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0.前言
TSD-10中波固态数字调制发射机(DAM)是由上海明珠广播电视科技有限公司制造。是一种运用数字技术进行调幅广播的全新中波广播发射机.它集数字处理技术、射频功率合成技术和高稳晶体的锁相环频率合成技术等先进科技成果于一体,使发射机的整体性能较以往的发射机产生了质的飞跃.全机由射频、音频、控制、电源四大系统组成。风机、功放温度监测板(A4板)属于电源系统的一部分,而且在发射机故障分类中属于“一类故障”,即故障发生时产生“关机”指令,同时切断功放230VDC主整电源,且必须在此故障完全排除后,手动开机才能重新运行。
本人在从事中波发射值班及维修多年工作中,发现A4板故障频率算是比较高的,在此特将A4板电路的工作原理及我台工作中的实例故障结合电路图做详细解析,供各同行参考和探讨。
风机温度监测板电路全图
1.风机、功放温度监测板(A4板)工作原理分析
A4板用于检测发射机工作时风机的转速(或风压)与功放的温度。在发射机工作时,由于某种原因造成风机转速过低或功放温度过高时,通过监测显示板(A32板)和控制板(38板)产生关机指令,从而保护发射机功放模块的安全。
其中风机转速,功放板温度监测电路包括:
a电源稳压器 b转速采样电路
c温度采样电路d输出电平转换及控制电路
1.1电源稳压器
电源稳压器由N1,C1-C4组成。N1为三端稳压器,其输入电压为8V,而输出电压为5V。C1-C4保证N1工作稳定。
1.2转速采样电路
转速采样电路由V1、N2A(LM339)、D3及N2组成。
V1为光发射与接收探头,当装在风机三组叶片上的三个反光片任意一个靠近时,V1的光电发射器发出的红外线光通过反射使V1接收器饱和导通,在N2:A-6脚得到一个低电平。当N2:A-6的电平低于N2:A-7的电平时,N2:A-1脚输出一个5V的高电平,反之,N2:A-1脚为低电平。因此当风机正常旋转时,相应的在N2:A-1脚会产生一个固定占空比的方波,其频率和风机频率成正比。
1.3单稳态触发器D3:A
当单稳态触发器D3:A的2脚输入一个正脉冲时,D3:A-13脚会产生一个正脉冲,其脉冲宽度由RP2和C5确定。因此,在风机转速正常时,它会不断触发D3:A使其13脚保持高电平,而在风机转速低于正常值时,D3A-13脚会出现故障低电平。
D3的型号是74HC123,属可重触发单稳态触发器,其A、B、CLR端均接地,D3:B总为稳态,12脚为高电平,其输出电压约为5V经R6、R7分压后约为3.8V。作为N2C的反相端参考电压。
1.4快放慢充电路(R5、C6、VD1)
当风机转速正常时,D3:A-13脚输出的正电平通过R5向C6充电(τ为0.1S),N2:C-9电压高于N2:C-8脚电压,N2:C-14输出为高电平。当风机转速低于正常值时,D3:A-13脚输出脉冲信号,而其中的低电平使C6通过VD1快速放电,使N2:C-9脚的电压低于N2:C-8脚电压,N2:C-14脚输出低电平。
1.5温度采样电路(热敏电阻RP3、N2B)
热敏电阻是对温度敏感的半导体元件,主要特征是随着外界环境温度的变化,其阻值会相应发生较大改变。电阻值对温度的依赖关系称为阻温特性。热敏电阻根据温度系数分为两类:正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻。热敏电阻RP3属于负温度系数热敏电阻,简称NTC(是Negative Temperature Coefficient的缩写),它的阻值是随着温度的升高而下降的。当发射机运行出现故障,第一块功放温度升高时,由于RP3阻值下降,N2:B-5脚的电压会逐渐降低。当温度高于65度时,N2:B-5脚电压会低于N2:B-4脚电压,使N2:B-2脚输出故障的低电平。
1.6输出电平转换及控制电路
当风机转速正常且功放温度正常时N2:C-14和N2:B-2均为高电平,VD2、VD3均截止,N2:D-10脚为高电平,使N2:D-13脚输出低电平,三极管V2截止,J1-9输出8V高电平。当风机转速低于正常或功放温度大于65度时,VD2或VD3导通,N2:D-10脚为低电平使N2:D-13脚输出为高电平,三极管V2导通,J1-9输出故障低电平。
2. 风机、功放温度监测电路实例故障(二例)解析
2.1实例故障一
现象:开启低、高压电源均正常,按开机键,不能开机,风机故障灯亮红色。
分析:
风机故障属于一类故障,所以在故障排除前,不能开机。应该先判断是因为风机保护动作还是监测显示板(A32板)监测显示电路误动引起作,可测量风机保护电路输出信号是否正常来判断。若正常,则是A32板监测保护线路输出误故障电平,应在A32板上查找故障点。若是输出故障信号,就要注意到风机保护电路有两个即:转速保护和温度保护,首先要判断是哪个保护引起故障。再测量相关电路和逻辑电平是否正常,缩小故障范围。
检修过程:
1)测量A4板J1-9为低电平,可确认A4板中有保护电路动作。
2)测量N2:B-2脚电平为5V,测量N2-14脚电平为0V,表明是风机转速保护动作引起。
3)查看风机本身运行是正常的,可就是开不起机。接着检查单稳态触发器D3:A有无正常触发和工作。测量D3:A-13脚为恒定低电平,表明D3:A不在正常工作状态,可能是由于B端无上升沿触发或D3:A本身有故障。为了确认原因,测量风机上感应纸不对准探头时N2:A-6脚为5.0V,N2:A-7脚为4.2V。再测量风机上感应纸对准探头时,N2:A-6脚和7脚电压仍为5.0V和4.2V。
根据工作原理分析,上述情况就明显不对了!风机上感应纸对准探头时,N2:A-6脚电压必须低于7脚电压,大约为3.9V。怀疑可能光敏元件故障;感应纸脱落或与探头位置产生偏差,不能对准;或光敏耦合器被粉尘覆盖而失去作用。
4)清除感应纸上的污垢,再调整感应纸和探头位置,使其对准时N2:A-6脚电压为3.9V,N2:A-7脚为4.2V;此时风机上感应纸不对准探头时N2:A-6脚为5.0V,N2:A-7脚为4.2V。这样风机转动时,就可在N2:A-1脚不断出现上升沿来触发N3:A处于暂态了。
5)重新开机,发射机运行正常,故障排除。
2.2实例故障二
现象:同实例一
分析:同实例一
检修过程:
1)测量A4板J1-9为低电平,可确认A4板中有保护电路动作。
2)测量N2:B-2脚电平为5V,测量N2-14脚电平为0V,表明是风机转速保护动作引起。
3)查看风机本身运行是正常的,可就是开不起机。接着检查单稳态触发器D3:A有无正常触发和工作,测量D3:A-13脚为恒定低电平,表明D3:A不在正常工作状态,可能是由于B端无上升沿出现或D3:A本身有故障。为了确认原因,再测量风机上感应纸对准探头时,N2:A-6脚为3.9V,N2:A-7脚为3.8V。风机上感应纸不对准探头时,N2:A-6脚为5.0V,N2:A-7脚为3.8V。
分析可知,上述情况下N2:A-7脚电压恒定低于N2:A-6脚电压,所以N2:A-1脚为恒定低电平,无上升沿脉冲,所以N3:A单稳态触发器不会被触发。可以通过调整可变电阻器RP1的阻值,使N2:A-7脚电压在3.9V—5.0之间,这样风机转动时,就可以在N2:A-1脚不断出现上升沿来触发N3:A处于暂态。调整可变电阻器RP1的阻值使N2:A-7脚为4.2V。
应该满足上述工作条件了,可开机时,风机故障还是亮红灯,开不起机。
4)再仔细分析可知即使N3:A的B端不断有上升沿存在,但如果触发周期比D3:A单稳态触发器的暂态时间长的话,仍然会输出转速保护动作信号,故要延长D3:A单稳态触发器的暂态时间才行,我们可通过增大RP2使阻值来实现,顺时针调整5圈后,再开机,运行正常,风机故障解除。
参 考 文 献
(1)刘吉坤等.数字调幅中波发射机原理与维护.湖北内部图书准印证,2001
(2)张丕灶等.数字调幅中波发射机.厦门大学出版社,2002■
TSD-10中波固态数字调制发射机(DAM)是由上海明珠广播电视科技有限公司制造。是一种运用数字技术进行调幅广播的全新中波广播发射机.它集数字处理技术、射频功率合成技术和高稳晶体的锁相环频率合成技术等先进科技成果于一体,使发射机的整体性能较以往的发射机产生了质的飞跃.全机由射频、音频、控制、电源四大系统组成。风机、功放温度监测板(A4板)属于电源系统的一部分,而且在发射机故障分类中属于“一类故障”,即故障发生时产生“关机”指令,同时切断功放230VDC主整电源,且必须在此故障完全排除后,手动开机才能重新运行。
本人在从事中波发射值班及维修多年工作中,发现A4板故障频率算是比较高的,在此特将A4板电路的工作原理及我台工作中的实例故障结合电路图做详细解析,供各同行参考和探讨。
风机温度监测板电路全图
1.风机、功放温度监测板(A4板)工作原理分析
A4板用于检测发射机工作时风机的转速(或风压)与功放的温度。在发射机工作时,由于某种原因造成风机转速过低或功放温度过高时,通过监测显示板(A32板)和控制板(38板)产生关机指令,从而保护发射机功放模块的安全。
其中风机转速,功放板温度监测电路包括:
a电源稳压器 b转速采样电路
c温度采样电路d输出电平转换及控制电路
1.1电源稳压器
电源稳压器由N1,C1-C4组成。N1为三端稳压器,其输入电压为8V,而输出电压为5V。C1-C4保证N1工作稳定。
1.2转速采样电路
转速采样电路由V1、N2A(LM339)、D3及N2组成。
V1为光发射与接收探头,当装在风机三组叶片上的三个反光片任意一个靠近时,V1的光电发射器发出的红外线光通过反射使V1接收器饱和导通,在N2:A-6脚得到一个低电平。当N2:A-6的电平低于N2:A-7的电平时,N2:A-1脚输出一个5V的高电平,反之,N2:A-1脚为低电平。因此当风机正常旋转时,相应的在N2:A-1脚会产生一个固定占空比的方波,其频率和风机频率成正比。
1.3单稳态触发器D3:A
当单稳态触发器D3:A的2脚输入一个正脉冲时,D3:A-13脚会产生一个正脉冲,其脉冲宽度由RP2和C5确定。因此,在风机转速正常时,它会不断触发D3:A使其13脚保持高电平,而在风机转速低于正常值时,D3A-13脚会出现故障低电平。
D3的型号是74HC123,属可重触发单稳态触发器,其A、B、CLR端均接地,D3:B总为稳态,12脚为高电平,其输出电压约为5V经R6、R7分压后约为3.8V。作为N2C的反相端参考电压。
1.4快放慢充电路(R5、C6、VD1)
当风机转速正常时,D3:A-13脚输出的正电平通过R5向C6充电(τ为0.1S),N2:C-9电压高于N2:C-8脚电压,N2:C-14输出为高电平。当风机转速低于正常值时,D3:A-13脚输出脉冲信号,而其中的低电平使C6通过VD1快速放电,使N2:C-9脚的电压低于N2:C-8脚电压,N2:C-14脚输出低电平。
1.5温度采样电路(热敏电阻RP3、N2B)
热敏电阻是对温度敏感的半导体元件,主要特征是随着外界环境温度的变化,其阻值会相应发生较大改变。电阻值对温度的依赖关系称为阻温特性。热敏电阻根据温度系数分为两类:正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻。热敏电阻RP3属于负温度系数热敏电阻,简称NTC(是Negative Temperature Coefficient的缩写),它的阻值是随着温度的升高而下降的。当发射机运行出现故障,第一块功放温度升高时,由于RP3阻值下降,N2:B-5脚的电压会逐渐降低。当温度高于65度时,N2:B-5脚电压会低于N2:B-4脚电压,使N2:B-2脚输出故障的低电平。
1.6输出电平转换及控制电路
当风机转速正常且功放温度正常时N2:C-14和N2:B-2均为高电平,VD2、VD3均截止,N2:D-10脚为高电平,使N2:D-13脚输出低电平,三极管V2截止,J1-9输出8V高电平。当风机转速低于正常或功放温度大于65度时,VD2或VD3导通,N2:D-10脚为低电平使N2:D-13脚输出为高电平,三极管V2导通,J1-9输出故障低电平。
2. 风机、功放温度监测电路实例故障(二例)解析
2.1实例故障一
现象:开启低、高压电源均正常,按开机键,不能开机,风机故障灯亮红色。
分析:
风机故障属于一类故障,所以在故障排除前,不能开机。应该先判断是因为风机保护动作还是监测显示板(A32板)监测显示电路误动引起作,可测量风机保护电路输出信号是否正常来判断。若正常,则是A32板监测保护线路输出误故障电平,应在A32板上查找故障点。若是输出故障信号,就要注意到风机保护电路有两个即:转速保护和温度保护,首先要判断是哪个保护引起故障。再测量相关电路和逻辑电平是否正常,缩小故障范围。
检修过程:
1)测量A4板J1-9为低电平,可确认A4板中有保护电路动作。
2)测量N2:B-2脚电平为5V,测量N2-14脚电平为0V,表明是风机转速保护动作引起。
3)查看风机本身运行是正常的,可就是开不起机。接着检查单稳态触发器D3:A有无正常触发和工作。测量D3:A-13脚为恒定低电平,表明D3:A不在正常工作状态,可能是由于B端无上升沿触发或D3:A本身有故障。为了确认原因,测量风机上感应纸不对准探头时N2:A-6脚为5.0V,N2:A-7脚为4.2V。再测量风机上感应纸对准探头时,N2:A-6脚和7脚电压仍为5.0V和4.2V。
根据工作原理分析,上述情况就明显不对了!风机上感应纸对准探头时,N2:A-6脚电压必须低于7脚电压,大约为3.9V。怀疑可能光敏元件故障;感应纸脱落或与探头位置产生偏差,不能对准;或光敏耦合器被粉尘覆盖而失去作用。
4)清除感应纸上的污垢,再调整感应纸和探头位置,使其对准时N2:A-6脚电压为3.9V,N2:A-7脚为4.2V;此时风机上感应纸不对准探头时N2:A-6脚为5.0V,N2:A-7脚为4.2V。这样风机转动时,就可在N2:A-1脚不断出现上升沿来触发N3:A处于暂态了。
5)重新开机,发射机运行正常,故障排除。
2.2实例故障二
现象:同实例一
分析:同实例一
检修过程:
1)测量A4板J1-9为低电平,可确认A4板中有保护电路动作。
2)测量N2:B-2脚电平为5V,测量N2-14脚电平为0V,表明是风机转速保护动作引起。
3)查看风机本身运行是正常的,可就是开不起机。接着检查单稳态触发器D3:A有无正常触发和工作,测量D3:A-13脚为恒定低电平,表明D3:A不在正常工作状态,可能是由于B端无上升沿出现或D3:A本身有故障。为了确认原因,再测量风机上感应纸对准探头时,N2:A-6脚为3.9V,N2:A-7脚为3.8V。风机上感应纸不对准探头时,N2:A-6脚为5.0V,N2:A-7脚为3.8V。
分析可知,上述情况下N2:A-7脚电压恒定低于N2:A-6脚电压,所以N2:A-1脚为恒定低电平,无上升沿脉冲,所以N3:A单稳态触发器不会被触发。可以通过调整可变电阻器RP1的阻值,使N2:A-7脚电压在3.9V—5.0之间,这样风机转动时,就可以在N2:A-1脚不断出现上升沿来触发N3:A处于暂态。调整可变电阻器RP1的阻值使N2:A-7脚为4.2V。
应该满足上述工作条件了,可开机时,风机故障还是亮红灯,开不起机。
4)再仔细分析可知即使N3:A的B端不断有上升沿存在,但如果触发周期比D3:A单稳态触发器的暂态时间长的话,仍然会输出转速保护动作信号,故要延长D3:A单稳态触发器的暂态时间才行,我们可通过增大RP2使阻值来实现,顺时针调整5圈后,再开机,运行正常,风机故障解除。
参 考 文 献
(1)刘吉坤等.数字调幅中波发射机原理与维护.湖北内部图书准印证,2001
(2)张丕灶等.数字调幅中波发射机.厦门大学出版社,2002■