助航灯光调光器
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熔加到升压变压器一次侧，而其二次侧直接与灯 光回路连接 ． 正常工作时，可控硅对电压波形进行斩波，而可 控硅的导通角是由主控驱动模块来驱动的，根据 所设光级及灯光回路实际电流值自动调整导通角 大小，从而自动调整灯光回路电压，以此实现灯 光回路的恒流。在首次上电瞬间，时间继电器有 0.5s的延时，以确保弱电控制部分及可控硅稳定 工作后，接触器才可能吸合。(这样可避免上电时 可控硅误导通而对整个回路造成电流冲击)。
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第五节 调光驱动模块工作原理
由80C196KB CPU及EPROM、 E2PROM和锁存器组 成的单片机系统构成 中央处理单元。整个 模块的工作都在它的 协调下进行。中央处 理单元读取由前面板 的多段旋扭开关或遥 控设定的光级，以同 步脉冲作为时间基准，
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根据电流采样回路返回的数值经过PID运算，形成触发脉
冲，这一触发脉冲经过触发单元的隔离驱动，控制可控硅 的导通角。同时中央处理单元将自己内部的工作状态经显 示回路在前面板上显示出来。另外，该模块通过与总线的 连接，得到其它模块的信息，并将本模块的有关信息向其 它模块传送。
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远程通讯模块工作原理
远程通讯模块有自己 独立的中央处理单元 ，该 模块通过冗余CAN总线局 域网实现调光器的远程控 制。主要功能是与灯光站 计算机进行通讯，如果接 收到上位机下发的命令， 则程序将进行多种校验及 地址判断，当确定是发给 自己的命令时，将命令通 过总线向其它模块发送， 并把其它模块的信息回传 给上位机。
具体说明如下： IO1，IO2：灯光回路电流取样接口，直接与电流互感器二次侧相连。 VO1，VO2：升压变压器一次侧电压取样接口。 B1～B5,GA:五个光级的并行输入口。GA为公共端 A,B,Y,Z： 冗余CAN通讯网络接口。 FS1～FS6，COM2：继电器接点输出口。可将调光器内部工作状态 以开关量的形式传送出去，可同时传送6个信息。每一位对应的信息 可根据用户实际需要而定。输出信息的形式是继电器接点信号。出厂 时设定为：（每个接点都以COM2为公共端） FS1→因故障而自动停机 FS2→二次开路 FS3→一次开路 FS4→无同步 FS5→本机电源 FS6→本地/遥控
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调光器主回路原理图
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第四节 触发板
触发板主要包括电压采样 过零检测 触发信
＼ ＼
号放大调整 声音报警等．
＼
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同步电路：在多种相控变换电路中，各晶闸管的触发脉冲
必须与加到晶闸管的交流主电源有相对固定的关系．各管 子触发时刻与主电源的一个固定相对点之间相差一个控制 角α ，获得这个触发时刻的方法为同步． 过零检测：由于计算机触发可控硅时需要一个与交流380V 工频电源同步的信号，才能使可控硅在正弦波正负半波相 同导通角位置上被触发，输出正负一致的波形． 电流取样：通过电流互感器取自升压变压器的二次侧，它 反应灯光回路电流的大小，是进行恒流控制的主要参数． 电压取样：与电流取样信号相似．但电压采样信号通过取 样变压器取出，利用触发板上的桥式整流电路得到其有效 值．该有效值电平经分压后送至主控板的电压采样调整电 路．
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１.检测零点：找到主电源电压那个固定的相对点，找到线 电压或相电压过零点． ２.移相控制：根据控制的需要在检测到零点的基础上再移 动一个可控角度，得到触发时刻． 相位信号电压：从主电路工作电压取得的，以便于检测出 过零点．一般采用两种方法． Ａ.同步变压器降压法：要求变压器可靠性高，初次 级电隔离，抗干扰能力强，输出／输入电压信号相 位移要小，波形传输不失真． Ｂ.直接法：将主电源电压直接整形后通过光电耦合器 隔离取得过零点．
助航灯光调光器
－－飞行区管理部灯光站 王雪峰 ２００７年１月
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第一节调光器在助航灯光系统中的作用
民航机场助航灯光回路是由一系列隔离变压 器串联构成的悬浮回路。 灯泡连接在隔离变压器次级上,其发光强度与 回路中的电流成正比。因此,改变回路中电流的大 小,就能改变灯泡的亮度;当回路电流在某一数值上 恒定时,灯泡发光亮度也将保持恒定。 在助航灯光系统中设置调光器的目的,就是把 工频交流电源转变为一种可控电压源,使输入电压 在调光器控制下,完成〝调光〞和〝恒流〞两个任 务。
时间记忆模块工作原理
时间记忆模块同样具有自己的中央处理单元， 其组成基本上与调光驱动模块相同。时间记忆模 块的主要功能就是记忆系统的总运行时间及最高 光级的运行时间。而运行状态的信息是从总线上 读取的。通过操作轮换显示按键可分别显示总运 行时间及最高光级的运行时间。同时中央处理单 元从总线上读取的信息通过开关量输出单元向外 传递，所以调光器内部的所有状态及数据皆可以 通过开关量的形式向外传送。另外当设备不含远 程通讯模块时，本模块有诊断调光驱动模块工作 是否正常的功能，若故障则报警。
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LR-2000III技术参数 额定工作电流： 10A 额定工作电压： 10000V 通讯接口：并行接口或串 行接口 海拔高度: 0m—2000m 温 度: 0℃—+45℃ 湿 度: 10%—95% 室内使用
5
技术数据/输出电流的标称值及允许变化范围
380V
１１１
电压采样
可控硅
自检保护
升压变压器
灯光回路
过 零 检 测
脉冲隔离 触发脉冲 形成电路 单片机
电流采样
Ａ／Ｄ转换
Ｅ２ＰＲＯＭ
ＩＬＥＤ
ＶＬＥＤ ＰＲＥＳＳ
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键盘扫描 显示电路
声光报警 键盘输入
8
１.主回路：将输入电压变成恒定所需输出的电压． ２.单片机控制回路：包括单片机系统 数据采集与处 理 触发信号形成及按键指令和数码显示理．完 成采集 过程控制 保护和报警功能． ３.触发脉冲电路：用于对触发信号进行功率放 大， 触发可控硅控制级（触发板上有电压采样的整流 分压处理电路 声音报警信号控制电路）． ４.同步电路：通过过零检测，变换出和主回路工作 电压相一致的基准信号．
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可控硅晶体触发电路
光电 耦合器
Ｃ Ｐ Ｕ
晶体管触发电路：（优点：可以获得宽脉冲，但是接线比较复
杂．）对于强感性负载和大功率情形，可控硅的触发脉冲宽要达 到５ms，而触发电流要达到100---400mA以上．为此，采用光电 耦合信号传输与放大电路组成触发电路，能获得脉冲宽度接近 10ms，触发电流接近300mA．
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6
调光器的组成
检测部分：由串联在灯光回路中的电流互感
器和采样变压器完成． 控制部分：由微型机算计完成（单片机）． 执行部分：反并联可控硅模块和升压变压器完成．
Ａ／Ｄ
单片机
Ｄ／Ａ
触发电路
可控硅
变压器
电流互感器（电流检测）
灯光回路 输出
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调光器控制原理图
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12
当关机或因故障调光器自保护而关机时，接触器接点自动
断开，以确保变压器二次侧无电压输出，保证灯光回路的 安全。如果因为某种原因而使可控硅回路电流过大，且保 护回路未来得及动作，则快熔将快速熔断以保护可控硅及 灯光回路，同时接触器接点断开。 5%过流、 25%过流 、 10%欠压 、 30%过压 调节失败、一次开路、二次开路、无同步故障 10％欠压和30％过压发生时,调光器可继续运行，但需对 灯光回路进行检查。其它故障发生时调光器将自动停机， 只有检修并重新开机，调光器才能正常使用。 “0”— 10%欠压 “1”— 调节失败 “2”— 二次开 路 “3”— 25%过流 “4”— 30%过压 “5”— 5%过流 “6”— 无同步 “7”— 一次开路
＼ ＼
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过零检测：由运算放大器IC14完成，滤波电路对同步变压
器次级输出的相位电压信号进行滤波．进一步滤除相位电 压信号中的尖峰脉冲．二极管组成双相限幅，最终由运算 放大器完成过零检测．光电耦合器完成过零检测电路与 CPU80C196的电气隔离． 电流互感器：按照电磁变换原理工作，它的一次侧线圈串 联在升压变压器二次侧的灯光回路里，二次侧线圈接仪表 或继电器．一次侧线圈内的电流取决于灯光回路的负载电 流，与二次侧无关．二次侧负载一般都很小，所以电流互 感器在正常运行时接近短路状态（既电流互感器与变压器 的主要区别）． 电流互感器在正常运行时，磁势互相平衡，激励安匝 很小，一旦二次侧开路时，一次安匝将全部用于激磁，此 时铁心处于高饱和状态，导致铁心损耗和温度巨增，
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CH2插座与转接板连接 1脚接切换柜公共端 2脚接切换柜上电信号 3脚接切换柜接触器接点 4脚接转接板TRG 5脚接转接板GA 6、 空 7、8 220V不与转接板连接（黑色的护套线） 9脚接转接板JDR 10脚接转接板PA 11脚接转接板FU 12脚接转接板VO1 13脚接转接板VO2 14脚接转接板SY1 15脚接转接板SY2
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而且二次侧线圈上会感应出很高电压，危及仪表和操作人
员的安全，所以应避免电流互感器二次侧开路．在电流互 感器不使用时，一定要将其二次侧短路． 电压取样：与电流取样相似．但是电压采样信号通过取样 变压器取出，利用触发板上的桥式整流电路得到其有效 值．该有效值电平经分压后送入主控板的电压采样调整电 路． 触发电路的基本要求: １.触发电路应该提供足够大的触发电压和电流． ２.触发脉冲的宽度必须在10μs以上． ３.不触发时，触发电路电压要小于0.15—0.2伏． ４.触发脉冲的前沿要陡．
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同步电路
噪声 滤波器
ＩＣ１４
ＰＣＩＡ
由于恒流调光器属于相控调压设备，输出波形不是正弦波，
而是含有大量谐波分量，输出电压不可避免地要对电网电 压产生污染，同步电路的电压信号也取自主电路上的电网 电压，如果不对电网电压进行整形 滤波．同步检零电路 很有可能因电网电压上的毛刺产生误差信号，从而给恒流 调光器提供错误的同步基准． 变压器：同步变压器，完成电网电压从高压变换为可以检 测的低压正弦波，同时也提供隔离 整形作用．
＼ ＼ ＼ ＼ ＼ ＼
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调光器各模块之间的联系
１
可控硅 触 发 板
交流接触器
电流取样信号 电压取样信号 过零信号 触发脉冲 报警信号 控制继电器
主 控 板
升压变压器 负 载
光级转换 遥控开关
系统状态 监控系统
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第三节 整机工作原理
单相交流380V电源经过接触器接点、可控硅及快
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同时它还与系统所包含的其它模块进行通讯联系，
以监视各模块工作是否正常，若出现故障则声光 报警，并确切显示出现故障的模块。该模块通过 智能冗余CAN局域网与上位机进行通讯。
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第六节
I/O接口板端子说明
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32
控制机箱与外部的连线接口
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触发电路的原理
触发电路主要由单片机逻辑电路、光电耦合器、脉冲放大
器和非接地式稳压电源组成．两路脉冲的传输与放大相 同． 单片机作用：在接收到同步脉冲中断和主电路的反馈信号 后，产生并发出适当相位的脉冲，包括脉宽控制和移相． 同步方波：将脉冲分割，使之在电源电压的正负半周里准 确的分送给可控硅．光电耦合器等组成的脉冲与放大电路， 用于完成脉冲的隔离与放大输出．
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图１助航灯光系统示意图
3
第二节 调光器的基本结构和与功能
调光器首先应该具备以下两个基本功能：
a.在规定范围内,任意调整灯光亮度． b.在规定的灯光等级下,保持灯光亮度恒定. 此外,调光器还应该具有回路状态、参数显示, 故障与报警等一系列附加功能。因此,在调光器的 基本结构中,应包括以下几个部分: 回路电压转换器件与控制电路 回路电流、电压采样与显示电路 故障检测与保护电路
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第五节 调光驱动模块工作原理
由80C196KB CPU及EPROM、 E2PROM和锁存器组 成的单片机系统构成 中央处理单元。整个 模块的工作都在它的 协调下进行。中央处 理单元读取由前面板 的多段旋扭开关或遥 控设定的光级，以同 步脉冲作为时间基准，
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根据电流采样回路返回的数值经过PID运算，形成触发脉
冲，这一触发脉冲经过触发单元的隔离驱动，控制可控硅 的导通角。同时中央处理单元将自己内部的工作状态经显 示回路在前面板上显示出来。另外，该模块通过与总线的 连接，得到其它模块的信息，并将本模块的有关信息向其 它模块传送。
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远程通讯模块工作原理
远程通讯模块有自己 独立的中央处理单元 ，该 模块通过冗余CAN总线局 域网实现调光器的远程控 制。主要功能是与灯光站 计算机进行通讯，如果接 收到上位机下发的命令， 则程序将进行多种校验及 地址判断，当确定是发给 自己的命令时，将命令通 过总线向其它模块发送， 并把其它模块的信息回传 给上位机。
具体说明如下： IO1，IO2：灯光回路电流取样接口，直接与电流互感器二次侧相连。 VO1，VO2：升压变压器一次侧电压取样接口。 B1～B5,GA:五个光级的并行输入口。GA为公共端 A,B,Y,Z： 冗余CAN通讯网络接口。 FS1～FS6，COM2：继电器接点输出口。可将调光器内部工作状态 以开关量的形式传送出去，可同时传送6个信息。每一位对应的信息 可根据用户实际需要而定。输出信息的形式是继电器接点信号。出厂 时设定为：（每个接点都以COM2为公共端） FS1→因故障而自动停机 FS2→二次开路 FS3→一次开路 FS4→无同步 FS5→本机电源 FS6→本地/遥控
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调光器主回路原理图
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第四节 触发板
触发板主要包括电压采样 过零检测 触发信
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号放大调整 声音报警等．
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同步电路：在多种相控变换电路中，各晶闸管的触发脉冲
必须与加到晶闸管的交流主电源有相对固定的关系．各管 子触发时刻与主电源的一个固定相对点之间相差一个控制 角α ，获得这个触发时刻的方法为同步． 过零检测：由于计算机触发可控硅时需要一个与交流380V 工频电源同步的信号，才能使可控硅在正弦波正负半波相 同导通角位置上被触发，输出正负一致的波形． 电流取样：通过电流互感器取自升压变压器的二次侧，它 反应灯光回路电流的大小，是进行恒流控制的主要参数． 电压取样：与电流取样信号相似．但电压采样信号通过取 样变压器取出，利用触发板上的桥式整流电路得到其有效 值．该有效值电平经分压后送至主控板的电压采样调整电 路．
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１.检测零点：找到主电源电压那个固定的相对点，找到线 电压或相电压过零点． ２.移相控制：根据控制的需要在检测到零点的基础上再移 动一个可控角度，得到触发时刻． 相位信号电压：从主电路工作电压取得的，以便于检测出 过零点．一般采用两种方法． Ａ.同步变压器降压法：要求变压器可靠性高，初次 级电隔离，抗干扰能力强，输出／输入电压信号相 位移要小，波形传输不失真． Ｂ.直接法：将主电源电压直接整形后通过光电耦合器 隔离取得过零点．
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第一节调光器在助航灯光系统中的作用
民航机场助航灯光回路是由一系列隔离变压 器串联构成的悬浮回路。 灯泡连接在隔离变压器次级上,其发光强度与 回路中的电流成正比。因此,改变回路中电流的大 小,就能改变灯泡的亮度;当回路电流在某一数值上 恒定时,灯泡发光亮度也将保持恒定。 在助航灯光系统中设置调光器的目的,就是把 工频交流电源转变为一种可控电压源,使输入电压 在调光器控制下,完成〝调光〞和〝恒流〞两个任 务。
时间记忆模块工作原理
时间记忆模块同样具有自己的中央处理单元， 其组成基本上与调光驱动模块相同。时间记忆模 块的主要功能就是记忆系统的总运行时间及最高 光级的运行时间。而运行状态的信息是从总线上 读取的。通过操作轮换显示按键可分别显示总运 行时间及最高光级的运行时间。同时中央处理单 元从总线上读取的信息通过开关量输出单元向外 传递，所以调光器内部的所有状态及数据皆可以 通过开关量的形式向外传送。另外当设备不含远 程通讯模块时，本模块有诊断调光驱动模块工作 是否正常的功能，若故障则报警。
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LR-2000III技术参数 额定工作电流： 10A 额定工作电压： 10000V 通讯接口：并行接口或串 行接口 海拔高度: 0m—2000m 温 度: 0℃—+45℃ 湿 度: 10%—95% 室内使用
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技术数据/输出电流的标称值及允许变化范围
380V
１１１
电压采样
可控硅
自检保护
升压变压器
灯光回路
过 零 检 测
脉冲隔离 触发脉冲 形成电路 单片机
电流采样
Ａ／Ｄ转换
Ｅ２ＰＲＯＭ
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１.主回路：将输入电压变成恒定所需输出的电压． ２.单片机控制回路：包括单片机系统 数据采集与处 理 触发信号形成及按键指令和数码显示理．完 成采集 过程控制 保护和报警功能． ３.触发脉冲电路：用于对触发信号进行功率放 大， 触发可控硅控制级（触发板上有电压采样的整流 分压处理电路 声音报警信号控制电路）． ４.同步电路：通过过零检测，变换出和主回路工作 电压相一致的基准信号．
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可控硅晶体触发电路
光电 耦合器
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晶体管触发电路：（优点：可以获得宽脉冲，但是接线比较复
杂．）对于强感性负载和大功率情形，可控硅的触发脉冲宽要达 到５ms，而触发电流要达到100---400mA以上．为此，采用光电 耦合信号传输与放大电路组成触发电路，能获得脉冲宽度接近 10ms，触发电流接近300mA．
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调光器的组成
检测部分：由串联在灯光回路中的电流互感
器和采样变压器完成． 控制部分：由微型机算计完成（单片机）． 执行部分：反并联可控硅模块和升压变压器完成．
Ａ／Ｄ
单片机
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触发电路
可控硅
变压器
电流互感器（电流检测）
灯光回路 输出
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当关机或因故障调光器自保护而关机时，接触器接点自动
断开，以确保变压器二次侧无电压输出，保证灯光回路的 安全。如果因为某种原因而使可控硅回路电流过大，且保 护回路未来得及动作，则快熔将快速熔断以保护可控硅及 灯光回路，同时接触器接点断开。 5%过流、 25%过流 、 10%欠压 、 30%过压 调节失败、一次开路、二次开路、无同步故障 10％欠压和30％过压发生时,调光器可继续运行，但需对 灯光回路进行检查。其它故障发生时调光器将自动停机， 只有检修并重新开机，调光器才能正常使用。 “0”— 10%欠压 “1”— 调节失败 “2”— 二次开 路 “3”— 25%过流 “4”— 30%过压 “5”— 5%过流 “6”— 无同步 “7”— 一次开路
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过零检测：由运算放大器IC14完成，滤波电路对同步变压
器次级输出的相位电压信号进行滤波．进一步滤除相位电 压信号中的尖峰脉冲．二极管组成双相限幅，最终由运算 放大器完成过零检测．光电耦合器完成过零检测电路与 CPU80C196的电气隔离． 电流互感器：按照电磁变换原理工作，它的一次侧线圈串 联在升压变压器二次侧的灯光回路里，二次侧线圈接仪表 或继电器．一次侧线圈内的电流取决于灯光回路的负载电 流，与二次侧无关．二次侧负载一般都很小，所以电流互 感器在正常运行时接近短路状态（既电流互感器与变压器 的主要区别）． 电流互感器在正常运行时，磁势互相平衡，激励安匝 很小，一旦二次侧开路时，一次安匝将全部用于激磁，此 时铁心处于高饱和状态，导致铁心损耗和温度巨增，
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CH2插座与转接板连接 1脚接切换柜公共端 2脚接切换柜上电信号 3脚接切换柜接触器接点 4脚接转接板TRG 5脚接转接板GA 6、 空 7、8 220V不与转接板连接（黑色的护套线） 9脚接转接板JDR 10脚接转接板PA 11脚接转接板FU 12脚接转接板VO1 13脚接转接板VO2 14脚接转接板SY1 15脚接转接板SY2
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而且二次侧线圈上会感应出很高电压，危及仪表和操作人
员的安全，所以应避免电流互感器二次侧开路．在电流互 感器不使用时，一定要将其二次侧短路． 电压取样：与电流取样相似．但是电压采样信号通过取样 变压器取出，利用触发板上的桥式整流电路得到其有效 值．该有效值电平经分压后送入主控板的电压采样调整电 路． 触发电路的基本要求: １.触发电路应该提供足够大的触发电压和电流． ２.触发脉冲的宽度必须在10μs以上． ３.不触发时，触发电路电压要小于0.15—0.2伏． ４.触发脉冲的前沿要陡．
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同步电路
噪声 滤波器
ＩＣ１４
ＰＣＩＡ
由于恒流调光器属于相控调压设备，输出波形不是正弦波，
而是含有大量谐波分量，输出电压不可避免地要对电网电 压产生污染，同步电路的电压信号也取自主电路上的电网 电压，如果不对电网电压进行整形 滤波．同步检零电路 很有可能因电网电压上的毛刺产生误差信号，从而给恒流 调光器提供错误的同步基准． 变压器：同步变压器，完成电网电压从高压变换为可以检 测的低压正弦波，同时也提供隔离 整形作用．
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调光器各模块之间的联系
１
可控硅 触 发 板
交流接触器
电流取样信号 电压取样信号 过零信号 触发脉冲 报警信号 控制继电器
主 控 板
升压变压器 负 载
光级转换 遥控开关
系统状态 监控系统
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第三节 整机工作原理
单相交流380V电源经过接触器接点、可控硅及快
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以监视各模块工作是否正常，若出现故障则声光 报警，并确切显示出现故障的模块。该模块通过 智能冗余CAN局域网与上位机进行通讯。
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第六节
I/O接口板端子说明
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控制机箱与外部的连线接口
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触发电路的原理
触发电路主要由单片机逻辑电路、光电耦合器、脉冲放大
器和非接地式稳压电源组成．两路脉冲的传输与放大相 同． 单片机作用：在接收到同步脉冲中断和主电路的反馈信号 后，产生并发出适当相位的脉冲，包括脉宽控制和移相． 同步方波：将脉冲分割，使之在电源电压的正负半周里准 确的分送给可控硅．光电耦合器等组成的脉冲与放大电路， 用于完成脉冲的隔离与放大输出．
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图１助航灯光系统示意图
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第二节 调光器的基本结构和与功能
调光器首先应该具备以下两个基本功能：
a.在规定范围内,任意调整灯光亮度． b.在规定的灯光等级下,保持灯光亮度恒定. 此外,调光器还应该具有回路状态、参数显示, 故障与报警等一系列附加功能。因此,在调光器的 基本结构中,应包括以下几个部分: 回路电压转换器件与控制电路 回路电流、电压采样与显示电路 故障检测与保护电路