設計思路:在正常播出過程中,電視發射機曾經出現失控現象,有的時候是按前面板開機鍵無法開機,有時按功率升降鍵失效,直接危及到了安全播出。經過反復研究測量,發現MC14490和MC1458產生的100Hz時鐘信號,經過內部的分頻器和多諧振蕩器產生周期為1毫秒到5秒之間的多種控制脈沖。在實際應用中,由于+5V和±12V電源的波動,會造成控制誤差,導致了發射機不能正常運行。仔細研究圖紙后,我們進行了冗余性改造,重新設計電路,緊急情況下避開微控制器的邏輯控制,在確保不損壞發射機元器件的前提下,分步啟動發射機。
啟動整機電源:整機電源受控于主交流接觸器K1、控制開關CB1和輔助接觸器K2,設計啟動電路,就是另外送一個控制信號,讓K2帶動K1吸合。廠家設計的開機程序是:按下發射機開機按鍵S101時,低電平的開機命令通過1A12B的J1-1送到主控制板1A3B的U201的1腳。經過U201緩沖后,輸入到U401(CY7C342)的49腳。在U401的邏輯運算中,首先必須保證外部交流電源的相序正確,產生一個低電平的AC-MAINS信號,送到U401的1腳;其次,產生低電平的門互鎖信號DOOR-INT,送到U401的32腳。具備了這兩個條件后,不管是遙控、本地或者是系統產生的開機信號,都可以形成一個3與非門邏輯,在U401的58腳上輸出低電平的交流控制信號AC-CNTL。圖1是整機泄放電路控制接線圖,W52系列接線是接到泄放電路中的;W55系列接線是接到功放柜左側的1A18接口板上的,這個接口轉接了所有控制柜與功放柜之間的線路。
設計電路時,我們從主控制器上的接口電路U311的8腳焊接一根細導線,接在U401的18腳上,同時拔下跳接線JP307和JP310。當微控制器出現異常時,插上JP307,把交流接觸器的控制拓展,增加一個手動狀態的控制功能。正常狀態下,門開關S1的1、2腳閉合,3、4腳斷開。+12V控制電壓經過W55-19和S1的常閉接點1、2連接到W52-10。這根線由連接到了泄放電路A28中K1的常閉接點8、9,然后返回到主交流接觸器的吸合線圈W52-7端,而線圈的另一端就接在了微處理器U401的58腳上。當泄放電路中的R1、R2、R3和S3的工作狀態保持不變時,只要微處理器U401的58腳提供一個低電平信號,主交流接觸器就會吸合,風機馬達啟動,完成第一步開機程序。
根據發射機電路圖分析,控制邏輯電路中,交流接觸器的吸合必須有+12V控制電壓和微處理器輸出的低電平構成的回路。為了防止+12V電源和微處理器出現故障,必須在拓展控制功能時擺脫這兩個方面的約束。為此,我們另外設計了一路+12V控制電壓,并且和發射機具有通用的接口。當發射機的控制電源部分出現故障時,拔下主控制板1A3B上的J4,如圖2所示,直接插到+12V電源的相同接口上,就可以運行發射機了。設計電源時,±12V和+5V電源的額定電流為2A。既可以用電源模塊,也可以自行設計。
啟動兩塊+50V電源:變壓器T2的次級,按照交流相序a、b、c輸出40V的交流信號。這些交流信號送到了電源控制板上,一方面作為可控硅導通的同步脈沖,另一方面利用整流二極管CR34 ~ CR39和穩壓調整三極管Q8,產生控制電路所需要的+24V直流電源。只要主交流接觸器吸合,不管+50V整流器是否工作,軟啟動所需的V+電壓始終存在,而Q7控制著+24V直流電壓的輸出,如圖3所示。
主控制器上的微處理器發出開機命令后,電源控制板上的J1-1接收到了低電平的控制信號。光電耦合器U4導通,隨之而來的是U4控制著Q16、Q17和Q18截止,過壓指示燈DS1、過流指示燈DS2和過溫指示燈DS3都熄滅。同時,場效應管Q7關閉,穩壓管Q8輸出+24V直流電壓,控制電路開始工作。電壓比較放大器U1和U2、場效應管Q1 ~ Q6、三極管Q10 ~ Q15和變壓器T1 ~ T6,構成了順序同步電路。它們把整流板上的變壓器T2輸出的相電壓,分別通過二極管CR1 ~ CR5和電容C38 ~ C43整流濾波,作為各自的同步信號。如果風壓正常,控制電源+12V通過FB1、R51、CR31、U4和FB2,使光電耦合器U4導通。Q16、Q17和Q18截止,過壓指示燈PS1、過流指示燈PS2和過溫指示燈PS3熄滅,場效應管Q7關斷,允許+24V電壓輸出到可控硅控制電路上,整個電源快速地上升到+50V。根據上面的分析可知,主交流接觸器吸合500毫秒后,在U401的47腳和48腳輸出低電平的電源控制信號。經過接口電路U311,接到J4-1和J4-2上。設計電路時,一方面把U311的9腳接到U311的13腳上;把U311的11腳接到U311的19腳上,拔下跳接線JP305、JP306、JP308和JP309。微控制器出現異常時,插上JP305和JP306,就可以手動啟動PS1和PS2了。另一方面,通過轉接板,直接送+12V控制信號,用鈕子開關直接啟動電源。
啟動功放模塊:不管是驅動模塊還是功放模塊,內部控制電路完全一樣。在模塊控制電路中,有兩種+15V電壓:一種是從J1-23腳連接的+50V電壓,經過電阻R80和穩壓塊U11降壓后得到,這個電壓用于監測控制電路的所有工作。另一種+15V電壓,在圖紙上標記為+15V-SW。當開關場效應管導通后,從源極輸出的+50V電壓連接到P1-25,在連接J1-25。場效應管輸出的+50V電壓,經過電阻R39和穩壓塊U10降壓后得到的+15V-SW,送到每一個1 / 4模塊,用于柵極偏置和溫度監測取樣。另外,場效應管輸出的+50V電壓,連接到U7的11腳,與10腳的電壓進行比較。一旦11腳上有電壓,U7的13腳就輸出高電平的開關管已經導通的信號FET-ON,送到PAL電路中進行邏輯運算,如圖4所示。通過一個公用系統,對四個1 / 4模塊進行保護。它采集各種電壓取樣,監測運行參數,對不利于模塊正常工作的異常狀態紀錄下來,并將取樣電壓和基準電壓作比較。電壓比較放大器U4、U6、U7和U13,將取樣電壓和基準電壓比較后,輸出數字信號,送到模塊前面板或者發射機的主控制器,指示模塊當前處于正常運行狀態還是存在故障。兩個驅動模塊和十六個功放模塊都是由U402控制著,當這十八個輸出端變成低電平時,模塊就開始工作。在原來的電路中,模塊啟動信號通過接口電路A18的J13連接到了機柜頂部的J11B,然后接到主控制器1A3B的J3上。在J3中,1-18腳是模塊啟動信號MODENABLE。
現在,我們把J3從主控制板上拔下,外接26插針的帶狀電纜,末端接18路的DIP開關,開關的另一端全部連接在一起作為公共接地端。當DIP開關接通時,低電平信號送到模塊接口的J2-6上,通過轉接插件J1-12和電阻R30,加到U5的5腳,經過U1、U2、U3和R59,加到比較放大器U7和U4上。這樣,場效應管控制信號通過J1-24加到柵極上,使場效應管開關接通,+50V電源就加到了每個1/4模塊中,整個模塊開始工作。
我們對發射機進行冗余性改造后,雖然增加了電路,但并沒有改變發射機原來的物理結構和邏輯運算,對發射機的正常運行不會造成任何影響。我們模擬了實際應用中可能出現的故障,對拓展后的系統進行了測試,各種工作狀態都穩定可靠。在設計時,我們考慮到了電源的冗余性和各種接口的通用性,保證了在最短的時間內切換到手動控制狀態,提高了發射機的安全性能。
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