3.8.5. Применение пт в устройстве автоматического контроля параметров радиовещательного тракта и автоматического перехода на резерв

Упрощенная структурная схема устройства автоматического контроля параметров радиовещательного тракта (X или Y) и автоматического перехода на резерв изображена на рисунке 3.32.

Рис. 3.32. Функциональная схема устройства автоматического контроля

параметров

По количеству контролируемых параметров устройство состоит из четырех основных блоков контроля: блока контроля превышения выходного уровня (КПУ), блоков контроля занижения выходного (КЗУ_ВЫХ) и входного (KЗУ_ВХ) уровней и блока контроля наличия сигнала на входе (КНС). Устройство также

содержит блоки звуковой и зрительной сигнализации неисправности (СН), блок коммутации нагрузки (КН), и блок выдачи информации ЭВМ.

В случае отклонения любого из контролируемых параметров от нормы контроля формируют сигнал, свидетельствующий о возникновении аварийной ситуации. Этот сигнал поступает одновременно в три блока:

- в блок КН, для переключения нагрузки с выхода основного радиовещательного тракта на резервный;

- в блок ВИ, информируя ЭВМ о характере неисправности;

- в блок СН для индикации аварийной ситуации и включения тревожной сигнализации.

Принципиальные схемы основных блоков разработанного устройства, в которых используются ПТ в ключевом режиме работы, приведены на рисунках 3.33 – 3.37.

Блок КПУ (рисунок 3.33) предназначен для допускового контроля превышения заданного уровня вещательного сигнала. Он выдает сигнал «нарушение нормы» (+3В) в случае превышения контролируемого уровня + 9 дБ более чем на + 2 дБ за время 10 мсек.

Рис. 3.33. Схема устройства контроля превышения уровня

Блок КПУ состоит из усилительного каскада на ПТ типа КП303Ж, фазоинверсного каскада на транзисторе VТ₂, двухполупериодного выпрямителя на диодах VD₁ – VD₂, регенеративного ключа на ПТ VТ₃ и биполярном транзисторе VТ₄ и исполнительного устройства, выполненного на транзисторе VТ₅ и резисторах R₁₆ и R₁₈. Порог срабатывания устанавливается с помощью делителя из резисторов R₁ и R₂. Время срабатывания блока КПУ определяется выбором элементов С₃ и R₁₂.

С помощью резистора R₅ устанавливается исходный режим работы регенеративного ключа, при котором VТ₃ открыт, а VТ₄, закрыт. При возникновении аварийной ситуации возрастает напряжение на резисторе R₁₂, запирающее ПТ VТ₃. Увеличение сопротивления канала VT₃ приводит к увеличению отпирающего напряжения база-эмиттер и, следовательно, к отпиранию транзистора VТ₄. За счет протекания тока эмиттера на резисторе R₁₅ увеличивается падение напряжения, еще больше подзапирающее ПТ VТ₃. Развивается регенеративный процесс. Транзистор VТ₃ полностью запирается, а транзистор VТ₄ отпирается. Это в свою очередь приводит к запиранию транзистора VT₅ и на выходе – резисторе R₁₈ возникает напряжение +3В_, сигнализирующее о возникновении аварийной ситуации.

Принципиальные схемы блоков КЗУ_ВХ и КЗУ_ВЫХ идентичны. Отличие между ними заключается лишь в разных порогах срабатывания и временных показателях. Принципиальная схема блока КЗУ_ВХ приведена на рисунке 3.34.

Рис. 3.34. Схема устройства контроля занижения уровня

Этот блок состоит из усилительного каскада на ПТ VТ₁, фазоинверсного каскада на транзисторе VT₂, двухполупериодного выпрямителя на диодах VD₁ и VD_2, устройства выдержки времени, содержащего два регенеративных ключа на транзисторах VT₃, VT₄ и VТ₆, VТ₇ и электронного аттенюатора на ПТ VТ₅ и резисторе R₁₉, а, также, исполнительного устройства на стабилитроне VD₄ и резисторе R₂₄. Особенности работы блока КЗУ заключаются в следующем. При нормальном уровне сигнала на входе на резисторе R₁₂ имеется напряжение достаточное для поддержания VТ₃ в закрытом состоянии, а VТ₄ в открытом состоянии. При занижении уровня входного сигнала возникает аварийная ситуация. Напряжение на резисторе R₁₂ уменьшается, а напряжение на резисторе R₁₅ недостаточно для поддержания транзистора VТ₃ в запертом состоянии. Последний начинает отпираться, что приводит к регенеративному процессу. По окончании регенеративного процесса транзистор VТ₄ запирается. С этого момента начинает работать реле времени на транзисторе VТ₅ и, если нарушение нормы продолжается более установленного времени, срабатывает второй регенеративный ключ и исполнительное устройство. На выходе исполнительного устройства появляется сигнал, сигнализирующий о возникновении аварийной ситуации. Режим работы второго регенеративного ключа на транзисторах VТ₆ и VТ₇ отличается от режима работы первого ключа. В исходном состоянии транзистор VТ₆ заперт, благодаря напряжению, снимаемому с резистора R₂₁. В отличие от первого регенеративного ключа, по входу VТ₆ прикладывается отпирающее напряжение. При возникновении аварийной ситуации это напряжение вызывает отпирание транзистора VТ₆ и запирание транзистора VТ₇.

В рассматриваемом блоке используется оригинальная схема реле времени. Поясним принцип ее работы в двух случаях. В первом случае уровень контролируемого сигнала соответствует норме. Как отмечалось выше, при этом выходное напряжение первого порогового устройства мало. Этого напряжения недостаточно для срабатывания реле времени. Коэффициент передачи аттенюатора, образованного каналом транзистора VT₅ и резистором R₁₉, близок к максимальному.

Однако уровень напряжения, снимаемого с резистора R₂₄, устанавливается меньшим уровня порога срабатывания регенеративного ключа на ПТ VТ₆ и биполярном транзисторе VТ₇ и, следовательно, он срабатывает. В этом случае транзистор VТ₆ заперт напряжением, снимаемым с резистора R₂₁, и посредством резистора R₂₄ обеспечивается отпертое состояние транзистора VТ₇. Потенциал коллектора транзистора VТ₇ меньше порога срабатывания исполнительного устройства, выполненного на стабилитроне VD₄ и резисторе R₂₄. Порог срабатывания исполнительного устройства определяется напряжением обратимого пробоя стабилитрона. Напряжение на выходе исполнительного устройства в рассматриваемом случае соответствует логическому «0».

Рассмотрим второй случай, когда уровень контролируемого сигнала не соответствует норме в течение времени превышающего установленное. В этом случае с выхода первого порогового устройства-транзистора VТ₄ снимается высокое напряжение. Спустя время, задаваемое элементами R₁₈ и С₅, срабатывает пороговое устройство на транзисторах VТ₆ и VТ₇. Транзистор VТ₇ запирается. Потенциал коллектора транзистора VT₇ возрастает и становится больше напряжения срабатывания стабилитрона VD₄. Посредством тока, протекающего через резистор R₂₂, стабилитрон VD₄ и резистор R₂₄, на последнем выделяется напряжение, соответствующее логической единице и состоянию «занижение уровня».

Необходимо отметить особенности работы электронного аттенюатора в рассматриваемом случае. Как только возникает ситуация занижения уровня на входе устройства контроля, транзистор VТ₅ оказывается закрытом напряжением снимаемым с резистора R₁₇. Коэффициент передачи аттенюатора становится минимальным и, следовательно, напряжение на резисторе R₁₉ мало. Его недостаточно для срабатывания транзистора VТ₆.

В процессе заряда емкости C₅ через высокоомное сопротивление R₁₈ разность напряжений управляющих полевым транзистором постепенно уменьшается. Это приводит к постепенному увеличению коэффициента передачи аттенюатора и к возрастанию напряжения на резисторе R₁₉. Если время в течение которого уровень сигнала не соответствует норме, превосходит допустимое, коэффициент передачи аттенюатора возрастает настолько, что на резисторе R₁₉ образуется напряжение достаточное для срабатывания транзистора VТ₆. Происходит регенеративный процесс лавинообразного запирания транзистора VТ₇. Исполнительное устройство срабатывает и выдает сигнал возникновения аварийной ситуации.

Основные технические параметры, разработанных блоков КЗУ приведены в таблице 3.7.

Таблица 3.7. Технические параметры блока КЗУ

Параметр	Тип блока	КЗУВХ	КЗУВЫХ
Номинальный входной сигнал	дБ	+9	+9
Выходное напряжение при номинальном входном сигнале	В	0,3	0,3
Входное напряжение при возникновении аварийной ситуации	В	3	3
Срабатывание происходит при занижении контролируемого уровня на	дБ	6	1
Срабатывание происходит если, занижение контролируемого уровня превосходит время	сек	30	20

Принципиальная схема блока КНС приведена на рисунке 3.35. Принцип работы этой схемы совпадает с принципом работы схемы КЗУ. Однако порог срабатывания блока КНС на 40 дБ ниже, чем у блока КЗУ. Это обеспечивается усилителем – ограничителем на транзисторах VT₁, VТ₂, VТ₃. Основные технические данные блока КНС приведены в таблице 3.8.

Таблица 3.8. Технические параметры блоков КНС

Номинальный входной сигнал (дБ)	+9
Срабатывание происходит, если уровень входного сигнала меньше (дБ)	-40
Срабатывание происходит, если пропадание входного уровня продолжается более (сек)	15
Выходное напряжение при номинальном входном уровне (В)	0,3
Выходное напряжение при возникновении аварийной ситуации (В)	+3

В блоке СН используется схема звуковой сигнализации, приведенная на рисунке 3.36.

Она представляет собой звуковой генератор на мультивибраторе, образованном транзисторами VT₁ и VТ₂. Запуск мультивибратора производится схемой управления на ПТ VТ₃ и VТ₄. При возникновении аварийной ситуации на вход транзистора VT₄, подается запирающее напряжение +3 В. Это приводит к увеличению отрицательного напряжения на стоке транзистора VТ₄ и отпиранию транзистора VТ₃. Сопротивление канала МДП - транзистора с индуцированным каналом становится минимальным и через него протекает ток достаточный для нормальной работы мультивибратора. По желанию оператора звуковая сигнализация может быть отключена с помощью ключа S.

Рис. 3.36. Схема устройства звуковой сигнализации

Принципиальная схема блока коммутатора контролируемого напряжения (КН) приведена на рисунке 3.37. В нем используют два ключа аналоговых сигналов, выполненных по потенциометрической схеме с включением ПТ VT₁ и VТ₂ последовательно с нагрузкой. Нагрузкой ключей является входное сопротивление эмиттерного повторителя на транзисторах VТ₅ и VТ₆.

Схема управления ключами содержит полевой VТ₃ и биполярный транзистор VТ₄. При отсутствии аварийной ситуации канал транзистора VТ₃ имеет минимальное сопротивление. Напряжение на канале VТ₃ мало, что обеспечивает состояние «включено» ключевому элементу VT₁. Радиовещательный сигнал тракта X поступает на выход блока КН. В этом случае транзистор VТ₄ и, следовательно, VТ₂ заперты. При возникновении аварийной ситуации на вход VТ₃ поступает запирающее напряжение +3В. Отрицательный потенциал стока транзистора VT₃ увеличивается, что приводит к запиранию транзистора VT₁. Одновременно, посредством резистора R₃, транзистору VТ₄ обеспечивается нормальный ток смещения. Он отпирается, напряжение коллектор – эмиттер транзистора VТ₃ уменьшается, что вызывает отпирание ПТ VТ₂. Радиовещательный сигнал с резервного тракта Y поступает на выход блока КН.

Рассмотренные блоки устройства автоматического контроля параметров радиовещательного тракта и автоматического перехода на резерв выгодно отличаются от описанных ранее устройств аналогичного назначения. Пороговые устройства, использованные в них, имеют высокие входные сопротивления и потребляют незначительную управляющую мощность. Это позволяет упростить схемы предшествующих каскадов и отказаться от использования нетехнологичных элементов – трансформаторов.

Благодаря применению ПТ, реле времени имеют сравнительно простые схемы и обеспечивают большие выдержки времени при малых значениях емкости зарядного конденсатора.

Рис. 3.37. Схема устройства коммутации контролируемых

напряжений

Исполнительные цепи устройств контроля работают на высокоомные входы ПТ. Это позволяет использовать в качестве них простые и экономичные диодно-резистивные цепи и отказаться от применения механических реле.

Схемы коммутации используют ПТ в качестве управляемых сопротивлений. В отличие от механических и квазиэлектронных коммутаторов электронные коммутаторы на ПТ обладают высокой экономичностью, малыми габаритами, массой и высокой надежностью.

Основные блоки разработанного устройства могут быть изготовлены в виде гибридных интегральных схем.