DX600中波發(fā)射機(jī)弧光監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計分析

路勇

（國家新聞出版廣電總局六五四臺 831200）

DX600中波發(fā)射機(jī)弧光監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計分析

路勇

（國家新聞出版廣電總局六五四臺 831200）

DX600全固態(tài)中波廣播發(fā)射機(jī)具有自動化程度高、安保措施完善的特點，在世界廣播行業(yè)被廣泛使用。本文簡要闡述DX600發(fā)射機(jī)弧光檢測原理以及弧光監(jiān)測系統(tǒng)的原理，并且探討該系統(tǒng)的應(yīng)用情況。

DX600中波發(fā)射機(jī)；弧光監(jiān)測系統(tǒng)；設(shè)計

DX-600中波發(fā)射機(jī)合成器主要功能是將3個PB-200單元輸出的200kW射頻功率進(jìn)行合成，從而達(dá)到600kW載波功率輸出。在合成器各機(jī)柜中的器件組成上，有多個射頻開關(guān)、真空電容、阻隔電阻等。因此，DX-600中波發(fā)射機(jī)在合成器中設(shè)置了許多的弧光檢測板，監(jiān)測合成器各部位的打火情況，并及時對發(fā)射機(jī)進(jìn)行告警指示并保護(hù)。

當(dāng)弧光檢測板檢測到打火或弧光檢測板自身發(fā)生故障時，就會發(fā)出弧光故庫信號。如果弧光故障信號來自輸出匹配柜，可以根據(jù)輸出監(jiān)測板上的“UPPERARCFLT”紅色指示燈判斷故障位置，但如果故障信號來自PB的其他機(jī)柜，輸出監(jiān)測板上亮“LOWERARCFLT”紅燈，不能根據(jù)故障指示立即判斷故障的位置，需要經(jīng)過測盆或打開相應(yīng)機(jī)柜門逐一排查。這樣一來，拖延了排查和解決故障的時間。為了確保安全播出，快速查找到產(chǎn)生弧光故障的位里，經(jīng)過分析研究，設(shè)計了一款弧光監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠在液晶顯示器上直觀地顯示PB中任何一個發(fā)生弧光故障的位里，大大縮短了故障排查和排除時間，提高了安全播出的可靠性。

1 DX600發(fā)射機(jī)弧光檢測工作原理（如圖1）

圖1 弧光檢測原理圖

圖1所示為DX-600發(fā)射機(jī)弧光檢測板的工作原理圖。其中R1為光敏電阻，C1，C2為耐壓100V、容量為0.1uF的瓷片電容，R2為27Ω的限流電阻。發(fā)射機(jī)正常工作時，如果弧光檢測板沒有受到弧光照射，則R1的阻值為無窮大，弧光檢測輸出電壓為0V；如果弧光檢測板檢測到弧光，通過弧光的照射，R1的阻值迅速降低到一個很小的值，R1近似于短路，此時弧光檢測輸出電壓為VCC。因此，弧光檢測板輸出的正常信號為低電平，而故障信號為高電平。

該故障信號輸出到輸出監(jiān)測板或發(fā)射機(jī)接口板后，再通過相應(yīng)的檢測電路，使發(fā)生故障的PB脫機(jī)，同時在輸出監(jiān)測板上顯示相應(yīng)的紅色故障指示燈，但不能顯示具體的故障位里。

2 弧光檢測系統(tǒng)原理

弧光監(jiān)測系統(tǒng)為解決發(fā)射機(jī)弧光故障顯示的缺陷進(jìn)行設(shè)計的，通過采集弧光檢測器的輸出信號，實時監(jiān)測弧光，并將監(jiān)測情況顯示在液晶顯示器上。系統(tǒng)原理框圖如圖2所示，該系統(tǒng)不僅可以對弧光信號進(jìn)行監(jiān)測，還可以利用預(yù)留的信號接口，對其他信號進(jìn)行監(jiān)測，擴(kuò)展該系統(tǒng)的功能。

圖2 原理框圖

在DX600發(fā)射機(jī)中，每塊弧光檢測器板都有兩路如圖1所示的弧光檢測電路，都有兩個輸出信號。但在該系統(tǒng)中，不需要采集所有的輸出信號。除了輸出匹配柜弧光檢測板輸出的兩路弧光信號沒有連接在同一節(jié)點，其他機(jī)柜弧光檢測板輸出的兩路弧光信號均連接在同一個節(jié)點，因此只需要采集五路弧光信號。這五路信號為別為：輸出匹配柜兩路，右機(jī)柜、中機(jī)柜、擴(kuò)展機(jī)柜各一路。

弧光監(jiān)測系統(tǒng)主要由兩個部分組成，第一部分是信號處理，第二部分是顯示與告警。

信號處理主要是由LM324及電位器組成的，用于對采集的信號進(jìn)行處理。輸入信號為來自弧光檢測器的弧光信號。首先，該信號經(jīng)過電壓跟隨器，然后再經(jīng)過比較器后輸出，此時的輸出成為只有高、低電平之分的二進(jìn)制信號。電壓跟隨器在該部分電路中的主要作用是使后級電路不影響前級，即弧光監(jiān)測系統(tǒng)不影響發(fā)射機(jī)。合適的參考電壓Vref對于本系統(tǒng)來說非常重要，決定了該系統(tǒng)的監(jiān)測靈敏度。Vref的值通過調(diào)節(jié)電位器來設(shè)定。若輸入的弧光信號為正常值，即此時輸入的弧光信號的電壓為0V，為了使信號處理部分的輸出為低電平，將Vref設(shè)定為0.8V。只要弧光檢測器檢測到弧光，其輸出的弧光信號電壓就會升高，只要電壓高于0.8v，信號處理部分向后級輸出一個高電平的故障信號。

顯示與告警部分由AT89C51、1602液晶顯示器和聲光告警電路構(gòu)成。AT89C51是一種帶4k字節(jié)FLASH存儲器的低電壓、高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該單片機(jī)具有32個可編程的I／O端口，并具有良好的擴(kuò)展功能。1602液晶顯示器是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的工業(yè)字符型液晶LCD，能夠同時顯示32個（16列2行）字符，每個字符都是5×7點陣。聲光告警電路主要由三極管、限流電阻、發(fā)光二極管及蜂鳴器組成，其中，三極管在該電路中用于作為開關(guān)器件。元器件按照設(shè)計的電路圖焊接到PCB板后，將編寫好的代碼燒寫到單片機(jī)中。這些代碼包含了初始化、故障判斷、顯示指示、查找表等幾大模塊，存儲在單片機(jī)的FLASH存儲器中。該系統(tǒng)運行時從P1口和P3口接收輸入信號，根據(jù)輸入信號的內(nèi)容，判斷有沒有故障，有什么類型的故障，通過P0口向液晶顯示器發(fā)送顯示指令，通過P2口的P2.0和P2.1對聲光告警電路進(jìn)行控制。其中，P1.5、P1.6、P1.7和P3口是該系統(tǒng)預(yù)留的擴(kuò)展口，詳見圖3。

圖3 顯示與告警部分原理圖

具體的執(zhí)行步驟如下：

第1步：初始化。初始化各UO口，初始化顯示器。

第2步：接收輸人信號，判斷是否有故障。

第3步：若沒有故障，向顯示器發(fā)送顯示正常的指令，返回到第2步。

第4步：若有故障，閃爍紅燈，使蜂鳴器發(fā)出聲音，判斷是否為新故障。

第5步：若不是新故，障，返回到第2步。

第6步：若是新故障，查找故障類型，并向顯示器發(fā)送顯示故障類型及故障位t的指令，返回到第2步。

3 弧光檢測系統(tǒng)的擴(kuò)展應(yīng)用

P1.5，P1.6，P1.7和P3口是該系統(tǒng)預(yù)留的擴(kuò)展口。通過利用預(yù)留的擴(kuò)展口，目前該系統(tǒng)也能夠?qū)崟r監(jiān)測漏水狀態(tài)。一旦檢測到漏水，該系統(tǒng)立刻告普并顯示具體的漏水位置。

經(jīng)過反復(fù)試驗后，將該系統(tǒng)制作成PCB電路板成品，并安裝到DX600發(fā)射機(jī)PB1的左機(jī)柜。表1為監(jiān)測對象故障狀態(tài)與顯示器內(nèi)容的對應(yīng)表。若出現(xiàn)單個故障，顯示器按表1中的內(nèi)容顯示；若有兩個故障同時出現(xiàn)，則根據(jù)表1中第一列的順序，排在前面的故障在第一行顯示，排在后面的故障在第二行顯示；若有三個以上故障同時出現(xiàn)，則按照順序輪流顯示。

表1 單個故障時顯示器的顯示內(nèi)容

4 結(jié)語

綜上所述，弧光監(jiān)測系統(tǒng)有效地改善了發(fā)射機(jī)弧光故障顯示的不足。然而，只有弧光檢測板正常時，弧光監(jiān)測系統(tǒng)才能正確地對弧光進(jìn)行監(jiān)測。因此，我們應(yīng)該對弧光檢測器定期進(jìn)行檢查，確?；」鈾z測器能夠正常工作，才能保證弧光監(jiān)測系統(tǒng)正確監(jiān)測弧光。總而言之，只有不斷積累維護(hù)經(jīng)驗，主動進(jìn)行技術(shù)革新改造，并且充實和完善應(yīng)急處理預(yù)案，才能保障發(fā)射機(jī)安全穩(wěn)定播出。

[1]《廣播電視發(fā)送與傳輸維護(hù)手冊-DX型中波發(fā)射機(jī)》.國家新聞出版廣電總局無線電臺管理局.

[2]占榮郎.DX-600中波發(fā)射機(jī)合成器弧光檢測系統(tǒng)的原理及分析[J].科技傳播，2015（15）.

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2016-5-20