500kW短波發(fā)射機(jī)馬達(dá)調(diào)諧控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

景軍合

【摘 要】本文主要從TSW2500型500KW短波發(fā)射機(jī)TX系統(tǒng)YCS08功能開始，接著深度分析其在TX系統(tǒng)中的具體作用入手，著重介紹了馬達(dá)驅(qū)動(dòng)及開關(guān)驅(qū)動(dòng)的控制方式，最后重點(diǎn)分析了其在調(diào)諧系統(tǒng)中的重要性及其工作方式，對(duì)可能出現(xiàn)在播音期間的故障現(xiàn)象做了簡(jiǎn)要描述。

【關(guān)鍵詞】發(fā)射機(jī)；YCS08；馬達(dá)；開關(guān)；調(diào)諧；限位；粗調(diào)；細(xì)調(diào)

0 引言

本文針對(duì)發(fā)射機(jī)系統(tǒng)單元YCS08功能，從馬達(dá)驅(qū)動(dòng)和開關(guān)驅(qū)動(dòng)工作方式入手，最后對(duì)兩者在發(fā)射機(jī)實(shí)際播音工作中的不同做了簡(jiǎn)要的分析，通過(guò)對(duì)發(fā)射機(jī)調(diào)諧系統(tǒng)的工作原理和可能出現(xiàn)的故障現(xiàn)象作了簡(jiǎn)要總結(jié)，能夠清晰全面的了解發(fā)射機(jī)正常播音中馬達(dá)控制系統(tǒng)的重要性。

1 馬達(dá)控制

1.1 硬件

馬達(dá)控制器板YCS08同SCS01控制器板一同構(gòu)成一個(gè)計(jì)算單元來(lái)實(shí)現(xiàn)以下主要目的：控制所有馬達(dá)位置單元（MP）；控制所有馬達(dá)開關(guān)單元（MS）；執(zhí)行來(lái)自ECAM的命令。

1.2 馬達(dá)驅(qū)動(dòng)

DC馬達(dá)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元用于移動(dòng)可連續(xù)調(diào)節(jié)的元件。驅(qū)動(dòng)單元包括一個(gè)直流電機(jī)，有一個(gè)蝸輪用于聯(lián)結(jié)一個(gè)高分辨率的十圈電位器，提供位置信息的信號(hào)。為了取得所需的元件調(diào)節(jié)速度，電機(jī)通常與需調(diào)節(jié)的元件直接聯(lián)結(jié)，不再使用其它傳動(dòng)裝置；聯(lián)結(jié)電位器的齒輪比分別相適應(yīng)于各自需調(diào)節(jié)的元件，以取得需要的位置精度，元件全行程至少應(yīng)該對(duì)應(yīng)電位器行程的80%。驅(qū)動(dòng)單元的兩個(gè)終端限位由電機(jī)控制來(lái)監(jiān)控，不需要在驅(qū)動(dòng)單元上調(diào)節(jié)。

AC馬達(dá)交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元用于移動(dòng)可連續(xù)調(diào)節(jié)的元件。驅(qū)動(dòng)單元包括一個(gè)單相交流電機(jī)，有一個(gè)平面齒輪用于聯(lián)結(jié)一個(gè)高分辨率的十圈電位器，提供位置信息的信號(hào)，電機(jī)內(nèi)部裝配兩個(gè)終端限位開關(guān)，并且有一個(gè)熱開關(guān)做過(guò)荷保護(hù)用。電機(jī)既可以順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)也可以逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)選擇端點(diǎn)連接方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，聯(lián)結(jié)的十圈電位器同時(shí)依相同方向轉(zhuǎn)動(dòng)，到達(dá)終端時(shí)，通過(guò)電機(jī)內(nèi)部的終端限位開關(guān)使電機(jī)停轉(zhuǎn)，而2個(gè)終端限位可以通過(guò)調(diào)節(jié)2副鈍齒輪調(diào)整。電位器用于提供馬達(dá)驅(qū)動(dòng)單元的位置指示信號(hào)，也是送到馬達(dá)控制器的調(diào)諧元件的位置信號(hào)，同時(shí)這個(gè)值也被送出，在ECAM上指示馬達(dá)的位置。為了取得所需的元件調(diào)節(jié)速度，電機(jī)通常與需調(diào)節(jié)的元件直接聯(lián)結(jié)，不再使用其它傳動(dòng)裝置；聯(lián)結(jié)電位器的齒輪比分別相適應(yīng)于各自需調(diào)節(jié)的元件，以取得需要的位置精度，元件全行程至少應(yīng)該對(duì)應(yīng)電位器行程的80%。

需要注意的是：電位器不能轉(zhuǎn)動(dòng)超過(guò)它的硬限位；受控的電容和線圈同樣不能調(diào)節(jié)到超過(guò)它們的硬限位。

1.3 開關(guān)驅(qū)動(dòng)

驅(qū)動(dòng)單元用于移動(dòng)一個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)，就是有2個(gè)終端位置的開關(guān)。主動(dòng)桿是線性移動(dòng)，有一個(gè)與開關(guān)移動(dòng)一致的特別的行程，終端限位開關(guān)安裝在小盒里面，從外部無(wú)法調(diào)節(jié)，MS電機(jī)驅(qū)動(dòng)能夠調(diào)節(jié)的僅僅是主動(dòng)桿。MS電機(jī)驅(qū)動(dòng)的位置由馬達(dá)控制器通過(guò)繼電器控制。終端位置通過(guò)第3個(gè)繼電器監(jiān)控，這個(gè)繼電器由驅(qū)動(dòng)單元內(nèi)的終端限位開關(guān)控制，就是馬達(dá)必須在2個(gè)終端位置中的1個(gè)，監(jiān)控繼電器必須動(dòng)作，位置信息信號(hào)在這些條件下給出。直流和交流驅(qū)動(dòng)器有三種主要定位類型：連續(xù)往返驅(qū)動(dòng)，在任意方向最小步執(zhí)行和盡可能近地驅(qū)動(dòng)到一指定位。

連續(xù)驅(qū)動(dòng)和步進(jìn)由操作者進(jìn)行初始化，當(dāng)驅(qū)動(dòng)至指定用于馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器的粗調(diào)位置時(shí)，馬達(dá)位置由ECAM的預(yù)設(shè)和操作者數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中讀出。由于交流馬達(dá)只能用固定速度，它們和直流馬達(dá)相比控制方式略為簡(jiǎn)單。齒輪的機(jī)械誤差通過(guò)存儲(chǔ)移動(dòng)方向和所需位置來(lái)獲得補(bǔ)償。首先被移動(dòng)到一個(gè)能從右邊自動(dòng)驅(qū)動(dòng)的位置，這就是為什么一個(gè)馬達(dá)開始時(shí)可以越過(guò)給定位置的原因。一旦馬達(dá)處于距所需位置的“break distance”[停止距離]便會(huì)停下，并認(rèn)為已正確就位。到達(dá)點(diǎn)可以查看，若不在誤差范圍內(nèi)，定位全程將重復(fù)進(jìn)行，直至新的停止位和馬達(dá)數(shù)據(jù)合乎要求。可提供較慢速的直流馬達(dá)在接近目標(biāo)時(shí)會(huì)被設(shè)為最低速，往返驅(qū)動(dòng)這一移動(dòng)模式通過(guò)按鍵UP和DOWN來(lái)初始化。直流驅(qū)動(dòng)器會(huì)連續(xù)增速，而交流驅(qū)動(dòng)器則會(huì)被設(shè)為額定速度。漸進(jìn)模式下執(zhí)行最小步，步進(jìn)脈沖長(zhǎng)度通過(guò)自適應(yīng)方式控制。往返驅(qū)動(dòng)示意圖見圖1：

1.4 馬達(dá)驅(qū)動(dòng)與開關(guān)驅(qū)動(dòng)的區(qū)別和作用

電感和電容有調(diào)諧范圍限制。若操作者試圖將馬達(dá)位置移出有效范圍，馬達(dá)將無(wú)任何錯(cuò)誤信息提示地停止工作，只有當(dāng)?shù)玫揭粋€(gè)返回有效位置的指令時(shí)它才會(huì)有反應(yīng)。由于安全原因，馬達(dá)開關(guān)只可在高末電子管不帶電的情況下更換。連接馬達(dá)控制板和順序控制板的一個(gè)特殊連接會(huì)迫使電源在任一馬達(dá)開關(guān)動(dòng)作時(shí)關(guān)閉掉。因?yàn)榉答佇盘?hào)只表明馬達(dá)開關(guān)到達(dá)一個(gè)位置/馬達(dá)開關(guān)在移動(dòng)，而直到第一個(gè)移動(dòng)指令前，一個(gè)馬達(dá)開關(guān)的確切位置是不可知的，因此，在控制系統(tǒng)調(diào)諧后，所有的馬達(dá)開關(guān)位置是ON或OFF，而不再會(huì)是“未定義”。若馬達(dá)控制系統(tǒng)的自檢通過(guò)中央控制系統(tǒng)（ECAM）執(zhí)行，將運(yùn)行下列檢測(cè)：元件檢測(cè)和系統(tǒng)檢測(cè)；存儲(chǔ)器（RAM）；電源元件；參考電壓；模數(shù)轉(zhuǎn)換器；對(duì)高末柵流（IG1V2）驅(qū)動(dòng)器電流的一般性調(diào)諧包含兩個(gè)任務(wù)：一方面，調(diào)諧射頻網(wǎng)絡(luò)，讓驅(qū)動(dòng)級(jí)調(diào)至駐波比最小；另一方面，設(shè)置射頻預(yù)放大器的放大倍數(shù)來(lái)得到IG1V2的正確調(diào)幅。這些調(diào)諧過(guò)程和驅(qū)動(dòng)級(jí)調(diào)諧一起開始，依次執(zhí)行，被稱為驅(qū)動(dòng)短調(diào)的驅(qū)動(dòng)級(jí)調(diào)諧以鑒相器1的輸出作為調(diào)諧標(biāo)準(zhǔn)。鑒相器1和驅(qū)動(dòng)級(jí)電子管的負(fù)載阻抗有關(guān)，若要取得最優(yōu)的射頻波發(fā)送到高末電子管的柵極的話就必須為零。射頻衰減器用于設(shè)置驅(qū)動(dòng)器輸入（IG1V2）的放大倍數(shù)。額定的IG1V2由操作高末柵流正常值較正（GNOM）給出。末級(jí)調(diào)諧通過(guò)兩個(gè)方面執(zhí)行：首先發(fā)射機(jī)輸出到天線的功率應(yīng)達(dá)到額定值，第二應(yīng)能達(dá)到效率最優(yōu)。兩個(gè)值都是電子管V2陽(yáng)級(jí)阻抗的功能，它又取決于由末級(jí)進(jìn)行的射頻網(wǎng)絡(luò)調(diào)諧。

三個(gè)調(diào)諧值可進(jìn)行調(diào)諧：高末陽(yáng)極電壓VAV2決定額定輸出功率；輸出射電壓VFWD決定實(shí)際的輸出功率；鑒相器2的輸出作為陽(yáng)級(jí)阻抗的標(biāo)志，效率最優(yōu)時(shí)應(yīng)為0。測(cè)量結(jié)果取決于調(diào)制方式的調(diào)制級(jí)并允許任意條件下的調(diào)諧。這一順序隨著自動(dòng)調(diào)諧而開始，并一直保持自動(dòng)調(diào)諧狀態(tài)，直到其他指令發(fā)送到馬達(dá)控制器。調(diào)諧錯(cuò)誤有兩種不同類型：小調(diào)諧錯(cuò)誤和大調(diào)諧錯(cuò)誤。一旦發(fā)生大的調(diào)諧錯(cuò)誤，發(fā)射機(jī)會(huì)立即重新開始調(diào)諧，而小調(diào)諧錯(cuò)誤發(fā)生一段時(shí)間后才會(huì)因累計(jì)造成發(fā)射機(jī)重新開始。

自動(dòng)調(diào)諧系統(tǒng)是按照最新的控制技術(shù)設(shè)計(jì)的，大量的預(yù)置數(shù)值允許快速和可靠地粗調(diào)，細(xì)調(diào)是參考最新的控制技術(shù)重新設(shè)計(jì)的。由于使用現(xiàn)代微處理器技術(shù)和創(chuàng)新的工程技術(shù)，自動(dòng)調(diào)諧系統(tǒng)具有靈活性和可靠性，它包含存儲(chǔ)和先前調(diào)諧數(shù)據(jù)的估計(jì)以及現(xiàn)代技術(shù)的應(yīng)用，可以優(yōu)化實(shí)際調(diào)諧狀態(tài)。發(fā)射機(jī)調(diào)諧系統(tǒng)分為兩個(gè)執(zhí)行步驟：粗調(diào)和細(xì)調(diào)。粗調(diào)系統(tǒng)的主要特性有優(yōu)良的先前調(diào)諧數(shù)據(jù)的（下轉(zhuǎn)第122頁(yè)）（上接第112頁(yè)）復(fù)制能力和高存儲(chǔ)容量；動(dòng)態(tài)地處理調(diào)諧數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)來(lái)自不同的傳感器，象相位、負(fù)載、電流等檢測(cè)器，保證可靠地實(shí)現(xiàn)細(xì)調(diào)。發(fā)射機(jī)通常僅設(shè)置在11個(gè)標(biāo)準(zhǔn)廣播頻帶工作，在這些標(biāo)準(zhǔn)廣播頻帶內(nèi)，調(diào)諧系統(tǒng)有230個(gè)預(yù)置數(shù)值分布在4.7-26.1MHz的短波頻帶內(nèi)，每個(gè)預(yù)置數(shù)值包含詳細(xì)的調(diào)諧信息用于發(fā)射機(jī)的調(diào)諧程序，這包括所有馬達(dá)位置的要求，開關(guān)元件的位置等等。預(yù)置數(shù)值是調(diào)機(jī)期間設(shè)定的，操作者可以存儲(chǔ)100個(gè)最常用的運(yùn)行狀態(tài)作為操作者預(yù)置數(shù)值，2個(gè)預(yù)置數(shù)值之間的頻率的數(shù)據(jù)是內(nèi)插的，改進(jìn)了調(diào)諧能力，可以使細(xì)調(diào)更快速，操作者更便利。所有調(diào)諧元件到達(dá)指定位置后，細(xì)調(diào)將立即開始。發(fā)射機(jī)按照載波頻率和天線負(fù)載調(diào)諧，相位、負(fù)載、電壓傳感器提供需要的調(diào)諧數(shù)據(jù)，調(diào)諧狀態(tài)被實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，負(fù)載的變化被自動(dòng)調(diào)整。在11個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)短波波段內(nèi)，發(fā)射機(jī)能夠調(diào)諧到任何一個(gè)載波頻率上，每步是100Hz和10Hz變化。

2 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)發(fā)射機(jī)系統(tǒng)單元YCS08功能，從馬達(dá)驅(qū)動(dòng)何開關(guān)驅(qū)動(dòng)工作方式作了簡(jiǎn)要描述，最后對(duì)兩者在實(shí)際中的不同做了簡(jiǎn)要的分析，能夠更加清晰的了解發(fā)射機(jī)射頻部分的調(diào)諧工作方式和可靠性都有了更加清晰的認(rèn)識(shí)，明確了YCS08單元在發(fā)射機(jī)工作系統(tǒng)中所承擔(dān)的重要作用，同時(shí)對(duì)發(fā)射機(jī)調(diào)諧工作的重要作用有了一定的了解，對(duì)于在發(fā)射機(jī)工作中出現(xiàn)的調(diào)諧故障有了針對(duì)性和簡(jiǎn)單的判斷和解決辦法，在實(shí)際工作會(huì)遇見如馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)不到位、元器件位置變化、電機(jī)故障等一些故障現(xiàn)象，通過(guò)上述的描述可有效的提高了故障處理能力。

[責(zé)任編輯：王楠]