短波廣播發(fā)射機(jī)伺服金屬管浮子流量計(jì)板功能和原理簡(jiǎn)介

本文以 SW-50D 系列 50kWPSM 短波廣播發(fā)射機(jī)為研究對(duì)象，上海自動(dòng)化儀表主要闡述了其伺服數(shù)字處理板和伺服電路控制接口板、伺服模擬處理器板、伺服模擬接口板之間的聯(lián)系以及伺服金屬管浮子流量計(jì)板的原理。

1 基本情況

SW-50D 系列 50kWPSM 短波廣播發(fā)射機(jī)伺服控制器電路 （SCP） 的功能是按照發(fā)射機(jī)控制計(jì)算機(jī)和控制面板發(fā)來(lái)的指令實(shí)現(xiàn)調(diào)諧馬達(dá)的傳動(dòng)控制。SCP 裝在發(fā)射機(jī)控制組合 CT2 內(nèi)，該電路包括四塊印制電路板：伺服金屬管浮子流量計(jì)板 （SDP/CT2A6）；伺服控制接口板 （SDI/CT2A13）；伺服模擬處理器板 （SAP/CT2A8）；伺服模擬接口板（SAI/CT2A10）。以上電路板是配對(duì)的，處理器板裝在組合的前部；接口板裝在組合的后部，它們通過(guò)組合中央的母板相連接。

金屬管浮子流量計(jì)板和數(shù)字接口板配對(duì)，用來(lái)實(shí)現(xiàn)各種控制功能，即實(shí)現(xiàn)手動(dòng)伺服控制和計(jì)算機(jī)之間的通訊。模擬處理器板和模擬接口板配對(duì),用來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)諧馬達(dá)的傳動(dòng)控制，并監(jiān)測(cè)馬達(dá)傳動(dòng)的狀態(tài)信號(hào)。模擬處理器板和模擬接口板受控金屬管浮子流量計(jì)板的總線擴(kuò)展器，金屬管浮子流量計(jì)板的總線信號(hào)通過(guò)母板相連接，母板為發(fā)射機(jī)各控制插板所共用，這些插板裝在發(fā)射機(jī)控制組合 CT2 內(nèi)?？刂平M合CT2的所有電路板都由一個(gè)獨(dú)立的±24V非穩(wěn)壓電源供電，接口板上都裝有穩(wěn)壓電源，各伺服電路板用+5V 電源裝在數(shù)字接口板上。各模擬電路板用±15V 電源裝在模擬接口板上，RF 功率控制要求的兩個(gè)信號(hào)由金屬管浮子流量計(jì)板通過(guò)母板送到發(fā)射機(jī)的控制板，電路板之間的信號(hào)關(guān)系所示，伺服金屬管浮子流量計(jì)板 CT2A6 其面板元件的功能。

2 伺服數(shù)字處理板

80C31微處理器U17及其相關(guān)電路在處理器總線的左邊，振蕩器 Z1 產(chǎn)生 11.059MHz 時(shí)鐘信號(hào)，它是通訊波特率的基準(zhǔn)號(hào)。振蕩器輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)U3計(jì)數(shù)器16次分頻后當(dāng)作伺服控制器電路的同步信號(hào),伺服控制信號(hào)和狀態(tài)信號(hào)的更新周率來(lái)691.2KHz時(shí)鐘。

看門狗定時(shí)器 U1 是一種單穩(wěn)態(tài)振蕩器，它的頻率約為10脈沖/秒。定時(shí)器的輸出可將微處理器U17 復(fù)位，除非微處理器產(chǎn)生一個(gè)脈沖將其重新啟動(dòng)，重新啟動(dòng)輸出脈沖是由微處理器 U17 的程序產(chǎn)生的，如果程序執(zhí)行中出錯(cuò)，重新啟動(dòng)輸出脈沖就不會(huì)產(chǎn)生，于是看門狗定時(shí)器會(huì)將微處理器U17復(fù)位。

U28 是只讀的程序存儲(chǔ)器，內(nèi)部有一只后備電池支持的 RAM 存儲(chǔ)器，其存數(shù)可以保持十年左右。這種 RAM 存儲(chǔ)器在伺服控制中未用，目前只保留一個(gè)備用的空插座。數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)地址由 U16譯碼，其存儲(chǔ)空間被譯為 8K 字節(jié)的區(qū)段。目前只定義了 SEL5、SEL6 和 SEL7 （40～60K） 三個(gè)數(shù)據(jù)塊。SEL5 和 SEL6 給模擬處理器板的存儲(chǔ)空間編址；SEL7 給金屬管浮子流量計(jì)板的存儲(chǔ)空間編址。譯碼器 U26 可以將 SEL7 的地址空間 （56～64K） 進(jìn)一步譯成 1K 的地址區(qū)段。該地址區(qū)段 SEL7-0 位到SEL7-7 位，給金屬管浮子流量計(jì)板上輸入、輸出和定時(shí)器等器件的地址譯碼。鎖存器 U27 可以從微處理器的地址/數(shù)據(jù)輸出口分離出低位地址碼。由于地址、數(shù)據(jù)和控制總線被地址/數(shù)據(jù)總線驅(qū)動(dòng)器 U18和 U19 緩沖放大，并且總線已延伸到模擬處理器板和金屬管浮子流量計(jì)板上的器件，所以該總線需要一個(gè)雙向緩沖器 U29 完成讀/寫(xiě)操作。驅(qū)動(dòng)器 U15 受微處理器的 P1 端口控制，它用來(lái)驅(qū)動(dòng)顯示臨界工。

伺服數(shù)字處理板原理框圖中總線右邊的電路用來(lái)實(shí)現(xiàn)輸入和輸出功能。器件 U4、U20、U30和 U37 都是 81C55存儲(chǔ)器，它有一個(gè)定時(shí)器，兩 個(gè) 8 位數(shù)據(jù)端口，一個(gè) 6 位數(shù)據(jù)端口和 256 字節(jié)的RAM存儲(chǔ)器。U4的定時(shí)器可以將691.2KHz時(shí)鐘分頻，產(chǎn)生一個(gè)周期為 1.25ms 的方波。方波前沿周期性地產(chǎn)生一個(gè)中斷指令，按程序更新?tīng)顟B(tài)和控制信息，其中包括每個(gè)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。8 組中斷程序可以構(gòu)成一個(gè)完整的更新周期。

在伺服控制器電路板之間，器件 U20、U30 和 U37 沒(méi)有使用。存儲(chǔ)器端口無(wú)論輸入或輸出都是獨(dú)立編程的。存儲(chǔ)器的輸入信號(hào)由光電耦合器隔離；上海自動(dòng)化儀表輸出信號(hào)則經(jīng)過(guò)電流源或電流吸收器隔離。所有的輸出信號(hào)大都經(jīng)過(guò)電流變送器驅(qū)動(dòng)，只有單獨(dú)一個(gè)端口除外。這個(gè)端口的輸出信號(hào)是由電流源U40驅(qū)動(dòng)的，它用來(lái)驅(qū)動(dòng)面板顯示器的字符段。電流源的字符段驅(qū)動(dòng)電平是+ 5V電流吸收器U9、U11、U12、U25、U40、U41和U42被下拉到地電位，它們的輸出端都與+24V非穩(wěn)壓電源相接。

譯碼器 U24 可以將控制面板增量位置編碼器來(lái)的正交輸入信號(hào)譯碼，產(chǎn)生帶有位移量與轉(zhuǎn)動(dòng)方向信息的兩個(gè)輸入信號(hào)。雖然這兩個(gè)信號(hào)未被隔離，但是都經(jīng)過(guò)了 R-C 網(wǎng)絡(luò)濾波。RS232 串行驅(qū)動(dòng)/吸收器可以將雙端的 RS232 接口信號(hào)轉(zhuǎn)化為微處理器要求的 TTL 電平串行接口信號(hào)，為了提供 RS232 技術(shù)條件要求的特殊電源電壓，它自己帶有電源。這些電壓信號(hào)直接通過(guò)伺服數(shù)字接口板構(gòu)成回路。