望远镜智能交流配电监控系统设计

　　0　引　　言

　　大型望远镜控制系统包括许多分系统,除了光学系统和机械系统以外,其余的控制系统都需要用到交流电,而且需要进行每个子系统的上电断电控制,如可见光电视系统、图像系统、伺服系统、主控系统、编码器系统、调焦调光系统等,也可分为机上和机下系统,机上系统与望远镜本体结合在一起,通过电缆与机下系统进行连接,距离一般几米到几十米不等,机下系统一般放置于控制系统柜或者控制台中,传统的配电系统是采用分离元器件组成的,如交流接触器、按钮、空气开关、输入输出接插件等,按照实际需求进行配线合成,针对每一型号望远镜,其配电需求也不完全一样,这就要进行分别配电,存在重复设计、组织装配麻烦、体积大、维修性差,一般难进行远程操作控制,不利于配电系统的标准化和模块化实现。远程数据采集以及网络技术在许多领域得到了成功应用[1-3],取得了显著效益。故本文在充分理解望远镜交流电的需求的同时,设计了一种可远程/本地操作的多路电源的控制,以及实时显示每路电压值和电流值,也可通过网络控制和实时显示每路电压电流值,此系统功能强大、接口丰富,整个系统结构紧凑,输出交流路数达9路,可三相输入也可以单相输入,可满足大型望远镜对交流电的需求,能够减少人员驻守,也可实现无人值守,便于组网,通过网络通讯达到远程监控的目的。

　　1　功能介绍

　　整个交流配电系统的原理框图如图1所示。首先,交流配电的输入是通常是市电,可以是三相电,也可以是单相电,在输入接口设计有总开关,当输入是三相交流电时候,可接入ABCN相到输入总开关,然后进入交流继电器控制板,板上继电器分别对应不同的输入相电源,这也是均衡各相负载的原因,如A相电分别对应三路继电器的输入,这样ABC三相就对应有9路输出,零相N是公用的。当望远镜中个分系统用电量不是很大时,也可采用单相输入,对每相采用PCB安装的小巧、低消耗30 A功率继电器,可大大减小体积,利于布线。

　　在机箱前面板上设计有用于本地操作的9个按钮和显示灯,当某一路接通时,对应的当前路的指示灯点亮,显示灯位于按钮下方。

　　对每一路功率输出,为了防止外接电路过流或短路故障,故对每路设计有空气开关进行必要的保护,也可以根据实际需要选取不同容量的空气开关。望远镜各分系统之间的电磁环境各不相同,涉及低频到高频,小功率到大功率场合,如电机的PWM电压信号,在电压上升沿和下降沿会产生许多干扰,电机启动时大电流尖峰,对于有刷电机,电刷和磁极产生的火花都会造成不同程度的干扰,图像系统的高频CCD传输信号,各计算机之间的通讯信号、控制信号、I/O信号等,都需要满足各自的电磁兼容环境,整个系统才能正常工作,故在每一路输出设计相应的滤波器,对解决电磁干扰大有好处。对于输出接口,可采用对应不同相的交流电进行合理分配,如对于A相采用孔式航空插座,B相采用孔式的与A相有别的航空插座,以防止插错,而对于C相也有别与A相和B相,这样在与各分系统时也好辨别和防止插错,以及安全操作,避免事故发生。