该装置的电原理见附图,工作原理如下:
现有的调频发射机基本都采用固态电路,其内部的保护电路都很完善,通过检测发射机输出功率大小和有无来判断发射机工作状态是否正常是较为可靠的方法,因此本装置的电路设计由此处着手,将主发射机内输出功率检测电路(即定向耦合器)的检测结果(为一直流电压),通过引线引入本电路输入端。
本电路主要由一片集成双运放组成,两个运放IC1a和IC1b均工作在开环状态,成为两个标准的比较器。主发射机内输出功率检测器的输出电压为U2,当主发射机工作正常时U2=2.5V,因此把参考电压U3设定为2V(U3由+12V电压经电阻R3和R4分压得到)。
该装置和主发射机同时工作,当主发射机工作正常时,U2>U3,因此IC1a输出电压U1为负偏压,U1=-12V,该电压经R5、R6分压后得到U5送入IC1b正相输入端,此时U5显然为负值,而IC1b反相输入端参考电压U6由+12V电压经电阻R8、R7分压得到,U6=2V,因此U5<U6,IC1b输出压U7为负偏压(约等于-12V),U7经R9和R10分压送人三极管T1基极,此电压仍然为负,因此T1反偏截止。
当主发射机工作失常时,U2下降,当U2<U3时,IC1a发生翻转,U1输出正偏压约等于+12V,此电压经电阻R5和R6分压后得到U5约2.8V,但由于电容C8的存在,且容量较大(几十法拉),U5在IC1a发生翻转后并不立即到达最大值2.8V,而是按照指数规律缓慢上升经过约3秒后才到达2V,此时U5>U6,IC1b发生翻转,输出电压U7约等于+12V,U7经R9、R10分压后驱动T1基极,促使T1、12饱和导通,继电器J1、J2吸合,断开主发射机供电,并接通备机(已接有天馈线)供电、音频信号和报警器供电,完成切换过程,整个切换过程仅用几秒钟时间。
电路中电容C8的引入起到了延迟切换的作用,主要是为了防止一些偶然因素,如雷雨天气市电供电不稳等引发主发射机出现短暂性停播时误切换发射机,因为这种情况下主发射机是可以自行恢复播出的,无须切换到备机。另外这个延迟时间应略大于发射机内调频锁相环路的捕获时间(未锁定前发射机无功率输出),以免开机时误切换,延迟时间可调整电容C8的容量来改变。
二极管D6和D7的作用也很关键,如前所述,在主发射机工作正常时,运放输出的U1为负偏压,此时D6正向导通,把U5电压钳定在-0.7V,以防止U5、U6之间电压差过大而损坏运放;运放的输出U7为负偏压,此时D7导通把三极管T1基极电压钳定在-0.7V,以防止三极管T1基极和发射极之间被反向击穿。
电容C12容量较大约为100μF,此电容可吸收本电路通电瞬间出现的电涌能量,防止本装置误动作。图中D5为工作指示灯,D8为切换指示灯,D9为续流二极管,C5、C6、C7、C9、C10、C11均为小容量防自激电容,C1、C3、C2、C4均为普通滤波电容。至于电源部分,由于使用了三端稳压器,电路较为简单,不再多述。
此电路具有简洁、易于制作等优点。该装置投入使用六年来(约3万小时),主发射机多次发生故障均成功切换,启动备机,避免了多起停播事故发生,做到了万无一失。实践证明,该自动切换装置具有极高的可靠性,完全能够满足中小台站优质安全播出的需要。