電流環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)與排故

陳印　胡瑩

【摘 要】基于空管單位轉(zhuǎn)報(bào)傳輸?shù)膶?shí)際應(yīng)用，設(shè)計(jì)電流環(huán)系統(tǒng)以延長(zhǎng)傳輸距離和減少傳輸誤碼率。要求電流環(huán)的傳輸信號(hào)穩(wěn)定可靠、傳輸速率達(dá)到1200位/s及以上，具有較好的帶負(fù)載能力和隔離度，傳輸電壓不超過(guò)24V。針對(duì)電流環(huán)系統(tǒng)無(wú)法傳輸信息的故障提出幾點(diǎn)解決方法，分享排故經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】電流環(huán)；電流傳輸；電路板檢修

在空管系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)報(bào)通常采用雙流接口來(lái)傳輸報(bào)文內(nèi)容，通過(guò)電流信號(hào)傳輸信息的方式不僅干擾小，相比電壓信號(hào)傳輸信息，這種方式還具有傳輸距離遠(yuǎn)的優(yōu)勢(shì)。由于網(wǎng)絡(luò)終端通常采用RS232接口，所以需要設(shè)計(jì)一個(gè)雙流接口與RS232接口的轉(zhuǎn)換電路。但是這種轉(zhuǎn)換電路在市場(chǎng)上應(yīng)用較少，缺乏足夠的研究資料，不利于系統(tǒng)的排故。

本文利用常規(guī)元器件，通過(guò)電路板焊接，實(shí)現(xiàn)了雙流接口與RS232接口的轉(zhuǎn)換功能，滿足全雙工串行通信，這個(gè)雙向發(fā)射接收的環(huán)形電路稱(chēng)為電流環(huán)系統(tǒng)，雙流接口與RS232的轉(zhuǎn)換設(shè)備稱(chēng)為電流環(huán)設(shè)備。

電路的設(shè)計(jì)從PNP三極管和NPN三極管的串聯(lián)電路開(kāi)始，通過(guò)輸入信號(hào)來(lái)控制這兩個(gè)三極管處于一個(gè)導(dǎo)通一個(gè)截止的狀態(tài)。并在兩個(gè)三極管的發(fā)射極分別接±24V穩(wěn)定電壓，以實(shí)現(xiàn)當(dāng)輸入正負(fù)不同信號(hào)時(shí)，輸出滿足要求的穩(wěn)定的正負(fù)電壓，根據(jù)負(fù)載電阻轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的電流信號(hào)。為了實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)與輸出信號(hào)更好的隔離性，采用了型號(hào)為4N25的光電耦合器，如圖1。當(dāng)輸入負(fù)電壓時(shí)，光電耦合器U1導(dǎo)通，U2截止；當(dāng)輸入正電壓時(shí)，光電耦合器U2導(dǎo)通，U1截止，黃燈亮。為了提高電路穩(wěn)定性和可靠性，在光電耦合器和三極管串聯(lián)電路之間設(shè)計(jì)一個(gè)控制電路。當(dāng)U1導(dǎo)通時(shí)，控制電路的三極管Q2導(dǎo)通，穩(wěn)定管U4輸出的-24V電壓被R1、R7分壓，引起三極管串聯(lián)電路的Q3被導(dǎo)通，負(fù)載輸出穩(wěn)定的負(fù)值電流信號(hào)。同理，當(dāng)U2導(dǎo)通時(shí)，U1截止，穩(wěn)壓管U3輸出的24V電壓被R2、R8分壓，引起三極管串聯(lián)電路中Q4導(dǎo)通，Q3截止，負(fù)載輸出穩(wěn)定的正值電流信號(hào)。

在接收端將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為RS232信號(hào)的過(guò)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(dāng)發(fā)送端傳來(lái)負(fù)值電流信號(hào)時(shí)，光電耦合器U5導(dǎo)通，輸出低電平；當(dāng)發(fā)送端傳來(lái)正值電流信號(hào)時(shí)，光電耦合器U5截止，輸出為穩(wěn)壓管U6提供的5V電壓，此時(shí)綠燈亮。光電耦合器的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)非門(mén)的電平轉(zhuǎn)換、555芯片的分壓和電壓比較，由555內(nèi)部的RS觸發(fā)器輸出滿足邏輯要求的TTL電平。本系統(tǒng)采用帶有max232芯片的RS232接口，在信號(hào)輸入終端設(shè)備前，能準(zhǔn)確有效地將TTL電平轉(zhuǎn)為RS232電平。

本系統(tǒng)經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試，可在傳輸速率不大于9600bit/s的情況下，準(zhǔn)確將文本信息傳輸?shù)綄?duì)方終端，并能實(shí)現(xiàn)全雙工模式。

不過(guò)在實(shí)際應(yīng)用中，也出現(xiàn)過(guò)信號(hào)無(wú)法傳輸?shù)墓收希韵戮蛢纱未喂收锨闆r進(jìn)行分析。

故障一：?jiǎn)蜗驘o(wú)法發(fā)送

故障現(xiàn)象：A端向B端無(wú)法發(fā)送信號(hào)，B端向A端發(fā)送信號(hào)正常，A端黃燈不亮。

故障分析：利用穩(wěn)定電壓源產(chǎn)生的信號(hào)來(lái)模擬輸入信號(hào)，并接入A端的電流環(huán)設(shè)備。當(dāng)電流環(huán)設(shè)備A輸入-5V時(shí)，用萬(wàn)用表測(cè)得A端光電耦合器U1導(dǎo)通、U2截止，輸出負(fù)值電流，B端光電耦合器U5導(dǎo)通，B端輸出到終端設(shè)備的RS232接口電平為-8.9V，傳輸符合設(shè)計(jì)要求（一端輸入負(fù)電平，另一端送給終端設(shè)備-8.9V；一端輸入正電平，另一端送給終端設(shè)備9V電平）。當(dāng)給設(shè)備A輸入5V電壓時(shí)，萬(wàn)用表測(cè)的A端光電耦合器U1、U2均輸出高電平，即截止，A機(jī)連接B機(jī)間的線路無(wú)信號(hào)。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(jìn)行再次測(cè)量，發(fā)現(xiàn)結(jié)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(wèn)題。經(jīng)過(guò)仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)LED1的焊點(diǎn)有所松動(dòng)，經(jīng)過(guò)重新焊接，電路恢復(fù)正常。

經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：由于LED1焊點(diǎn)脫落，導(dǎo)致正電壓輸入時(shí)，電路無(wú)法連接到地，出現(xiàn)光電耦合器U2無(wú)法導(dǎo)通的假象，在以后排故中要特別注意電路板焊點(diǎn)是否飽滿完好。

故障二：?jiǎn)蜗驘o(wú)法接收

故障現(xiàn)象：A端向B端無(wú)法發(fā)送信號(hào)，B端向A端發(fā)送信號(hào)正常，B端綠燈不亮。

故障分析：同樣利用穩(wěn)定電壓源產(chǎn)生的單電平信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)A端電流環(huán)設(shè)備接入-5V時(shí)，測(cè)得A端光電耦合器U1導(dǎo)通、U2截止，輸出負(fù)值電流，但是電流環(huán)的B端光電耦合器截止；當(dāng)A端電流環(huán)設(shè)備接入5V時(shí)，測(cè)得A端光電耦合器U2導(dǎo)通、U1截止，輸出正值電流，電流環(huán)的B端光電耦合器依然截止。此次認(rèn)真觀察電路板接線和焊點(diǎn)焊接情況，均正常。電流環(huán)B端的穩(wěn)壓管U6輸出穩(wěn)定的5V電壓，供電正常。故將故障點(diǎn)設(shè)定在電流環(huán)B端的光電耦合器U5，經(jīng)過(guò)更換光耦元件，電路恢復(fù)正常。

經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：遇到電路故障時(shí)，將多字符的文本傳輸簡(jiǎn)化為單電平檢測(cè)，根據(jù)電路原理進(jìn)行多點(diǎn)電平檢測(cè)，并通過(guò)觀察板件狀態(tài)，分析得知故障點(diǎn)所處的位置。

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