一种可自检的多功能隔离采集电路、装置及系统 |
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| 申请号 | CN202211284537.6 | 申请日 | 2022-10-17 | 公开(公告)号 | CN117938164A | 公开(公告)日 | 2024-04-26 |
| 申请人 | 中车株洲电力机车研究所有限公司; | 发明人 | 欧阳天添; 陈晓光; 肖武军; 李程; 吴文慧; 张鑫; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种可自检的多功能隔离采集 电路 、装置及系统，包括：处理器、AD芯片、数字隔离器、防护电路、冲击电路、自检电路和连接器；所述自检电路的输入端分别与连接器的输出端和处理器连接，分别用于通过连接器进行外部供电以及 信号 反馈和自检电路控制；所述防护电路的输入端与连接器的输出端连接，用于防止浪涌冲击；所述防护电路的输出端分别与AD芯片的输入端和冲击电路的输入端连接，分别用于将过滤浪涌后的信号输入到AD芯片内，以及消除外部 接触 器触电 氧 化层；所述数字隔离器的输出端与处理器的输入端连接，用于输入采集；能够提升电路、装置及系统的抗干扰能 力 ，失效率低，能够兼容多种类型的信号采集。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种可自检的多功能隔离采集电路，其特征是，其包括处理器、AD芯片、数字隔离器、防护电路、冲击电路、自检电路和连接器； |
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| 说明书全文 | 一种可自检的多功能隔离采集电路、装置及系统技术领域背景技术发明内容[0003] 本发明要解决的技术问题是提供一种可自检的多功能隔离采集电路、装置及系统，以解决现有技术存在的上述至少一个问题。 [0005] 处理器、AD芯片、数字隔离器、防护电路、冲击电路、自检电路和连接器； [0006] 所述自检电路的输入端分别与连接器的输出端和处理器连接，分别用于通过连接器进行外部供电以及信号反馈和自检电路控制； [0007] 所述防护电路的输入端与连接器的输出端连接，用于防止浪涌冲击； [0009] 所述数字隔离器的输出端与处理器的输入端连接，用于输入采集； [0010] 所述自检电路的输出端还连接于连接器的输出端与防护电路的输入端之间，用于输入自检信号。 [0011] 基于本发明的上述技术方案，还可以作出如下改进： [0013] 可选的，所述开关器件为继电器。 [0014] 可选的，所述AD芯片的输入端与防护电路的输出端连接，所述隔离芯片的输出端与数字隔离器的输入端连接，所述数字隔离器的输出端与处理器的输入端连接，所述AD芯片根据采集信号的类型将其进行转换和调节，使得采集信号转换为数字量，并与处理器软件内配置的阈值进行对比后进行调节再输出对应的采集信号。 [0016] 可选的，所述防护电路包括TVS二极管。 [0017] 根据本发明的第二方面，提供了一种可自检的多功能隔离采集装置，该装置内置有如上所述的任意一种可自检的多功能隔离采集电路。 [0018] 根据本发明的第三方面，提供了一种可自检的多功能隔离采集系统，该系统包括如上所述的一种可自检的多功能隔离采集装置。 [0019] 本发明的有益效果是，本发明提供了一种可自检的多功能隔离采集电路、装置及系统，采用数字隔离器以及自检电路，能够提升电路、装置及系统的抗干扰能力，失效率低，能够兼容多种类型的信号采集，用于不同电压等级的数字量输入采集时，无需配置额外物料清单。附图说明 [0020] 图1为本发明实施例的一种可自检的多功能隔离采集电路、装置及系统的原理框图。 [0021] 图2为本发明实施例的一种可自检的多功能隔离采集电路、装置及系统的电路原理图。 具体实施方式[0022] 为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。 [0023] 需要说明的是，除非另外定义，本申请中一个或多个实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请中一个或多个实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。 [0024] 参考图1和图2，本申请中一个或多个实施例的一种可自检的多功能隔离采集电路，内容包括： [0025] 其包括处理器、AD芯片、数字隔离器、防护电路、冲击电路、自检电路和连接器； [0026] 所述自检电路的输入端分别与连接器的输出端和处理器连接，分别用于通过连接器进行外部供电以及信号反馈和自检电路控制； [0027] 所述防护电路的输入端与连接器的输出端连接，用于防止浪涌冲击； [0028] 所述防护电路的输出端分别与AD芯片的输入端和冲击电路的输入端连接，分别用于将过滤浪涌后的信号输入到AD芯片内，以及上电瞬间大电流消除外部接触器触电氧化层； [0029] 所述数字隔离器的输出端与处理器的输入端连接，用于输入采集； [0030] 所述自检电路的输出端还连接于连接器的输出端与防护电路的输入端之间，用于输入自检信号。 [0031] 可以理解的是，在本实施例中，采用数字隔离器以及自检电路，能够提升电路、装置及系统的抗干扰能力，失效率低，能够兼容多种类型的信号采集，用于不同电压等级的数字量输入采集时，无需配置额外物料清单。 [0032] 具体的，连接器用于连接外部设备，包括电源设备等，所述自检电路在正常工作情况下使得供电电源正常对外供电，在自检状态下，处理器发出控制指令，控制自检电路与其他电路形成通路完成自检，若任一器件发生故障，则通过处理器能够检测出电路故障。其中，采用AD芯片及数字隔离器对采集信号进行转换和处理，使得其能够采集多种不同类型的信号。另外，由于干路电阻远大于冲击回路电阻，因此首次上电时，可获得较大的干路电流，从而可消除外部接触器触点氧化层，防止触点氧化导致采集电路未能采集到外部有效输入；待3‑5个时间常数后，电容充满电，回路断开。 [0033] 在一种可能的实施例方式中，所述自检电路包括至少一个开关器件，所述开关器件为电子开关器件，通过处理器发出控制指令控制开关器件的通断，完成电路自检和开关器件的触点状态采集，并反馈给处理器进行故障分析和处理。 [0034] 可以理解的是，在本实施例中，开关器件可以是一个，也可以由多个组成，由处理器进行统一调配控制，具体的，可以包含有常开触点，通过处理器的控制信号控制常开触点的接通状态，转换电路接通状态，完成自检以及自检后的正常通路状态。与此同时，在一对触点接通状态下，另一对触点还可以与处理器通信完成自检电路的状态数据采集，以实时反馈自检电路的状态数据，便于判断电路故障，并及时作出调整。 [0035] 在一种可能的实施例方式中，所述开关器件为继电器。 [0036] 可以理解的是，在本实施例中，如图2所示，对其中一种类型的自检电路进行举例说明，实施例中，自检反馈和单板自检功能可通过继电器的两对常开触点完成，正常工作情况下继电器触点为断开状态；自检状态下，处理器发出控制指令，控制三极管开断，使继电器线圈通电继而继电器触点动作，自检信号通过触点闭合后输出再经过防反二极管V1使输入通道闭合完成通道自检，另外一对常开触点进行自检反馈采集，线圈得电闭合后，将反馈信号传输到处理器处理。输入通道中任何一个器件发生故障，均可导致输入不正常的开关量状态，处理器检测出电路故障。 [0037] 请参阅图2，其中，R1、V3组成浪涌防护电路，R1为浪涌电阻，V3为TVS二极管，可防止浪涌冲击，保护电路。V4、R4、C1组成首次上电冲击回路，首次上电时C1相当于短路，由于干路电阻远大于上电冲击回路的电阻，因此首次上电时，可获得较大的干路电流，从而可消除外部接触器触点氧化层，防止触点氧化导致采集电路未能采集到外部有效输入，带C1充满电后，相当于开路。此时电流流向干路。R1、R2、R3为信号调理，做为限流及分压使用。V3为稳压管，可保护后端。C2为滤波。 [0038] 在一种可能的实施例方式中，所述AD芯片的输入端与防护电路的输出端连接，所述AD芯片的输出端与数字隔离器的输入端连接，所述数字隔离器的输出端与处理器的输入端连接，所述AD芯片根据采集信号的类型将其进行转换和调节，使得采集信号转换为数字量，并与处理器软件内配置的阈值进行对比后进行调节再输出对应的采集信号。 [0039] 可以理解的是，在本实施例中，相当于设定了针对三种不同类型的信号的调节过程，包括： [0040] 当采集频率量(PWM)时，AD芯片可将相应模拟量转换为数字量，通过处理器软件判断设定门槛，继而形成高低电平，最终由程序计算得出频率及占空比； [0041] 当采集数字量(电平)时，处理器软件程序直接设置门槛即可，AD芯片将结果送至软件，通过比对得出结果。 [0042] 当采集模拟量(电压)时，经过信号调理，满足AD芯片的输入范围即可。AD芯片将电压对应的模拟量转换为数字量，由处理器软件决定门槛。优点在于设计人员无需根据外部电压等级而配置不同的物料清单，由处理器软件程序根据应用情况不同设置门槛即可。 [0043] 在一种可能的实施例方式中，所述防护电路包括浪涌电阻和TVS二极管的组合，所述浪涌电阻和TVS二极管串联。 [0044] 可以理解的是，在本实施例中，为有效放置浪涌冲击，通过TVS二极管和浪涌电阻组成防护电路，连接方式可以根据情况进行适应性设定。 [0045] 在一种可能的实施例方式中，所述防护电路包括TVS二极管。 [0046] 可以理解的是，作为替换的，也可以使用TVS二极管作为防护电路，可应用于在电路承受过压时进行电压钳位，吸收多余的电流以保护灵敏的器件。 [0047] 在另一实施例中，提供了一种可自检的多功能隔离采集装置，该装置内置有如上所述的任意一种可自检的多功能隔离采集电路。 [0048] 可以理解的是，即将上述的可自检的多功能隔离采集电路安装在能够借助该电路功能实现相同功能或具有其他扩展功能的装置中。 [0049] 在另一实施例中，提供了一种可自检的多功能隔离采集系统，该系统包括如上所述的一种可自检的多功能隔离采集装置。 [0050] 可以理解的是，即将上述的可自检的多功能隔离采集装置或者电路应用于系统中，以借助或直接采用该装置或电路实现相同功能或其他扩展功能。 [0051] 本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD‑ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。 [0052] 本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式计算机或者其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的系统。 [0053] 这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令系统的制造品，该指令系统实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。 [0054] 这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。 [0055] 尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。 [0056] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。 |
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