主备机自动切换系统设计论文

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1系统结构

该自动切换系统主要在一个机箱内实现，在机箱内有一个主控模块作为主要控制电路，有三个转换开关可以自动切换调频。主板上设置了一些通信接口，包括RS485网络通信接口、RS232串行通信接口、F头无线信号接口。还有多种类型的电源接口，主要包括220V主板供电输入口、220V发射机供电输入口、主备机电源供电接口等。另外还包括主机RF信号输入接口、备机RF信号输入接口、负载输入输出接口、合路输入输出接口等。电源输入接口连接到主控模块，通过主控模块的控制电路，然后得到控制电源输出和发射机电源输出。主控模块通过控制电路给主机和备用机进行供电，通过供电接口进行连接。F头天线接收信号后，通过接口模块，把信号传送给主控模块。三路转换开关在主控模块电路的控制下实现了调频信号的双向通讯开关，网络通讯接口、串行通信接口和网口主要是用来和主控模块进行通讯，并且根据实际情况安排具体通信通道，实现双向实时通讯。根据具体主机频率和自动切换通道，三个转换开关的接口分别和3个主机RF信号输入接口、3个备机RF信号输入接口进行连接，实现主备机自动切换连接。最后把3个转化开关电路的两个输出接口分别和3个合路器、3个假负载连接，完成转换功能电路连接。以上是系统的主要设计结构，如图1所示。

2主备机自动切换系统设计

单片控制模块是系统的主要控制模块，系统有两个电源、电流开关检测模块，有两个电源、电流控制模块。另外两个模块是调频调制接收模块和音频滤波检测模块。220V的供电电源接口连接到开关电源电路，开关电源电路受单片机控制模块控制。220V的控制电源接口连接到其中一个电压电流检测回路后，电路经过电源开关控制器，然后又连接到第二个电压电流检测回路，作为并联输出。这两路输入信号，通过两路检测回路后，分别并联到主、备机供电电源接口上。这样，通过电压电流检测回路模块与单片机控制模块电路的连接，实现了双向的冗余通信。三个转换开关，控制着通信回路的自动切换。三个不同通信接口，RS485网络接口、RS232串行通信接口及网口在单片机控制电路下，实现了不同通信方式的自动切换，并且保证是双向通信方式。F头天线接收到音频信号后，传输给FM接收模块，然后FM接收模块给出两路信号，这两路并联信号经过音频模块的检波处理后，送给单片机控制回路，单片机处理模块得到要处理的通信信号。STM32F103芯片作为主要控制芯片来完成控制工作。发射机的状态信号通过网口和通信电路传送给单片机，单片机判断发射机的发射功率大小，如果小于一定的阀值，就判断为该信息为故障原因。初始默认状态是，主备机都能正常工作，信号传输正常。三路主机信号传输到调频多功能器后，传送给天线发射出去，而三路备机则连接到假负载上。如果系统一旦发生故障，则意味着发射的信号功率就会低于规定值，信号传输给交换机，通过网口把故障信息传送给控制模块，控制模块就会切断相应开关，并进行频点自动切换和故障发射主机标记。如果单片机控制模块，在发现故障信号后，备用机如果没有被标记为故障信息，则可自动切换到备用机。如果备用机有故障标记，则不进行自动切换工作，并发出警告信息，提醒故障的发生。本自动切换系统的供电是12V直流供电，由开关电源模块进行把220V的交流电转换成所需的12V直流供电。主控制模块通过控制继电器，从而实现对电源控制模块的通断电。具体的就是控制弹片的吸附和松开，分别控制主机和备机的电源供电问题。电压和电流检测模块主要是用来检测电压和电流是否达到标注需要值。当220V交流电通过电源控制模块供电后，得到的直流电压要经过电压检测模块，检测供电电压是否正常。电流检测模块主要是通过可变电阻转化电压后，检测传输到单片机控制模块的电流是否是正常的。F接收调频信号模块，在接受到信号后，传送给音频检测模块进行滤波检波。检波电路实现交流信号到直流信号的转换，最后传送给单片机控制模块，控制模块根据所得信号判断是否正常，从而控制电路自动切换和主备机自动切换。通过网络接口通信把相关信息状态回馈给本地监控服务器，实现故障信息的监控和记录工作。

3结束语

研究设计的调频发射主备机自动切换系统，特别是对于要求多点覆盖的农村区域，具有结构简单、成本低廉、功能性强等特点。通过多种通信接口可实现接收Internet信号实现远程控制。一旦发射机发生故障，信号通过输入回路传送给主控制模块，由主控制模块来判断是否低于标准限值。然后控制模块就会进行主、备控制合路的自动切换，控制转换开关把正常信号输出到天线进行发射，把故障信息自动切换到假负载。最后实现主备机的相互自动切换和备份工作。

作者:喻成 单位:重庆广播电视技术中心