工作可靠性很高。但是，在多年的維護(hù)中我們發(fā)現(xiàn)，干簧管長期放置在水中，一旦密封不嚴(yán)，其內(nèi)部接點(diǎn)極易被腐蝕，從而喪失常開常閉功能，甚至漏電，使得發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)出現(xiàn)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(zhì)，且處理時間較長。為了解決上訴問題，技術(shù)人員對發(fā)射機(jī)原有的水位檢測系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，并結(jié)合壓力傳感器自主研發(fā)了水位檢測控制板（簡稱WDCB）。

2 改進(jìn)后的水位檢測系統(tǒng)

2.1 水位檢測系統(tǒng)改進(jìn)方案

DF100A型100kW短波發(fā)射機(jī)原水位檢測電路中，2S4、2S5、2S6（使用常閉接點(diǎn)）為干簧管，其常開接點(diǎn)（或常閉接點(diǎn)）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(jìn)行控制。新改進(jìn)的水位檢測系統(tǒng)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(jù)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(zhuǎn)換器、電子開關(guān)、自動補(bǔ)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(fù)責(zé)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(bǔ)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(huán)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(fù)，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(zhuǎn)換電路。A/D轉(zhuǎn)換電路使用芯片ADC0832，它是一種8位分辨率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá)256級。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓復(fù)用，芯片的模擬電壓輸入在0～5V之間，芯片轉(zhuǎn)換時間為32μs，有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)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(shù)據(jù)輸入端，可以實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。ADC0832與FPGA的接口為4條數(shù)據(jù)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(shè)計時，可以將DO和DI并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。

2.3 自動補(bǔ)水電路

水位檢測控制板的自動補(bǔ)水功能主要由磁保持繼電器和電磁閥實(shí)現(xiàn)。K3為24VDC低水位告警控制繼電器，當(dāng)水位低于告警線時，K3動作，其常開接點(diǎn)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(bǔ)水控制繼電器，當(dāng)水位高于6V時，K2斷電，其常閉接點(diǎn)4～6吸合，用于控制磁保持繼電器的釋放線包R帶電。當(dāng)S線包吸合時，4～8接通，DS5發(fā)光；9～13接通，外接補(bǔ)水繼電器帶電，驅(qū)動電磁閥工作，發(fā)射機(jī)水路系統(tǒng)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(dāng)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(yīng)的常開接點(diǎn)4～8、9～13斷開，DS5熄滅，外接補(bǔ)水繼電器失電，發(fā)射機(jī)水路系統(tǒng)停止補(bǔ)水。

2.4 電子開關(guān)電路

水位檢測控制板上設(shè)計的開關(guān)電路。下面仍以低水位告警為例分析電子開關(guān)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(dǎo)通和截止來控制。Q3的輸入信號由其對應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換電路提供，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)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(diǎn)13～11接通，控制低水位告警繼電器1K9動作，同時常閉接點(diǎn)4～6接通，使后面的磁保持繼電器動作，接點(diǎn)接通；當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換電路送來高電平信號（水位低時）時，Q3導(dǎo)通，K3帶電，此時常閉接點(diǎn)13～11斷開，常開接點(diǎn)4～8接通。在電子開關(guān)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(dǎo)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(diǎn)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(diǎn)11～13替代了干簧管2S6。

3 結(jié)語

綜上所述，DF100A型100kW短波發(fā)射機(jī)水位檢測控制板的研發(fā)設(shè)計成功解決了原發(fā)射機(jī)水位檢測電路的諸多不穩(wěn)定因素，也減輕了值班人員的勞動強(qiáng)度和精神壓力，為廣播發(fā)射設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行、安全傳輸發(fā)射任務(wù)的全面完成提供了強(qiáng)有力的技術(shù)保障。

[1]于用壽，吳靜.DF100A型100kW短波發(fā)射機(jī)冷卻系統(tǒng)的自動化改造.中國新聞技術(shù)聯(lián)合會2013年度優(yōu)秀科技論文集.

[2]夏宇聞.Verilog數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計教程（第2版）.北京航空航天大學(xué)出版社，2008，6.

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1004-7344（2016）13-0263-01

2016-4-20