小功率發射機電源應急切換控制方案探討

董春光 林力 韋偉軍

(1.廣西廣播電視技術中心；2.廣西廣播電視技術中心南寧分中心；3.廣西廣播電視無線傳播樞紐臺）

1 引言

發射機供配電系統是發射臺站的重要組成部分之一，是保障廣播電視安全播出必備條件。本地管理的小功率發射機均有主備機，但單路供電方式居多，且均為通過采集控制器控制外圍繼電器通斷發射機電源以達到自動開關機的目的。為增強本地臺站發射機供電的可靠性和可持續性、加強臺站安全播出保障能力，本文設計一套發射機電源應急切換控制系統，僅作探討。

2 硬件設計原理圖

采用可靠性強、穩定性好的AT89C51芯片作為核心控制芯片，選用LCD1602顯示芯片、繼電器，譯碼器、編碼器等來組成外圍控制及顯示電路。其原理圖1和圖2所示：

圖1 系統原理圖1

圖2 系統原理圖2

3 系統構成

第一部分：供電單元由12V5A電源模塊和7805穩壓集成塊組成。

第二部分:控制及顯示單元由主控芯片AT89C51 、時鐘芯片DS1302 、LCD1602液晶屏、74HCT238譯碼芯片、ULN2804開關芯片組成。

第三部分：檢測單元由RL1～LR6固態繼電器、電阻R1、R2等元件組成。

4 系統工作原理

外圍電源模塊輸出12V穩壓電源經三端穩壓塊7805變成5V穩壓輸出，此5V電壓作為主電源供給控制芯片AT89C51、液晶顯示屏LCD1602、時鐘芯片DS1302和譯碼器74HCT238。當AT89C51上電后，進行初始化，進行檢測AT89C51芯片各IO端口工作狀態。液晶顯示屏LCD1602也進行初始化，初始化后顯示日期（即年月日及時間，時間顯示格式為24小時制。）。通過功能組合按鍵 N1（選項）、N2（確認）、N3（增 +）、N4（增一）對該系統進行校正時間以及設定工作時間（最多可以設置5組定時），系統首先檢測主發射機是否有220V輸入，當主機有220V輸入時，繼電器RL3吸合，12V電源與R7、D1形成回路和R5，R6形成回路，D1電源指示燈亮，同時AT89C51芯片的P2.5口檢測有高電平約2.5V電壓輸入。當AT89C51芯片的P2.5口沒有檢測到有高電平輸入時，說明主機沒有電源輸入。接著檢測天線所在位置（P2.3口檢測主機天線，P2.4口檢測備機天線），當外圍12V電源供電天線到位開關和檢測固態繼電器RL1形成回路時，固態繼電器RL1吸合，R1和R2對12V電壓進行壓，此時AT89C51芯片的P2.3口檢測有高電平約2.5V電壓輸入時，說明發射機的天線在主機位置。

圖3 系統流程圖

假設主機沒有220V輸入，AT89C51芯片系統會等待（設定定時時間范圍1～15分鐘）。設定工作時間到時，AT89C51芯片的P2.5口還沒有檢測有高電平輸入，系統就根據發射機天線位置在AT89C51端口P2.0、P2.1和P2.2相應組成一組編碼發到譯碼器74HCT238進行解碼，解碼后得到的電平再去送到繼電器驅動芯片ULN2804去控制RL5繼電器吸合(即主機啟用旁路應急電源)。同理，AT89C51芯片首先檢測備機是總有電源輸入，當有220v電壓輸入時，D2電源指示燈亮，同時AT89C51芯片的P2.6口檢測有高電平約2.5V電壓輸入，說明備機已上電。當AT89C51芯片的P2.4口檢測有高電平約2.5V電壓輸入時，說明天線在備機位置。如果AT89C51芯片的P2.6口沒有檢測到有高電平輸入時，說明備機沒有電源輸入。此時，系統按照程序等待（設定定時時間范圍1～15分鐘），設定工作時間到時，AT89C51芯片的P2.6口還沒有檢測有高電平輸入時，系統根據發射機天線位置在AT89C51端口P2.0、P2.1和P2.2也相應組成一組編碼發到譯碼器74HCT238進行解碼，解碼后得到的電平再去送到繼電器驅動芯片ULN2804去控制RL6繼電器吸合(即備機啟用旁路應急電源)。

4 程序流程圖

系統初始化，LCD屏顯示當前日期和時間，確保LCD屏顯示時間和北京時間一致。設置該系統工作時間與遠程監控系統發射機工作時間相同。在開機時間內，系統首先檢測主機或備發射機是否有上電，若其中有一部發射機已上電，說明原系統工作正常，本系統停止工作。若發射機到在播出時間時，采集控制器或電源控制繼電器突發故障，導致發射機無電而停止工作，同時該系統檢測不到主機或備機上電狀態，系統等待8分鐘（可以設置等待時間5~15分鐘，這段時間由原控制系統處理）；8分鐘后若沒有檢測到主機或備機上電，系統根據天線位置，發出相應的編碼去開啟相應的應急電源，使用發射機恢復工作狀態。應急電源必須跟發射機使用電源同相，且其啟用時間與發射機播出時間相同。系統中設計有自動復位和工人復位功能。程序流程如圖3所示。

5 結束語

此套控制系統可實現當中控系統或者遠程開機系統出現故障時，系統根據自身檢測發射機天線位置，能自動供電給發射機開機播出，保障廣播電視的安全播出。系統仿真實驗測試通過，可供實際裝機參考。

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