自制多功能天線交換閘控制器

韓照訓

天線交換閘是廣播電視發(fā)射臺關鍵設備之一，關系到廣播電視發(fā)射信號的質(zhì)量和設備停播率，因此，好的天線控制器對安全播出顯得優(yōu)為重要，從技術上和經(jīng)濟上來說是非常實用可行的。本文作者根據(jù)多年的工作經(jīng)驗和實際需要，自行設計安裝了《多功能天線交換閘控制器》。

在大型和重要廣播電視發(fā)射臺都離不開多工天線交換系統(tǒng)，交換閘本身的技術參數(shù)和質(zhì)量性能主要決定于生產(chǎn)廠家技術能力，一般都能達到部標要求。把停播率降到最低水平主要與天線控制系統(tǒng)、發(fā)射機系統(tǒng)和配電系統(tǒng)等設備的可靠性和穩(wěn)定性有直接關系。

目前，天控系統(tǒng)在國內(nèi)廣播電視發(fā)射臺使用比較廣泛，國內(nèi)外生產(chǎn)的廣播電視發(fā)射機均不帶天線控制器，國內(nèi)生產(chǎn)天線交換閘的廠家有鞍山廣播電視天線廠、北京貝爾德廣播電視設備公司、原北廣設備廠等。北京貝爾德公司生產(chǎn)的天線控制器，只能與本廠的天線交換閘配套使用，其產(chǎn)品受功能擴展和通用性的限制，功能開發(fā)時需要改造，沒有原理圖改造起來非常困難。其它廠家只生產(chǎn)交換閘沒有控制器，單獨購買或訂作價格昂貴，對用戶來說無法接受，通過多年工作經(jīng)驗和知識積累自行設計了《多功能天線交換閘控制器》。在2010年山東省廣播電影電視局直屬六個高山發(fā)射臺自動化控制網(wǎng)絡系統(tǒng)建設中，自行設計、安裝制作了三十多套天線控制器（四種型號的交換閘），其技術性能、運行可靠性和外觀設計達到了專業(yè)水平，僅此革新項目使自動化控制聯(lián)網(wǎng)工程節(jié)約資金15多萬元。在這里以目前用的較多且技術比較成熟的新型交換閘為例，將天線控制器設計構(gòu)思和電路原理圖奉獻給廣播電視同行，如果本臺交換閘不是我介紹的型號，只要對本臺的天線交換閘工作機理和接口特性搞清楚了，將我設計的天線控制器原理圖進行必要的改動便輕松實現(xiàn)控制功能。

鞍廣生產(chǎn)的新型天線

交換閘技術簡介

1. 產(chǎn)品技術特點及構(gòu)造

此產(chǎn)品技術指標達到部級標準，體積較小，電機功率低、噪聲小，機械控制簡便。對外連接僅有一個接口件，使用一個七芯航空插接件CT1（16mm）。天線位置指示燈D1、D2是交流220V氖泡，內(nèi)部有四只行程開關SQ，每兩個一組固定在左右兩側(cè)，兩側(cè)接點位與電機軸心成90°角，電機轉(zhuǎn)動不是傳統(tǒng)同向轉(zhuǎn)動，而是左右擺動（正反轉(zhuǎn)）90°。

2. 天線交換閘工作原理

圖一中的天線切換是用一個乒乓開關實現(xiàn)的，控制簡單，功能單一，狀態(tài)量太少，不適應發(fā)射機實際需要，更不能實現(xiàn)自動化控制要求。其工作原理：天線狀態(tài)當前在D1上（設為主機），當切換到D2時（備機），將電源開關置于另一側(cè)，電流通過CT1-3、行程開關SQ3、電機M回到電源零線，此時電機開機轉(zhuǎn)動，同時行程開關SQ1、SQ2釋放，D1指示滅，電機繼續(xù)轉(zhuǎn)動，當電機帶動手柄轉(zhuǎn)過90°時，碰到行程開關SQ3和SQ4時接點斷開，D2點亮，天線切換到備機。如果把開關板回，天線切換到主機上，原理同上。

自制天線控制器選材及電路設計

1. 功能及特點

此控制器功能完善，具有發(fā)射機開啟后不允許倒天線保護，即天線外部聯(lián)鎖接口；具備天線或負載不到位不能開啟發(fā)射機保護功能；具有本地電動和遠程控制功能，在本地狀態(tài)下，遠程不起作用，在遠程狀態(tài)下本地和遠程均起作用；當本控制器失效后，可以斷開控制器電源手動操作手柄進行切換，但必須將應急聯(lián)鎖開關K3（主機）或K4（備機）合上，否則不能開啟發(fā)射機；對于非自然冷卻的假負載加裝上了控制開關。

本控制器的特點是成本很低，是購本成品的三十分之一還多，只要購買優(yōu)質(zhì)元器件和高質(zhì)量的導線，線路連接可靠其穩(wěn)定性和可靠性極高。

2. 所用元器件及選擇

在特殊環(huán)境下為防止電源雷擊，加上了防雷、浪涌保護電路，為了提高防雷效果可以用專業(yè)防雷模塊或防雷插座替代；本控制器使用24V開關電源，電源功率在10W左右即可，原因是選用的繼電器是24V中小型繼電器，此繼電器帶有插座，便于導線連接器件和固定，其工作電流和接點電流很小，為何不用微型12V或5V繼電器，微型繼電器需用電路板，加工電路板不劃算，其不足是機箱需用2U的；SB1、SB2按鈕開關和天線狀態(tài)指示燈用12mm圓形的，這樣用電鉆打孔方便，指示燈直接用24V發(fā)光二極管成品，VD1、VD2用作天線狀態(tài)指示，VD3是電源指示燈。K、K1、K2、K3、K4為中型的乒乓開關即可，K是電源開關，K1是本地/遠程選擇開關，在本地位置時是斷開狀態(tài)，K2是假負載加電開關，K3、K4是天線或負載應急聯(lián)鎖開關，正常情況下斷開；對外接口插件用航空插頭就可以，與交換閘對接件用16mm七芯的（JX1），其它的都用12mm的不同芯數(shù)的即可，各個接插件不同為了防止插錯；電路連接線用0.5mm2多種顏色絕緣外套導線 ，等電位用同一種顏色的，目的是便于連接導線，工作電流很小，選用0.5mm2目的是為了防止線頭不易折斷。

3.天線控制器的控制原理圖

天線控制器的工作原理

1.本地狀態(tài)下天線切換工作原理

將電源開關K接通，功能選擇開關K1置于本地位置（斷開狀態(tài)），天線切換只能在本地進行操作。圖二表示天線狀態(tài)在主機上，當按一下切換按鈕SB2，行程開關SQ2是閉合的，+24電源通過SQ2、SB2、J2線包、天線外部聯(lián)鎖到電源負端形成電流回路，繼電器J2吸合，通過其常開接點J2（9，5）維持電流通路，220V交流電通過另一常開接點J2（12，8）給電機加電轉(zhuǎn)動，當電機動作時SQ2釋放，電流又流過J4（10，2）與J2（6，10）使J2保持吸合，電機繼續(xù)轉(zhuǎn)動，當天線到位時，SQ4行程開關接通，J4吸合，J4（10，2）常閉接點斷開，J2線包斷電釋放，電機失電停機轉(zhuǎn)動，天線切換到備機完成，從備機倒主機原理相同。

天線外部聯(lián)鎖作用（JX3）：當主/備發(fā)射機只要工作時，其常閉接點斷開，J1或J2不會吸合，倒天線不起作用，即達到保護作用。當天線到位后，J3（主）或J4（備）吸合，其中一組常開接點用于發(fā)射機外部聯(lián)鎖（JX4），保護發(fā)射機。

2. 自動或遠程倒天線工作原理

在自動倒天線時，將功能開關K1閉合，與自動控制信號T5或T6（JX2）串聯(lián)，，然后與手動按鈕SB1并聯(lián)，用此代替手動按鈕SB1的作用，其切換工作原理與手動相同。

天線狀態(tài)用于自動化開啟發(fā)射機用，確保發(fā)射機安全。

K2是用于非自然冷卻的假負載電源控制開關（JX5），其繼電器狀態(tài)和天線狀態(tài)組合連接用于發(fā)射機外部聯(lián)鎖用。K3或K4是當此控制器失效時，關閉控制器電源，還可以用操作手柄進行應急切換天線，因發(fā)射機外部聯(lián)鎖與天線狀態(tài)有關，控制發(fā)射機的開啟，用K3或K4強制閉合聯(lián)鎖，正常情況下K3和K4是斷開的。

小結(jié)

自制多功能天線交換閘控制器非常容易，主要選擇可靠的元器件，固定連接可靠，不用調(diào)試，制作完成后一次試機就可以成功。由自己設計安裝的所有天線控制器，工作運行四年多了，從沒有出現(xiàn)設備故障而造成停播事故，具有很高的社會效益和經(jīng)濟效益。