专利名称：助航灯工作状态自动巡检器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及自动控制技术，具体而言是一种运用电源同步和时域分配的原理设计的助航灯工作状态自动巡视器，其通过对灯位编码，藉助并联于每盏灯的控制电路，在确定的编码时域内，对助航灯的工作状态判别、确认，将斩波信号载于原有助航灯的高压串联输配线上；在灯光站由电流互感器将信号摘取并经判别、处理，将助航灯的工作状态显示于相应屏幕上，从而实现安全可靠、远距离自动监测。
根据国际民航组织的有关标准，助航灯供电方式为交流串联供电，即由调光器电源输出恒定电流(由灯光亮级确定)，将多个灯位的隔离变压器原边串接成回路，由隔离变压器付边输出低电压供助航灯点燃。由此可见，A．助航灯工作状态的自动巡检在低压端进行是安全的。B．由于助航灯是经隔离变压器与主供电缆耦合并长距离传输，因而实现自动巡检技术上有较大的难度。
助航灯损坏状况通常是由机场工作人员在停航后巡视检查的，经长距离巡视检查，劳动强度大，特别是在恶劣天气的夜晚，巡检工作更加困难。随着机场类别升级的要求和民航管理条例的贯彻实施(要求助航灯的熄灭灯数不得多于总数的5％及相邻两盏灯不得同时熄灭)。因此，助航灯工作状态的自动巡检设备的研究开发、推广应用是一项紧迫的任务。
有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种助航灯工作状态自动巡检器，以实现自动巡检并集中显示，提高机场航行安全保障的管理水平，减轻机场巡检人员的劳动强度。
图1、本实用新型原理方框图；图2、本实用新型电原理图(分绘图2-1、图2-2、图2-3)。
本实用新型是利用原有的恒流调光器输配供电的助航灯系统上，由配装每个灯位的控制电路(控制盒)和灯光站的接收显示器所构成。
为叙述简便，现以普及型100路显示器为例，并结合附图来说明本实用新型的目的是如何实现的。
首先，结合图1所示原理方框图对本实用新型作一说明。
1、内装检测控制电路的小型控制盒安装于各助航灯灯坑内原隔离变压器附近。由输配电线上的隔离变压器的付边提供助航灯点燃的交流电源；与助航灯并联，经变压器、整流、滤波的电源电路作为控制电路的工作电源。同时，其交流电源半波作为电源同步信号，使时序分配电路被清零和进入计数状态，其输出信号至脉冲间隔控制和灯位编码电路。100盏灯位设定为MN位，M、N分别为0-9整数。
2、助航灯开路判别电路的功能在于确认该助航灯开路损坏时，在隔离变压器付边产生感性高压，给判别后使斩波控制电路进入等待状态。
3、门控电路受控于a．灯位编码电路；b．助航灯开路判别电路，当以上条件同时成立时，斩波电路工作，将输出信号回载于恒流调光器的串联传输线上，输至灯光站。
4、灯光站的接收显示器旨在接收信号并将MN灯位的工作状态还原在直观的屏幕上。为此，接收显示器与恒流调光器同步开机，同时，还有与各路控制电路相应的电源同步、时序分配、MN位设定电路等。
5、由非接触式电流互感器摘取串联传输线上的交流变化信号，为了分辨斩波器载于串联传输线上的信号变化，本实用新型采用奇数分频(如7分频)的分配电路，分别启动a．回零电路；b．经固体开关启动两组充电保持电路；c．经固体开关启动信号转移、电平转移电路。由比较器形成方波，从而摘取助航灯开路的电信号。也就是说，当各灯完好时，接收显示器判别电路将没有方波信号，其显示屏上的发光二极管全部点燃。如对应某时域的助航灯损坏，则显示该时域的发光二级管熄灭。
6、该方波信号经比较器后触发计数器，抗干扰电路。当计数大于9时，被确认斩波器回载信号有效，亦即确认该助航灯损坏。抗干扰电路可以避免由于雷击或电源干扰等导致误动作。该输出信号直接输至多路显示屏及自锁电路进行显示。
7、电源同步，时序分配，M、N灯位设定电路，经译码矩陈以确定被编码的每个灯位所对应的时域，在显示屏上显示，同时，设定电路为计数器提供前沿清零信号，以避免累加造成误动作。
8、显示屏灯位由发光二极管模拟，每一个发光二极管对应一个被编码的助航灯。如某助航灯损坏，通过上述电路将回载信号处理后，则使该灯对应的发光二极管熄灭，同时被自锁。当该灯修复后，经复位开关或重新开机，即被还原，所对应的发光二极管重新发光。
图2所示为本实用新型的电原理图(图2-1、图2-2、图2-3)。现将各部分组成及其作用分述如下1、安装于助航灯隔离变压器B(MN)附近的控制盒内的控制电路的输入端A、B与助航灯T(MN)并联，(注意各灯之间同名端极性)，一个助航灯对应一个控制盒。各控制电路结构相同，仅编码按顺序确定。现仅以一路为例简述如下1.1、如图2-1所示，由变压器B1，二极管D1-D4、电容C1、C2，集成电路IC1组成整流滤波电源电路，将隔离变压器B(MN)附边的交流电源转换成为控制电路的工作电源+EC。
1.2、由二极管，D6、电阻R1、R2，固体开关K1，提供负半周电源同步信号，经固体开关Ki于F点获得正向触发信号，使由集成电路IC4-IC8、电阻R23-R27，电容C6-C9、二极管D12、D13接成的÷2、÷10分频电路进入时序分配状态。其中R28-R31、C10-C11、IC9-IC10及晶体管B5接成开机清零电路。由此，各路控制电路均处于同步工作状态。
1.3、由IC2-IC3、R3-R13、R18、R19、C3、C4、D7-D9、D15组成该助航灯开路判别及斩波控制电路。当该助航灯损坏时，A点产生感性电压，经R10、C4积分延迟电路后，I点电位亦升高，导致G点电平升高，经比较器IC2后，H点亦为高电平，比较器IC3输出高电平，经D15、R18、R19反馈电路使BG1导通，J点回零，因而在H点获得相应脉宽的正脉冲信号，供斩波控制用。图中R5、R6、R11-R13分别接成正反馈回差电路，以提高抗干扰能力，同时，BG1还被来自IC4的÷2信号锁定，J点间隔地被锁定在低电平“0”，使来自G点的判别信号间隔地作用于IC2同相输入端(J点)，致使H点正脉冲信号亦间隔地产生。
1.4、由IC4-IC8、R23-R27、C6-C9、D12、D13接成的时序分配电路，其中IC4接成2分频，IC5-IC8接成10分频电路。M、N分别为0-9整数，M为十位数，N个位数(为叙述方便，设该灯位为88位)。对应于M、N点均为高电平“1”时，经IC11、IC12、使K点、L点均为低电平“0”，经IC13使P点为高电平“1”，经IC14使Q点为低电平“0”输到IC16。在该区间，为便于调试，接有R32、R33、BG6跟随器电路，使发光二极管D16点燃。
1.5、对应该区间(时域)及由1.3条所述，设该灯开路，H点有正脉冲输出，经门控电路的IC15，使S点产生负脉冲，而对应于IC16的两个输入端，S、Q点均为低电平“0，则IC16输出为正脉冲，经BG2、BG3、R14、R15、D10、D11构成的驱动电路驱动斩波电路BG4瞬间导通，该斩波信号经隔离变压器载于恒流调光的电源供电主线上，输至灯光站，电阻R17用于限流并确定斩波强度。
2、位于灯光站的接收显示器主要由探测电路、时序分配、电源同步，奇数分频、计数分配、计数器及抗干扰电路、译码矩阵及显示屏等组成。(参阅图1所示)2.1、如图2-2所示，由电流互感器B101感应供电主线上的交流电流信号，并摘取其中半波信号，经电平转移，取接近于峰值的电压信号。D102-D103用于过压保护，BG101、R102接成跟随器电路。其一路信号经C101、R103、D105触发计数器IC101进行7分频，对应于逻辑“1”输出期间，由BG102、R107-R109跟随器电路分别使B5G106、BG107导通、致使C102、C103清零。
2.2、对应于IC101逻辑“2”输出期间，跟随器BG103输出高电平，固体开关K101接通，从而使来自BG101的电流峰值信号经K101、R117、D108对电容C102充电、D107用于过压保护。同理，对应于逻辑“3”输出期间，BG104输出高电平，K102对电容C103充电，D109用于过压保护。图中电位器W101用于平衡调整，其接自BG101的输出信号。
2.3、IC102、IC103接成高输入阻抗跟随器电路，分别对C102、C103的充电电压进行阻抗变换，进而经由IC104、C121-R123组成的双端输入运算放大器放大，其输出端R点获得C102、C103上被充电保持的电压差值放大信号。对应于IC101逻辑“5”输出期间，跟踪器BG105使用固体开关K103、K104导通，经K103、K104将R点电平对C104充放电，经IC105跟随器电阻抗隔离，其输出即为C102、C103上电压差动放大结果。
由于斩波信号是间隔发生的，而且IC101接成奇数分频(7)，因而在形成周期14个电源同步信号过程中，电容C102、C103的充电信号分别为未斩波和被斩波信号，由此可推断C102、C103上有电压差动信号时，即可判定该时域对应的助航灯开路。
2.4、上述信号经由D11、IC106、R126-R129、C105组成的交流放大器实现电平转移，进而由IC107、R130-R132组成的比较器形成方波。
2.5、IC108接成计数器，在时域分配前沿有自IC115逻辑“0”输出的清零信号。当IC108逻辑“9”有高电平输出时(即V0点)，即确认有斩波信号发生，亦即表明该助航火已开路。
2.6、如图2-3所示，接收显示器电路各点所需工作电压(+E1、-E、+E3)是由变压器B102、二极管D113-D120、电容C106、C108，集成电路IC109-IC111所组成的电源电路所提供的。
接收显示器与恒流调光器同时开启，接收显示器的时序分配电路IC112-IC116与各助航灯控制电路的时序分配电路IC4-IC8同步。接收显示器同步信号由R300、K105提供。由于该信号接自全波整流信号而不用控制电路的半波信号，故该时序分配电路第一级分频(IC112)接成4分频，而其余101分频及开机清零电路(IC117-IC118、BG119)和控制电路结构相同，不再赘述。
2.7、接收显示器后两级10分频电路(IC115、IC116)，分别将逻辑0-9引出十条线组成矩阵，每个交点即对应一个时域MN。其中N为个位数，M为十位数，来自最后一级10分频。
2.8、现以88位(M′、N′)为例简述显示功能如下对应于88位时域内，由于个位数N和十位数M均为高电平，经IC201、IC202分别倒相，则C、D点均为低电平，经IC203、IC204输出时序信号，W点亦为低电平，来自计数器IC108逻辑“9”的高电平信号(即判定88位灯已开路)，经IC205倒相后，使X点变为低电平与来自W点低电平信号导致IC206输出Y点为高电平，使z点为高电平。由于1C207、IC208、D211和常闭开关K200接成正反馈自锁电路，所以，Z点高电平将U点锁定在高电平保持状态。于是经R211使BG201导通，发光二极管D212被旁路而熄灭。从而表明该灯位(88)的助航灯已损坏。当该助航灯修复后，按动复位开关K200、D212点燃(当显示屏关机一次后，重新开启，也可自动复位)。
综上所述，本实用新型有如下特点1、由于采用电源同步，时域编码确定灯位，控制电路简洁实用，因此，具有低成本，性能可靠的优点。
2、实现了在线传输，无需另设电缆，降低造价。信号探测采用电流互感方式，因而与传输距离无关，能实现远距离传输，具有安装便捷，安全可靠的特点。
3、本实用新型具有较强的适用性和灵活扩展性。
a．适用于任意波形输出的恒流调光器电源，如正弦波，准正弦波，可控硅波形等。
b．可与恒流调光器一体化设计，即提供对助航灯照明同时，亦可对每盏灯工作状态实现监测与显示。
c．显示屏可根据用户要求按比例直观显示在大屏幕上，亦可方便地扩展功能；如点灯只数；损坏数量；百分比等。
本实用新型实施时，主要电子无器件型号如下K1、K1、K101-105对应K10-K105等采用固体开关4N25；BG101、BG4用场效应管8N90；IC11-IC14等采用四或非门集成电路4001型；IC4-IC8，IC112-IC116采用十分频计算集成电路4017型；IC2、IC3等采用集成电路741型或358型；IC1、IC119-IC111采用二端稳压器7815或7915或7824型。其余电子元件如电阻、电容、发光二极管等均为通用型号。
权利要求1.一种助航灯工作状态自动巡检器，包括助航灯及其恒流调光器输配供电系统，其特征在于与助航灯(T)并联的整流、滤波电路(B1、D1-D4、IC1)为控制电路的工作电源电路；由隔离变压器(BMN)摘取的电源同步信号(K1、D6)经时序分配电路(IC4-IC8)至脉冲间隔控制电路(IC4、D14、BG1)及灯位编码电路(IC7、IC8)门控电路(IC11-IC16)受控于助航灯开路判别及斩波控制电路(IC2、IC3)和灯位编码电路，其输出信号启动斩波电路(BG4)发出信号载于恒流调光器输电线上传至灯光站接收显示器；接收显示器由电流互感器(B101)感应信号经奇数分频及计数分配电路(BG101、IC101)分别启动回零电路(BG102、BG106、BG107)、两组充电保持电路(BG103、BG104、C102、C103)和信号转移，电平转移电路(BG105、IC105、D111、IC106)由比较器电路(IC107)形成方波信号，经计数器及抗干扰电路(IC108)输至多路显示屏及自锁电路(IC205-IC208、BG209、D212)，同时，电源同步、时序分配、灯位编码电路(K105、IC112-IC116)经译码矩阵(IC201、-IC206)至多路显示屏，显示助航灯工作状态。
2.如权利要求1所述的巡检器，其特征在于所述的多路显示屏，其灯位为发光二极管，且一个发光二极管对应于一个被编码的助航灯。
3.如权利要求1或2所述的巡检器，其特征在于所述的多路显示屏由两个10分频电路的逻辑0-9引出线组成矩阵，每个交点对应于一个时域(灯位)。
4.如权利要求1所述的巡检器，其特征在于所述的电源同步及时序分配电路(K1、IC4-IC8)接有开机清零电路(IC9、IC10、BG5)。
5.如权利要求1所述的巡检器，其特征在于所述的奇数分频及计数分配电路(BG101、IC101)是经由固体开关(K101-K104)分别启动两组充电保持电路和信号转移，电平转移电路的。
6.如权利要求1所述的巡检器，其特征在于所述的接收显示器的时序分配电路(IC112-IC116)与控制电路的时序分配电路(IC4-IC8)同步。
专利摘要本实用新型提供一种机场用助航灯工作状态自动巡检器,其藉助于并联于每盏助航灯的控制电路,通过电源同步,时序分配,脉冲间隔控制,及斩波电路对助航灯的工作状态进行检测,判别并将相关信号载于助航灯输配电线上传至灯光站。灯光站接收显示由电流互感器摘取信号经时序分配,充电保持,比较器、译码矩阵等电路判别、处理,将灯位工作状态显示在多路显示屏上,从而实现安全可靠,远距离自动检测的目的,有利于提高机场安全航行管理水平。
文档编号G01R19/00GK2343590SQ9821910
公开日1999年10月13日 申请日期1998年9月30日 优先权日1998年9月30日
发明者周洪璋, 周昆, 周金, 周滨, 周桐 申请人:周洪璋