專利名稱：助航燈故障自動巡檢裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及自動控制技術(shù)，特別是一種助航燈故障自動巡檢裝置。
背景技術(shù)：
依據(jù)國際民航組織(ICAO)對助航燈相關(guān)的技術(shù)要求，助航燈采用工頻交流供電 方式，即由調(diào)光器電源輸出恒定的電流(燈光亮級由電流2. 8A 6. 6A分五級確定)經(jīng)由多 個隔離變壓器原邊串聯(lián)成高壓一次回路，由隔離變壓器付邊的二次回路供助航燈點燃。助 航燈故障通常有燈芯開路、二次線短路，燈坑進水等。隨著我國民航事業(yè)的飛速發(fā)展，機場對ICAO附件十四中關(guān)于助航燈完好率的標(biāo) 準(zhǔn)的貫徹已涉及到機場類別的升級，為此，自上世紀(jì)90年代以來部分機場的部分調(diào)光器回 路先后試安裝和安裝了國內(nèi)外生產(chǎn)的該類產(chǎn)品，事實是由于產(chǎn)品的技術(shù)和應(yīng)用環(huán)境的局限 性，使產(chǎn)品故障誤報率指標(biāo)和可靠性要求尚未達到機場滿意效果。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種旨在進一步發(fā)掘調(diào)光器回路固有特性，特別是感性 負(fù)載特性，以實現(xiàn)助航燈故障自動巡檢的裝置。助航燈故障自動巡檢裝置，由位于燈光站內(nèi)的工控機、調(diào)光器、燈位監(jiān)測器，即主 機和互感器組成，其中N個主機是串行接入工控機；場外的助航燈燈坑內(nèi)燈位檢測器接入 隔變與助航燈之間，將感抗ZO元件和斬波電路接入到電路中。本實用新型采用的工頻數(shù)字化傳輸方法，引入了感抗ZO元件和斬波技術(shù)，它包括 借助恒流調(diào)光器供電回路的固有特性，串聯(lián)回路同步特性，恒流特性，隔離變壓器等效原理 特性，采用工頻電流同步，時域地址編碼和感性負(fù)載斬波技術(shù)，將傳輸?shù)膭討B(tài)模擬信號轉(zhuǎn)換 為對應(yīng)50HZ的0/1動態(tài)通斷數(shù)碼，其實用性簡述如下1、位于燈坑內(nèi)的燈位檢測器(小盒) 在對應(yīng)自身的時間地址(時域)，通過電子開關(guān)的通斷并斬波，用以改變感性負(fù)載回路的輸 出特性，將故障(+ 3)或自檢(+ 4)的數(shù)碼信號送回主回路。2、該信號經(jīng)調(diào)光器主回路輸 至燈光站。3、位于燈光站的燈位監(jiān)測器(主機)由互感器摘取動態(tài)信號，并經(jīng)由峰值段取 樣電路、模數(shù)變換比較器電路，轉(zhuǎn)換成對應(yīng)50Hz工頻的開關(guān)量數(shù)碼信號，(對應(yīng)+3或+4 的0/1信號)進而由再計數(shù)電路確認(rèn)從而自動巡檢了小盒對應(yīng)燈位的工作狀態(tài)。4、由主機 確定的該路調(diào)光器開機信號、進位脈沖信號、以及故障信號(+ 3)；自檢信號(+ 4)等經(jīng)由 計算機處理并顯示在相對應(yīng)的直觀的屏幕界面上。同時計算機還能根據(jù)用戶的需求，提供 該路調(diào)光器燈光完好率，某盞燈故障時間、修復(fù)時間、累計工作時間等相關(guān)數(shù)據(jù)。前述的“時域”地址是指每一個小盒自身的燈位號和對應(yīng)的時間段；由于調(diào)光器是 串聯(lián)供電的，因而主機和小盒同步開機并自始至終處于同步重復(fù)計數(shù)狀態(tài)，采用十進制計 數(shù)器(ML4017)。其中的麗兩位計數(shù)器設(shè)定為燈位號，比如00-99，每一小盒的時域地址碼 遞增設(shè)置因而對應(yīng)每一個小盒只有自身唯一的時域地址。所述的燈位檢測器(小盒)的工作電源采用特殊設(shè)計的專用變壓B00，其原邊串入助航燈供電回路(如圖4所示)其特征是(1)該變壓器原邊為12匝、其鐵芯材料導(dǎo)磁率疊 厚、導(dǎo)線線徑以及變比等是由實驗驗證確定的；(2)對應(yīng)助航燈正常點燃時，附加功耗小于 2W,不影響正常點燃和燈光亮級。所述的小盒斬波電路引入了電感ZO (約20mH)，該電感的鐵芯導(dǎo)磁率，窗口尺寸， 線徑、磁隙、以及繞制工藝要求等是由實驗驗證確定的，該電感的功能是使電子開關(guān)Tl通 斷斬波過程中增加了感性負(fù)載的動態(tài)變化量，導(dǎo)致被監(jiān)測的輸出波形峰值和相位(瞬態(tài)過 渡特性)隨之也加大變化量，足以確保主回路遠(yuǎn)端監(jiān)測的要求，并留有一定的設(shè)計余量，從 而提高了整機的信噪比和可靠性。該設(shè)計方法的優(yōu)點還體現(xiàn)在當(dāng)燈坑進水報警時不會影響 該燈位原有的正常點燃和亮級。所述的主機互感器B00，其目的是監(jiān)測主回路斬波導(dǎo)致的di/dt波形峰值段的瞬 態(tài)變化量(△)進而確定該時域?qū)?yīng)燈位的工作狀態(tài)(是否發(fā)射故障信號+3或自檢信 號+4數(shù)碼)本方案在燈光站調(diào)光器的輸出端串入100W的隔變B0，BO的二次輸出端并聯(lián) 接入，如同前述的專用變壓器BOO的原邊12匝，也就是說BOO的輸出(二次端)可用作小 盒的工作電源，亦可用作主機的互感器，當(dāng)用作互感器時，其輸出CD監(jiān)測遠(yuǎn)端小盒斬波對 應(yīng)的峰值段變化量(Δ)可達穩(wěn)定的5V以上，因而適應(yīng)了調(diào)光器輸出波形不同(正弦波或 閘流波)以及由于燈光亮級變化(1 5級)可能引起的動態(tài)變化量。事實上，由于調(diào)光器一次線是長距離供電(IOKm)的，對應(yīng)對每一段電纜采用通常 的高靈敏鉗形互感器均可獲得滿意的峰值段變化量，該特性為功能擴展(如單燈控制)創(chuàng) 造了條件，同時也說明互感器的設(shè)計具有較大靈活性，可根據(jù)用戶需求和現(xiàn)場實際供電狀 況，有選擇性的確定，該方案突出的安全性優(yōu)點在于探測均在二次端進行，不改變原調(diào)光器 的供電回路。

圖1系統(tǒng)裝置示意圖；圖2燈位檢測器(小盒)原理方框圖；圖3燈位監(jiān)測器(主機)原理方框圖；圖4小盒電原理圖；圖5主機電原理圖。1-工控機，2-調(diào)光器，3-燈位檢測器，4-燈位監(jiān)測器N，5_顯示屏，6-電源，7_斬 波電路，8-燈坑進水，9- 二次線短路，10-助航燈開路，11-開機清零，12-計數(shù)脈沖形成， 13-計數(shù)器NMXY，14-峰值段取樣電路，15-放大電路，16-比較器電路，17-3路再計數(shù)故障 確認(rèn)，18-4路再計數(shù)自檢確認(rèn)，19-開機信號，20-時域地址、麗燈位進位和自檢XY信號， BO-隔變，BOO-互感器。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖1 5進一步描述本實用新型的工作原理。如圖1所示該系統(tǒng)是由位于燈光站內(nèi)的工控機(1)、調(diào)光器O)、燈位監(jiān)測器，即主 機(4，幻和互感器BOO等組成，其中N個主機是串行接入工控機；場外的燈坑內(nèi)燈位檢測器 (小盒)，串入隔變與助航燈之間。這樣，對映該燈位時域內(nèi)發(fā)出的故障(+ 3)或自檢(+ 4)信號渡越該隔變送回主回路，并由位于燈光站的隔變BO經(jīng)互感器BOO的輸出端將信號輸至 燈位監(jiān)測器(主機)。圖2、4是小盒的原理方框圖和電原理圖，如圖所示1)當(dāng)助航燈開路時，AB點的開 路電壓(對于200W隔變3級燈光時可達1000V反峰電壓)經(jīng)整流橋Q202于F2點形成的 高壓脈沖；2)該電壓經(jīng)斬波電阻R204 R209分壓，由D201向C201充電，形成瞬間的工作 電流；3)同時該高壓脈沖經(jīng)二極管D202及分壓電阻使跟隨器T203輸出G2高電平；4)由 IC202等接成的比較器電路，當(dāng)G2電壓經(jīng)R213，R214電阻分壓使S2點同相輸入端高于反 相輸入端H2點的中心電平，使比較器輸出K2點為高電平；5)由于IC202設(shè)計成了正反饋 電路R214 < R213+R215使之形成自鎖狀態(tài)，進而T204導(dǎo)通，繼電器Jl吸合使開路的助航 燈短路，同時BOO原邊導(dǎo)通，并提供工作電源，且由C點提供計數(shù)脈沖；6 =對應(yīng)本小盒的時 域地址期間GS) IC213與門電路輸出的高電平，由D205給IC215的3分頻計數(shù)器供電，另 一路經(jīng)由D204，T208使繼電器J2動作，由常閉轉(zhuǎn)常開，使電感ZO串入AB回路；7)該時域 期間IC215的3分頻輸出信號Ql經(jīng)跟隨器T206使斬波管T202、T201通斷，即R208、R209 通斷，用以動態(tài)改變AB感性負(fù)載(ZO)的輸出感抗波形和相位，將+3信號經(jīng)隔變送回主回 路；8) 1當(dāng)燈位的二次線發(fā)生短路故障時，AB整流信號F2經(jīng)D203使比較器IC203的反相輸 入端為低電平，比較器輸出高電平為短路故障信號R2。當(dāng)該燈坑進水時，水探極捧V2V2的 水阻形成的弱電流使比較器IC201同相輸入端電平變高，比較器輸出的高電平為燈坑進水 信號W2。上述故障信號在IC213與門電路的輸入端或門合成，如前述的工作過程將+3信 號送回主回路；9)由變壓器(互感器)B00輸出C點的脈動QOms)信號經(jīng)比較器IC204形 成的計數(shù)脈沖CP使十進制計數(shù)器(IC205 211)與遠(yuǎn)端主機和每一個小盒均處于同步重 復(fù)計數(shù)狀態(tài)，這里IC212與門電路開機瞬間的輸出高電平提供了清零脈沖。計數(shù)器的匪兩 位分別設(shè)定為每一個小盒不同的時域地址編號(即燈位號)而XY兩位對應(yīng)的是實時開機 檢測的重復(fù)周期；10)本方案設(shè)定當(dāng)XY計數(shù)器均為9輸出時(即第99周期)對應(yīng)每一個 小盒不同的時域地址，IC214與門電路輸出高電平，提供+4電路IC216的工作電源同時使 J2動作，將+4信號斬波輸出，如前述的工作過程將+4信號送回主回路。圖3、5是主機的原理方框圖和電原理圖。1)互感器BOO(變壓器)原邊12匝接 在隔變二次端AB，其輸出信號⑶正半周信號經(jīng)DlOl實現(xiàn)峰值段取樣，圖中R101、ClOl和 R103、C102分別接成RC并聯(lián)電路，其時間常數(shù)設(shè)定為1. 5S，用以隨動動態(tài)跟蹤20ms (50HZ) 脈沖峰值段信號，在電阻R102的Fl點獲取約15V的峰值段信號(由于RC電路的隨動穩(wěn)壓 效果)使來自互感器D點的峰值段變化量(△)大部分表現(xiàn)在Fl點，進而本方案采用了有 源的跟隨器和二次再取樣電路(T101、D102、R103、C102、R104)使Gl點更有效的摘取了峰 值段變化量信號。2)由IClOl 103接成的三級同相輸入放大器電路使Gl的差動信號進一步放大 至Kl點，其中的負(fù)反饋電路，(D103、R114、R105、C105)用以抗飽和并穩(wěn)定放大器工作于線 性放大狀態(tài)。3)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路是將來自Kl點的脈沖高低信號轉(zhuǎn)換為0/1的工頻數(shù)碼，其中 T102對應(yīng)脈沖峰值期間使L點電平處于接近峰值平均電平，作為比較的閥值，由IC104等 接成的帶回差(R115、R116)的比較器，對應(yīng)kl點其中的高脈沖信號經(jīng)R115、R116分壓使Q 點峰值高于L點電平，形成P點的進位數(shù)碼。[0024]4)來自P點的進位數(shù)碼同時輸至由IC301 307等組成的+3和由IC401 409 等組成+4再計數(shù)電路進一步確認(rèn)。以+3再計數(shù)電路為例簡述其工作原理，當(dāng)某燈位發(fā) 生故障時(開路、短路、進水)如前述的工作過程，對應(yīng)該小盒的時域期間P點必然形成100 或010、001的進位數(shù)碼，為此接成+3電路的IC301的三個輸出端Q0、Q1、Q2進行三路的分 別再計數(shù)，其中必然有一路處于連續(xù)再計數(shù)狀態(tài)，以100為例，IC302處于連續(xù)再計數(shù)狀態(tài)， 當(dāng)該計數(shù)器Q5有輸出信號時，R點的輸出信號被確認(rèn)為故障信號有效，即該時域的燈位有 故障，圖中，IC303、305、307分別接成+8電路，也就是說在設(shè)定的8個周期內(nèi)只要有一路信 號計數(shù)大于5，即確認(rèn)故障否則將被+8電路清零(85配置)同樣的工作原理，由IC401 409等接成的+4和4路再計數(shù)電路W點的輸出具有自檢確認(rèn)功能。不難理解，通過常規(guī)的 數(shù)學(xué)和羅輯推理或繪圖論證數(shù)碼，上述兩路信號的傳輸具有較強的抗干擾能力。5)來自互感器⑶的負(fù)半周信號、經(jīng)D106、R118等使光藕G導(dǎo)通，使比較器IC105 的輸出Z點形成計數(shù)脈沖CPQOms)，進而該信號經(jīng)倍壓檢波(D108、109等組成)使比較器 IC106輸出V點處于低電平導(dǎo)致計數(shù)器清零結(jié)束，并開始計數(shù)同時V點的低電平經(jīng)T103倒 相T104跟隨Ll點輸出高電壓的開機信號，并匯同前述由主機生成的麗進位信號(IC109輸 出)，自控周期X9、Y9信號，故障信號R自檢信號W等輸至計算機處理，并顯示在相應(yīng)的屏 幕界面上。本實施例是按機場用戶對助航燈故障定位常規(guī)要求，貫徹ICAO附件十四的相關(guān) 要求而設(shè)定的，事實上，由于本方案可實現(xiàn)多路信號在同一個調(diào)光器回路中實時可靠傳輸， 因而具有較大的設(shè)計靈活性和適應(yīng)性，特別是由于選用了隔變BO作傳感器，為擴展單燈控 制功能(如滑行道路由；停止排燈等)創(chuàng)造了條件。綜上所述，本實用新型的優(yōu)點表現(xiàn)在1、信號發(fā)射和監(jiān)測均在隔變二次端進行，對供電回路一次高壓電線接點不作任何 改變，因而是安全的；2、由于不采用附加中頻的調(diào)制解調(diào)載波設(shè)計方案而采用工頻數(shù)字化分頻傳輸方 法，即使一次線絕緣電阻為零時仍能正常工作。3、燈位檢測器(小盒)的附加功耗低，不影響助航燈的正常點燃和亮級。4、特別是本方案的潛在優(yōu)勢，在于其傳輸特征與調(diào)光器主回路原有的固有特性融 為一體，原電路串聯(lián)同步工頻(50Hz)供電特征為本方案采用工頻計數(shù)、時域地址和數(shù)字分 頻提供了保證。
權(quán)利要求1. 一種助航燈故障自動巡檢裝置，其特征是該裝置包括位于燈光站內(nèi)的工控機(1)、 調(diào)光器( 、燈位監(jiān)測器(4)，即主機和互感器，其中N個主機是串行接入工控機；場外的助 航燈燈坑內(nèi)燈位檢測器C3)接入隔變與助航燈之間，將感抗ZO元件和斬波電路接入到電路中。
專利摘要助航燈故障自動巡檢裝置是由位于燈光站內(nèi)的工控機、調(diào)光器、回路燈位監(jiān)測器，即主機和互感器等組成，其中N個主機是串行接入工控機；場外的燈坑內(nèi)燈位檢測器(小盒)，串入隔變與助航燈之間。這樣，對映該燈位時域內(nèi)發(fā)出的故障(÷3)或自檢(÷4)信號渡越該隔變送回主回路，并由位于燈光站的隔變B0經(jīng)互感器B00的輸出端將信號輸至燈位監(jiān)測器(主機)。
文檔編號B64F1/20GK201846512SQ20102020016
公開日2011年5月25日 申請日期2010年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月20日
發(fā)明者周桐, 周洪璋, 陳敏生, 韓均坡 申請人:周洪璋