3DX-50發(fā)射機(jī)電纜聯(lián)鎖簡析

段晶 朱明明 江蘇省廣播電視總臺廣播發(fā)射中心

1.引言

美國GATESAIR公司生產(chǎn)的3DX-50發(fā)射機(jī)使用了數(shù)字直接驅(qū)動技術(shù)，與DX系列發(fā)射機(jī)相比，該機(jī)型具有更高的安全性、更智能的故障診斷和更友好的操作界面。以安全性能方面的提高為例，該發(fā)射機(jī)含有一套可靠的生命支持系統(tǒng)，主要由控制器中的CPLD（復(fù)雜可編程邏輯器件）器件來實(shí)現(xiàn)，用于控制和監(jiān)測發(fā)射機(jī)的工作狀態(tài)，保護(hù)設(shè)備和人員的安全。

電纜聯(lián)鎖是生命支持系統(tǒng)的功能之一，主要用于保護(hù)濾波板、功放模塊以及調(diào)制編碼器這三類與母板相連接的設(shè)備的安全。當(dāng)上述設(shè)備與母板之間連接不到位時(shí)，發(fā)射機(jī)將封鎖高壓并且發(fā)出電纜聯(lián)鎖故障指示，如果不及時(shí)查明原因并解決該故障，發(fā)射機(jī)將一直無法開高壓，從而對安全播出造成影響。

為便于在工作中能更快捷的處理聯(lián)鎖故障，我們分析了與之相關(guān)的電路，總結(jié)了電纜聯(lián)鎖故障的特點(diǎn)及處理方法。

2. 電纜聯(lián)鎖的鏈路結(jié)構(gòu)

電纜聯(lián)鎖的鏈路由2個(gè)獨(dú)立的路徑組成，一路在右邊的母板（見圖1中粗黑線所示），一路在左邊的母板（見圖1中細(xì)黑線所示）。

圖1 電纜聯(lián)鎖鏈路

在路徑內(nèi)部，四塊母板之間通過排插J3和J4相連，形成主體的鏈路。最底部的母板上J4通過跳線JP19接地（見圖1中三角形），為聯(lián)鎖鏈路的起點(diǎn)；最頂部的母板上通過J3連接至功放控制分配板上的J5(或J6)，為聯(lián)鎖鏈路的終點(diǎn)。由此形成了一個(gè)由起點(diǎn)（接地端）至終點(diǎn)（J5或J6）的完整的串聯(lián)鏈路。

在母板上，所有的功放模塊和濾波板串聯(lián)，形成母板內(nèi)部的鏈路。母板內(nèi)部聯(lián)鎖鏈路見圖2。以左路聯(lián)鎖路徑上的第一塊母板為例，通過該母板上的J1和濾波板上的J5，依次將濾波板、射頻變壓器磁環(huán)以及八個(gè)功放模塊串聯(lián)在母板的J3與J4之間（圖2黑線所示）。

濾波板通過螺絲安裝在母板背面，功放模塊和調(diào)制編碼器通過插槽安裝在母板正面。（見圖3母板上的插接）。

如果濾波板接觸不到位，或者是功放模塊或調(diào)制編碼器在工作的時(shí)候被拉出（沒有使用“key”模塊替代），射頻變壓器初級所感應(yīng)的射頻電壓會因?yàn)槭ヘ?fù)載而無泄放回路，電纜聯(lián)鎖監(jiān)測電路將探測到這種情況，通過控制器封鎖發(fā)射機(jī)，并發(fā)出電纜聯(lián)鎖故障信號，避免射頻變壓器磁環(huán)爆裂，對發(fā)射機(jī)造成不可逆的損傷。封鎖狀況將一直保持，直到聯(lián)鎖故障去除為止。

3.電纜聯(lián)鎖的監(jiān)測電路分析

電纜聯(lián)鎖的連接狀態(tài)由監(jiān)測電路負(fù)責(zé)監(jiān)測并發(fā)出相應(yīng)的狀態(tài)提示，必要時(shí)封鎖發(fā)射機(jī)。

監(jiān)測電路主要由三個(gè)部分組成，分別是電源控制器、功放控制分配板和發(fā)射機(jī)主控制器。此外，調(diào)制編碼器也能對功放模塊內(nèi)部的聯(lián)鎖電路起到監(jiān)測和指示的作用。

功放控制分配板是電纜聯(lián)鎖監(jiān)測電路的中樞。如圖4所示，它通過接頭J5和J6分別監(jiān)測左右兩條聯(lián)鎖鏈路的狀態(tài)，通過接頭J3將狀態(tài)信息傳遞給主控制器的J4，并通過接頭J4連接電源控制器的J3。電源控制器原理圖見圖5。

圖2 母板內(nèi)部聯(lián)鎖鏈路

圖3 母板上的插接

圖4 功放控制分配板

圖5 電源控制器原理圖

當(dāng)聯(lián)鎖鏈路斷開時(shí)，功放控制分配板上依次發(fā)生如下動作：

（1）接頭J5（或J6）無法通過聯(lián)鎖鏈路接地，J5-1（或J6-1）電平值由低電平（0V）轉(zhuǎn)為高電平（5V）；

（2）U19監(jiān)測到這上述變化，使電纜聯(lián)鎖指示燈（DS13）和功放柜故障指示燈（DS9）變紅，同時(shí)，其3腳的聯(lián)鎖驅(qū)動電平由低轉(zhuǎn)高，使Q14導(dǎo)通；

（3）繼電器K1負(fù)極通過Q14接地，開關(guān)向下吸合，從而使J3-2通過J4-2連接至電源

控制器上的+12V電源。主控制器原理見圖6。

在主控制器上，J4-3與功放控制分配板的J3-2是連接在一起的，通過其連接+12V電源后，使光電耦合器U34導(dǎo)通。U83（生命支持系統(tǒng)CPLD）檢測到U34導(dǎo)通后，將發(fā)生如下動作：

圖6 主控制器原理

圖7 模塊內(nèi)部聯(lián)鎖電路

（1）通過寄存器U51通知微控制器，由其發(fā)出封鎖命令，發(fā)射機(jī)關(guān)機(jī)；

（2）發(fā)射機(jī)前面板功放指示（POWER AMP）紅燈亮；

（3）由U83的149腳輸出一個(gè)高電平信號，使Q22導(dǎo)通，繼電器K1向下吸合，從而使J4-2也接通+12V電源；

（4）J4-2通過功放控制分配板使電源控制器上的繼電器K1向下吸合，電源控制器上的U51（CPLD）檢測到這種變化，使電纜聯(lián)鎖指示紅（DS2）燈亮。

在功放模塊和二進(jìn)制模塊內(nèi)部，聯(lián)鎖電路為有源電路。模塊內(nèi)部聯(lián)鎖電路見圖7。

圖7中黑線所示為功放模塊內(nèi)的聯(lián)鎖電路。模塊正常時(shí)，+12V電源使場效應(yīng)管Q13飽和導(dǎo)通，聯(lián)鎖接點(diǎn)P1-39和P1-41經(jīng)由Q13把模塊串接在聯(lián)鎖鏈路中。

如果聯(lián)鎖接點(diǎn)接觸不良，或者Q13損壞，或者+12V電源缺失，則會使上述聯(lián)鎖鏈路開路，故障檢測器U15的2腳電平值由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖剑|發(fā)故障，并將故障信號傳遞給調(diào)制編碼器。調(diào)制編碼器接收到故障信號后，一方面通知主控制器封鎖發(fā)射機(jī)，另一方面使電源、聯(lián)鎖和封鎖的紅燈亮，并在其顯示屏上指示故障模塊的編號。

4. 電纜聯(lián)鎖的故障現(xiàn)象及處理方法

當(dāng)發(fā)射機(jī)因電纜聯(lián)鎖故障關(guān)機(jī)時(shí)，監(jiān)測電路或調(diào)制編碼器會有明確的故障記錄和紅燈提示，為該故障的排查和處理提供了極大的便利。

當(dāng)發(fā)射機(jī)因發(fā)生故障而關(guān)機(jī)，并且有以下故障燈指示時(shí)，則應(yīng)懷疑是由電纜聯(lián)鎖故障造成的關(guān)機(jī)：

（1）前面板功放指示（POWER AMP）紅燈亮；

（2）功放控制分配板上電源/故障（POWER/FAULT ）指示燈和電纜聯(lián)鎖（CABLE INTLK）指示燈同時(shí)變紅。

如果上述三個(gè)紅燈都亮，應(yīng)進(jìn)一步觀察四個(gè)調(diào)制編碼器是否有指示：

如果某調(diào)制編碼器上電源、聯(lián)鎖和封鎖的紅燈亮，并且其顯示屏上有某模塊編號的提示，可以判定是該模塊內(nèi)部故障引起的電纜聯(lián)鎖故障，更換或修復(fù)模塊，故障即可消除；

如果調(diào)制編碼器上電源、聯(lián)鎖和封鎖指示燈沒有變紅，說明所有功放模塊和二進(jìn)制模塊都正常，則可按照以下方式進(jìn)一步確認(rèn)是否為電纜聯(lián)鎖故障：

（1）嘗試復(fù)位故障或者斷電重啟發(fā)射機(jī)；

（2）點(diǎn)擊顯示屏查看故障記錄內(nèi)容是否有CABLE INTLK；

（3）必要時(shí)可嘗試RECALL該故障，以便觀察故障現(xiàn)象。

如果復(fù)位或斷電均無效，并且有相應(yīng)的故障記錄，則可以確定是電纜聯(lián)鎖故障造成的關(guān)機(jī)。

根據(jù)電纜聯(lián)鎖電路的特點(diǎn)可知，造成該故障的可能性主要有以下兩種：

（1）左路或右路聯(lián)鎖鏈路開路；

（2）監(jiān)測電路的故障造成的誤判。

由于功放控制分配板上的接頭J5和J6是聯(lián)鎖鏈路與監(jiān)測電路之間的接點(diǎn)，可以測量此處電平值，以判斷故障原因所在。

若J5-1和J6-1均為低電平，說明左右聯(lián)鎖鏈路都正常，聯(lián)鎖故障是監(jiān)測電路的故障造成的誤判。

根據(jù)監(jiān)測電路的構(gòu)成特點(diǎn)，可按如下步驟排除故障：

（1）重新插拔功放控制分配板上的接頭J3和J4；

（2）重新插拔電源控制器上的接頭J1和J3；

（3）重新插拔主控制器上的接頭J4和跳線JP6；

（4）依次用備件更換上述三塊電路板。

若J5-1或J6-1為高電平，說明是某路聯(lián)鎖鏈路開路造成的聯(lián)鎖故障。

根據(jù)聯(lián)鎖鏈路的構(gòu)成特點(diǎn)，可按如下步驟排除故障：

（1）重新插拔該鏈路上所有母板上的接頭J3和J4；

（2）重新插拔該鏈路上所有母板上的接頭J1和濾波板上的接頭J5;

（3）重新插拔該鏈路上最底部母板上的跳線JP19；

（4）依次用備件按照從上至下的順序更換電路板。電纜聯(lián)鎖故障處理流程見圖8，在進(jìn)行操作時(shí)，隨時(shí)注意觀察各指示燈的狀態(tài)，只要紅燈都消失，故障排查工作就可以結(jié)束。

5. 結(jié)束語

在日常的維護(hù)過程中，尤其是更換電路板或模塊時(shí)，要仔細(xì)檢查各電路板之間的接頭是否插接到位，跳線是否松動，模塊的插接是否緊固。做到以上幾點(diǎn)，就能大大降低電纜聯(lián)鎖故障發(fā)生的概率，為安全播出打下良好的基礎(chǔ)。

圖8 電纜聯(lián)鎖故障處理流程