DF100A型100kW短波发射机水位检测控制板的研发设计思考

2016-07-12薛虎

大科技 2016年13期

关键词：干簧管控制板接点

薛虎

（国家新闻出版广电总局654台）

DF100A型100kW短波发射机水位检测控制板的研发设计思考

薛虎

（国家新闻出版广电总局654台）

本文就以DF100A型100kW短波发射机水位检测控制板的研发设计作为论点进行了详细的探讨。介绍了水位检测控制板的工作原理以应用情况，以供参考。

水位检测控制板；功能电路；原理分析；应用

1 前言

DF100A型100kW短波发射机是我国短波发射机中的主力机型，该机型整体运行的稳定性对于安全传输发射工作至关重要，因此提高短波发射机运行的稳定性是发射台维护工作者的重要工作。DF100A型100kW短波发射机水箱内部的不同位置装有三个干簧管，分别用于控制低水位切断继电器、低水位告警继电器和高水位切断继电器动作。干簧管比一般机械开关结构简单、体积小、速度快、工作寿命长；而与电子开关相比，它又具有抗负载冲击能力强等特点，工作可靠性很高。但是，在多年的维护中我们发现，干簧管长期放置在水中，一旦密封不严，其内部接点极易被腐蚀，从而丧失常开常闭功能，甚至漏电，使得发射机控制系统出现误动作，给安全播音和人身安全造成很大威胁；同时，干簧管的更换比较麻烦、容易污染水质，且处理时间较长。为了解决上诉问题，技术人员对发射机原有的水位检测系统进行了改进，并结合压力传感器自主研发了水位检测控制板（简称WDCB）。

2 改进后的水位检测系统

2.1 水位检测系统改进方案

DF100A型100kW短波发射机原水位检测电路中，2S4、2S5、2S6（使用常闭接点）为干簧管，其常开接点（或常闭接点）分别用来控制115VAC的控制继电器1K10、1K9、1K11，并对低水位切断、低水位告警和高水位切断进行控制。新改进的水位检测系统由两个部分组成，即液位传感器和水位检测控制板。液位传感器是一种测量液位的压力传感器，用于检测水箱中的水位，可根据水箱中水位的高低，输出与水位高低成正比的0～20mA的直流检测信号。右边部分为水位检测控制板，该检测控制板主要由低通滤波器、A/D转换器、电子开关、自动补水装置和高水位切断、低水位告警和低水位切断控制继电器以及磁保持继电器等组成，水位检测控制板负责处理压力传感器送来的信号，主要完成两大功能：①替代干簧管 2S4、2S5、2S6 去控制 1K10、1K9、1K11；②自动补水。

2.2 水压测量电路

水压测量使用投入式压力传感器，传感器采用无油硅压力芯体，外壳不锈钢封装，密封性能好，可在恶劣环境下使用。压力传感器有三根引线，红线为电源正，黑线为电源负，白线为测量电压输出。

（1）低通滤波电路和放大电路。这里采用了Sallen-Key二阶有源低通滤波电路。电路使用LM324作为Sallen-Key二阶有源低通滤波电路的有源器件。

（2）A/D转换电路。A/D转换电路使用芯片ADC0832，它是一种8位分辨率、双通道A/D转换芯片，其最高分辨可达256级。其内部电源输入与参考电压复用，芯片的模拟电压输入在0～5V之间，芯片转换时间为32μs，有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变得更加方便。通过DI数据输入端，可以实现通道功能的选择。ADC0832与FPGA的接口为4条数据线，分别是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端与DI端在通信时并未同时有效，并且与FPGA的接口是双向的，所以电路设计时，可以将DO和DI并联在一根数据线上使用。

2.3 自动补水电路

水位检测控制板的自动补水功能主要由磁保持继电器和电磁阀实现。K3为24VDC低水位告警控制继电器，当水位低于告警线时，K3动作，其常开接点4～8吸合，用于控制磁保持继电器的吸合线包S带电；K2为24VDC停止补水控制继电器，当水位高于6V时，K2断电，其常闭接点4～6吸合，用于控制磁保持继电器的释放线包R带电。当S线包吸合时，4～8接通，DS5发光；9～13接通，外接补水继电器带电，驱动电磁阀工作，发射机水路系统开始自动加水，水汽分离箱中水位逐渐升高，通过液位传感器取样到的电压值逐渐增大，当水位升高至正常水位刻度以上时，传感器取样到的电压值>6V，K2继电器失电，释放线包R带电，相应的常开接点4～8、9～13断开，DS5熄灭，外接补水继电器失电，发射机水路系统停止补水。

2.4 电子开关电路

水位检测控制板上设计的开关电路。下面仍以低水位告警为例分析电子开关电路。K3为24VDC低水位告警继电器，其线包带电与否由三极管Q3的导通和截止来控制。Q3的输入信号由其对应的A/D转换电路提供，当A/D转换电路送来低电平信号（水位高时）时，Q3截止，K3不带电，此时，接点13～11接通，控制低水位告警继电器1K9动作，同时常闭接点4～6接通，使后面的磁保持继电器动作，接点接通；当A/D转换电路送来高电平信号（水位低时）时，Q3导通，K3带电，此时常闭接点13～11断开，常开接点4～8接通。在电子开关Q3切换瞬间，为了防止继电器抖动，引入电解电容C3，利用了电解电容两端电压不能突变的原理。同时，为了防止大电流对Q3的冲击，引入R2，如果不接入R2，则在Q3导通的瞬间，24V全部电压均降在Q3的CE之间，Q3极易损坏。同样，低水位切断控制电路中，24VDC低水位切断继电器K4的常闭接点11-13替代了干簧管2S4；高水位切断控制电路中，24VDC高水位切断继电器K1的常闭接点11～13替代了干簧管2S6。