模块⑤的功能是对打火保护信号、陶瓷窗破裂信号及冷却水循环 系统的状态信号经过逻辑运算。模块⑥的功能是，将经过逻辑运算后的信号经过光驱动芯 片U4和光发送芯片G4转换后将光信号发送给充气系统。正常情况下，光发送芯片G4为无 光状态。模块⑦的功能是将经过逻辑运算后的信号经过光驱动芯片U5和光发送芯片G5转 换后将光信号发送给高压电源系统。正常情况下，光发送芯片G5为有光状态。
[0021] 正常情况下，模块①接收到的信号为无光信号，模块②和③接收到的信号为有光 信号。当打火保护，且陶瓷窗没有破裂，模块①接收到光信号，经过光接收模块将该光信号 直接转换为低电平信号，该信号送入模块⑤的同时，经过非门U1A运算后送给模块④(高电 平)。逻辑运算模块⑤接收到低电平信号，经过与门芯片U11B和U11C的运算，该打火信号 直接封锁模块⑦中光发送芯片G5的输出，在lus内封锁高压电源；模块④接收到高电平信 号，经过延时芯片U2约220us后，芯片U2的5号引脚输出为高电平，该信号经过电阻R35 与三极管Q1的集电极相连；由于陶瓷窗没有破裂，接收到正常信号为低电平，经过非门U2A 后为高电平，该信号经过电阻R31与三极管Q1的基极相连，使三极管Q1始终工作于导通状 态，因此三极管Q1的集电极始终为低电平信号。该低电平信号经过电阻R36进入光驱动芯 片U4,导致芯片U4的3号引脚和5号引脚为低电平，因此，二极管DB1和光发送器G4都不 发光，为正常不充气状态。
[0022] 当发生打火保护，且陶瓷窗破裂的情况下，模块①接收到光信号，经过光接收模块 将光信号直接转换为低电平信号，该信号送入模块⑤的同时，经过非门U1A运算后送给模 块④(高电平)。逻辑运算模块⑤接收到低电平信号，经过与门芯片U11B和Ul1C的运算，该 打火信号直接封锁模块⑦中光发送芯片G5的输出，在lus内封锁高压电源；模块④接收到 高电平信号，经过延时芯片U2约220us后，芯片U2的5号引脚输出为高电平，该信号经过 电阻R35与三极管Q1的集电极相连(高电平);同时，由于陶瓷窗破裂，模块②接收到无光信 号，经过光接收芯片G2将光无信号转换成高电平，经过非门后为低电平，该信号经过电阻 R31与三极管Q1的基极相连，不能控制三极管Q1集电极的电压；因此三极管Q1的集电极 为高电平，该高电平信号经过电阻R36进入光驱动芯片U4,导致芯片U4的3号引脚和5号 引脚为高电平，因此，二极管DB1和光发送器G4都发光，为陶瓷窗破裂充气状态。
[0023] 当没有打火保护，且陶瓷窗没有破裂，但模块③接收到冷却水循环系统为故障状 态时，光接收芯片G3接收到无光信号，并将该光信号转换成高电平信号，该信号经过非门 芯片U3A转换成低电平信号，然后与模块⑤中的与门芯片U11C相连，使U11C的输出8号引 脚为低电平，Ul1C的8号引脚经过电阻R37与光驱动芯片U5的2号及7号引脚相连，封锁 该芯片3号及5号引脚为低电平，使发光二极管DB2及光发送芯片G5为无光状态，封锁高 压电源的输出。
[0024] 该保护装置实现时，采用模拟电路技术，集成在一块CPCI4U机箱内的控制板上， 板上主要包括光接收芯片HFBR2412,光发送芯片HFBR1414,延时芯片M51958,非门芯片 74HC14,与门芯片74LS00,光驱动芯片SN75451和一些电阻、电容、二极管、电源芯片组成。 图中，GND表示数字地。
【主权项】
1.托卡马克-低杂波系统水电气综合保护装置，其特征在于：包括三个光电转换模块、 一个信号延时模块、一个逻辑运算模块及两个电光转换模块，其中： 三个光电转换模块结构相同，分别包括型号为HFBR-2412的光接收芯片、型号为 74HC14的非门芯片，光接收芯片的第二引脚与第六引脚之间连接有一个电阻，光接收芯片 的第三引脚与第七引脚共接后接地，光接收芯片的第三引脚还通过一个电容与自身第二引 脚共接后接入+5V电压，第一个光电转换模块中光接收芯片的第六引脚与非门芯片的输入 端连接，且光接收芯片第六引脚与非门芯片输入端之间连接有RC滤波电路后接地，光接收 芯片的第六引脚还通过连接导线接入逻辑运算模块，非门芯片的正电源端接入+5V电压， 正电源端还通过一个电容、一个电解电容分别接地，非门芯片的负电源端接地，其中第一个 光电转换模块中非门芯片输出端连接至信号延时模块，第二个、第三个光电转换模块中非 门芯片输出端连接至逻辑运算模块； 所述信号延时模块包括型号为M51958的延时芯片，第一个光电转换模块中非门芯片 输出端通过电阻连接至延时芯片的INPUT引脚，延时芯片的DELAY引脚通过电容与自身的 GND引脚共接后接地，延时芯片的VCC引脚与OUTPUT引脚之间连接有一个电阻，且OUTPUT 引脚与电阻之间通过连接导线接入逻辑运算模块，延时芯片的VCC引脚接入+5V电压，延时 芯片的VCC引脚还通过一个电容、一个电解电容分别接地； 所述逻辑运算模块包括两个型号为74LS00的与门芯片、一个三极管，延时芯片OUTPUT弓丨脚与电阻之间连接导线通过一个电阻接入三极管集电极，第二个光电转换模块中非门芯 片输出端通过一个电阻与三极管基极连接，第二个光电转换模块中非门芯片输出端还通过 一个电阻与第一个与门芯片一个输入端连接，第一个光电转换模块中光接收芯片的第六引 脚上连接导线通过一个电阻与第一个与门的另一个输入端连接，第一个与门的输出端通过 一个电阻与第二个与门一个输入端连接，第三个光电转换模块中非门芯片输出端通过一个 电阻与第二个与门另一个输入端连接，所述三极管发射极接地，三极管集电极还通过一个 电阻连接至第一个电光转换模块，第二个与门的输出端通过一个电阻连接至另一个电光转 换丰吴块； 每个电光转换模块分别包括型号为SN75451的光电驱动芯片、型号为HFBR-1414TZ的光发送模块，光电驱动芯片的1A引脚与2A引脚共接后通过一个电阻连接+5V电 压，光电驱动芯片的GND引脚接地，光电驱动芯片的VCC引脚连接+5V电压，且光 电驱动芯片VCC引脚还通过一个电容、一个电解电容分别接地，光电驱动芯片的 If引脚通过一个电阻、2f引脚通过一个电阻共接后接入+5V电压，且光电驱动芯片的2f引 脚与所连接的电阻之间连接至一个发光二极管阳极，发光二极管阴极接地，光电驱动芯片 的If引脚与所连接的电阻之间通过连接导线分别与光发送模块的第二引脚、第六引脚、第 七引脚连接，光发送模块的第三引脚接地，逻辑运算模块中三极管集电极通过一个电阻分 别与第一个电光转换模块中光电驱动芯片的1B引脚、2B引脚连接，逻辑运算模块中第二个 与门的输出端通过一个电阻分别与第二个电光转换模块中光电驱动芯片的1B引脚、2B引 脚连接。
【专利摘要】本发明公开了一种托卡马克-低杂波系统水电气综合保护装置，包括三个光电转换模块、一个信号延时模块、一个逻辑运算模块及两个电光转换模块。本发明采用光隔离模块实现各种汇总信号的模拟汇总电路，实现托卡马克-低杂波系统的水电气综合保护控制。实际实现时，本发明结合CPCI机箱接口的可插拔结构，不但简化了控制板，同时也增加了控制板的可靠性和抗电磁干扰性能。最主要的是，对于连续运行的大功率微波系统，控制结构复杂，保护逻辑较多，在应用中，可以通过组合控制板来实现复杂的逻辑保护功能。
【IPC分类】H02H7-00
【公开号】CN104617552
【申请号】CN201510025528
【发明人】徐丽, 贾华, 单家方
【申请人】中国科学院等离子体物理研究所
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月19日