電流環系統設計實現與排故

陳印　胡瑩

【摘 要】基于空管單位轉報傳輸的實際應用，設計電流環系統以延長傳輸距離和減少傳輸誤碼率。要求電流環的傳輸信號穩定可靠、傳輸速率達到1200位/s及以上，具有較好的帶負載能力和隔離度，傳輸電壓不超過24V。針對電流環系統無法傳輸信息的故障提出幾點解決方法，分享排故經驗。

【關鍵詞】電流環；電流傳輸；電路板檢修

在空管系統中，轉報通常采用雙流接口來傳輸報文內容，通過電流信號傳輸信息的方式不僅干擾小，相比電壓信號傳輸信息，這種方式還具有傳輸距離遠的優勢。由于網絡終端通常采用RS232接口，所以需要設計一個雙流接口與RS232接口的轉換電路。但是這種轉換電路在市場上應用較少，缺乏足夠的研究資料，不利于系統的排故。

本文利用常規元器件，通過電路板焊接，實現了雙流接口與RS232接口的轉換功能，滿足全雙工串行通信，這個雙向發射接收的環形電路稱為電流環系統，雙流接口與RS232的轉換設備稱為電流環設備。

電路的設計從PNP三極管和NPN三極管的串聯電路開始，通過輸入信號來控制這兩個三極管處于一個導通一個截止的狀態。并在兩個三極管的發射極分別接±24V穩定電壓，以實現當輸入正負不同信號時，輸出滿足要求的穩定的正負電壓，根據負載電阻轉換成穩定的電流信號。為了實現輸入信號與輸出信號更好的隔離性，采用了型號為4N25的光電耦合器，如圖1。當輸入負電壓時，光電耦合器U1導通，U2截止；當輸入正電壓時，光電耦合器U2導通，U1截止，黃燈亮。為了提高電路穩定性和可靠性，在光電耦合器和三極管串聯電路之間設計一個控制電路。當U1導通時，控制電路的三極管Q2導通，穩定管U4輸出的-24V電壓被R1、R7分壓，引起三極管串聯電路的Q3被導通，負載輸出穩定的負值電流信號。同理，當U2導通時，U1截止，穩壓管U3輸出的24V電壓被R2、R8分壓，引起三極管串聯電路中Q4導通，Q3截止，負載輸出穩定的正值電流信號。

在接收端將電流信號轉換為RS232信號的過程中，為了提高隔離度和抗干擾能力，同樣使用了光電耦合器。當發送端傳來負值電流信號時，光電耦合器U5導通，輸出低電平；當發送端傳來正值電流信號時，光電耦合器U5截止，輸出為穩壓管U6提供的5V電壓，此時綠燈亮。光電耦合器的輸出信號經過非門的電平轉換、555芯片的分壓和電壓比較，由555內部的RS觸發器輸出滿足邏輯要求的TTL電平。本系統采用帶有max232芯片的RS232接口，在信號輸入終端設備前，能準確有效地將TTL電平轉為RS232電平。

本系統經過實際測試，可在傳輸速率不大于9600bit/s的情況下，準確將文本信息傳輸到對方終端，并能實現全雙工模式。

不過在實際應用中，也出現過信號無法傳輸的故障，以下就兩次次故障情況進行分析。

故障一：單向無法發送

故障現象：A端向B端無法發送信號，B端向A端發送信號正常，A端黃燈不亮。

故障分析：利用穩定電壓源產生的信號來模擬輸入信號，并接入A端的電流環設備。當電流環設備A輸入-5V時，用萬用表測得A端光電耦合器U1導通、U2截止，輸出負值電流，B端光電耦合器U5導通，B端輸出到終端設備的RS232接口電平為-8.9V，傳輸符合設計要求（一端輸入負電平，另一端送給終端設備-8.9V；一端輸入正電平，另一端送給終端設備9V電平）。當給設備A輸入5V電壓時，萬用表測的A端光電耦合器U1、U2均輸出高電平，即截止，A機連接B機間的線路無信號。觀察元件表面均正常，初步懷疑光電耦合器U2燒毀，更換元件后進行再次測量，發現結果與更換元件前一樣，排除光耦U2故障原因。但是輸入為高電平，U2截止，那么U2、R10、LED1、GND這條線路必定存在問題。經過仔細觀察，發現LED1的焊點有所松動，經過重新焊接，電路恢復正常。

經驗總結：由于LED1焊點脫落，導致正電壓輸入時，電路無法連接到地，出現光電耦合器U2無法導通的假象，在以后排故中要特別注意電路板焊點是否飽滿完好。

故障二：單向無法接收

故障現象：A端向B端無法發送信號，B端向A端發送信號正常，B端綠燈不亮。

故障分析：同樣利用穩定電壓源產生的單電平信號進行檢測。當A端電流環設備接入-5V時，測得A端光電耦合器U1導通、U2截止，輸出負值電流，但是電流環的B端光電耦合器截止；當A端電流環設備接入5V時，測得A端光電耦合器U2導通、U1截止，輸出正值電流，電流環的B端光電耦合器依然截止。此次認真觀察電路板接線和焊點焊接情況，均正常。電流環B端的穩壓管U6輸出穩定的5V電壓，供電正常。故將故障點設定在電流環B端的光電耦合器U5，經過更換光耦元件，電路恢復正常。

經驗總結：遇到電路故障時，將多字符的文本傳輸簡化為單電平檢測，根據電路原理進行多點電平檢測，并通過觀察板件狀態，分析得知故障點所處的位置。

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