电流环系统设计实现与排故

陈印　胡莹

【摘 要】基于空管单位转报传输的实际应用，设计电流环系统以延长传输距离和减少传输误码率。要求电流环的传输信号稳定可靠、传输速率达到1200位/s及以上，具有较好的带负载能力和隔离度，传输电压不超过24V。针对电流环系统无法传输信息的故障提出几点解决方法，分享排故经验。

【关键词】电流环；电流传输；电路板检修

在空管系统中，转报通常采用双流接口来传输报文内容，通过电流信号传输信息的方式不仅干扰小，相比电压信号传输信息，这种方式还具有传输距离远的优势。由于网络终端通常采用RS232接口，所以需要设计一个双流接口与RS232接口的转换电路。但是这种转换电路在市场上应用较少，缺乏足够的研究资料，不利于系统的排故。

本文利用常规元器件，通过电路板焊接，实现了双流接口与RS232接口的转换功能，满足全双工串行通信，这个双向发射接收的环形电路称为电流环系统，双流接口与RS232的转换设备称为电流环设备。

电路的设计从PNP三极管和NPN三极管的串联电路开始，通过输入信号来控制这两个三极管处于一个导通一个截止的状态。并在两个三极管的发射极分别接±24V稳定电压，以实现当输入正负不同信号时，输出满足要求的稳定的正负电压，根据负载电阻转换成稳定的电流信号。为了实现输入信号与输出信号更好的隔离性，采用了型号为4N25的光电耦合器，如图1。当输入负电压时，光电耦合器U1导通，U2截止；当输入正电压时，光电耦合器U2导通，U1截止，黄灯亮。为了提高电路稳定性和可靠性，在光电耦合器和三极管串联电路之间设计一个控制电路。当U1导通时，控制电路的三极管Q2导通，稳定管U4输出的-24V电压被R1、R7分压，引起三极管串联电路的Q3被导通，负载输出稳定的负值电流信号。同理，当U2导通时，U1截止，稳压管U3输出的24V电压被R2、R8分压，引起三极管串联电路中Q4导通，Q3截止，负载输出稳定的正值电流信号。

在接收端将电流信号转换为RS232信号的过程中，为了提高隔离度和抗干扰能力，同样使用了光电耦合器。当发送端传来负值电流信号时，光电耦合器U5导通，输出低电平；当发送端传来正值电流信号时，光电耦合器U5截止，输出为稳压管U6提供的5V电压，此时绿灯亮。光电耦合器的输出信号经过非门的电平转换、555芯片的分压和电压比较，由555内部的RS触发器输出满足逻辑要求的TTL电平。本系统采用带有max232芯片的RS232接口，在信号输入终端设备前，能准确有效地将TTL电平转为RS232电平。

本系统经过实际测试，可在传输速率不大于9600bit/s的情况下，准确将文本信息传输到对方终端，并能实现全双工模式。

不过在实际应用中，也出现过信号无法传输的故障，以下就两次次故障情况进行分析。

故障一：单向无法发送

故障现象：A端向B端无法发送信号，B端向A端发送信号正常，A端黄灯不亮。

故障分析：利用稳定电压源产生的信号来模拟输入信号，并接入A端的电流环设备。当电流环设备A输入-5V时，用万用表测得A端光电耦合器U1导通、U2截止，输出负值电流，B端光电耦合器U5导通，B端输出到终端设备的RS232接口电平为-8.9V，传输符合设计要求（一端输入负电平，另一端送给终端设备-8.9V；一端输入正电平，另一端送给终端设备9V电平）。当给设备A输入5V电压时，万用表测的A端光电耦合器U1、U2均输出高电平，即截止，A机连接B机间的线路无信号。观察元件表面均正常，初步怀疑光电耦合器U2烧毁，更换元件后进行再次测量，发现结果与更换元件前一样，排除光耦U2故障原因。但是输入为高电平，U2截止，那么U2、R10、LED1、GND这条线路必定存在问题。经过仔细观察，发现LED1的焊点有所松动，经过重新焊接，电路恢复正常。

经验总结：由于LED1焊点脱落，导致正电压输入时，电路无法连接到地，出现光电耦合器U2无法导通的假象，在以后排故中要特别注意电路板焊点是否饱满完好。

故障二：单向无法接收

故障现象：A端向B端无法发送信号，B端向A端发送信号正常，B端绿灯不亮。

故障分析：同样利用稳定电压源产生的单电平信号进行检测。当A端电流环设备接入-5V时，测得A端光电耦合器U1导通、U2截止，输出负值电流，但是电流环的B端光电耦合器截止；当A端电流环设备接入5V时，测得A端光电耦合器U2导通、U1截止，输出正值电流，电流环的B端光电耦合器依然截止。此次认真观察电路板接线和焊点焊接情况，均正常。电流环B端的稳压管U6输出稳定的5V电压，供电正常。故将故障点设定在电流环B端的光电耦合器U5，经过更换光耦元件，电路恢复正常。

经验总结：遇到电路故障时，将多字符的文本传输简化为单电平检测，根据电路原理进行多点电平检测，并通过观察板件状态，分析得知故障点所处的位置。

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