[發明專利]一種帶負載智能檢測的數字量輸出裝置

在審

• 申請號: 202010894867.1
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN112083215A
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 洪天華;呂紅強;徐志榮;杜警;劉寧;孫永才
• 申請（專利權）人: 中車南京浦鎮車輛有限公司
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G05B19/042
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 曹蕓

本發明涉及一種帶負載智能檢測的數字量輸出裝置，屬于軌道交通行業領域。該裝置包括供電單元、單片機控制單元、電流檢測單元、電壓檢測單元、存儲單元和通訊接口。本發明在不增加外部傳感器的情況下，在數字量輸出板卡上增加體積最小化的負載檢測集成裝置，以實現對數字量輸出控制的負載簡易智能檢測。

技術領域

本發明涉及一種帶負載智能檢測的數字量輸出裝置，屬于軌道交通行業領域。

背景技術

現有車載設備的數字量輸出檢測方法只關注通道本身的通斷狀態，僅實現極端情況下的器件自身安全保護如短路、過流保護，但對負載的真實運行狀況并無實時監測。而且部分輸出通道類型為干接點，即使閉合也處于無輸出反饋的開環狀態。

為實現數字量輸出通道所驅動的負載的智能檢測，需要高精度的電流檢測與電壓檢測單元。由于車載邏輯輸出單元的體積受限于機箱固定安裝空間的尺寸，所以數字輸出量檢測模塊的體積必須盡可能小。

現有的車載設備輸出量檢測只做到了開關器件的通斷狀態反饋，而已有的電壓檢測與電流檢測方案大多針對單一通道的檢測，應用到通道數較多的車載設備上，有待在多路傳感器數據采集處理上進行方案改進以滿足車載需求。

常規的單路電壓檢測與單路電流檢測分別產生兩個模擬量輸入，經ADC(模擬/數字轉換器）通道送入單片機，各自占據一個模擬量輸入口，一旦出現超過模擬量輸入口總數的采集工況則外擴AD(模擬/數字）采樣芯片進行采集。

現有的分時采集技術雖然解決了ADC通道復用的問題，但是對于電流信號范圍變化較大的采集信號無法徹底共用后級的信號調理電路。

現有單臺車載設備的數字量輸出通道較多，一對一(非復用式)的模擬量采集會增加大量板載器件，導致設備體積增大，不利于其在車載電氣柜的安裝，且對安裝與通道擴容造成困難。

發明內容

鑒于目前車載設備數字量輸出檢測存在的問題，本發明提出了一種帶負載智能檢測的數字量輸出裝置，在不增加外部傳感器的情況下，在數字量輸出板卡上增加體積最小化的負載檢測集成裝置，以實現對數字量輸出控制的負載簡易智能檢測。

本發明為解決其技術問題采用如下技術方案：

一種帶負載智能檢測的數字量輸出裝置，包括供電單元、單片機控制單元、電流檢測單元、電壓檢測單元、存儲單元和通訊接口，其中：所述供電單元和存儲單元分別與單片機控制單元連接，所述電流檢測單元、電壓檢測單元和通訊接口分別與單片機控制單元雙向連接。

所述電流檢測單元和電壓檢測單元均采用分時采集技術。

所述電流檢測單元采用非接觸式的電流傳感器。

所述電壓檢測單元采用電子開關切換電壓采集通道。

所述電流檢測單元包括一個I/V(電流/電壓)轉換電路和與之連接的自動量程放大器。

本發明的有益效果如下：

本發明可以實時檢測負載的運行狀態，為車載設備的自檢自保護提供更多的參考依據。本發明中提出的電壓檢測單元與電流檢測單元，利用分時采集技術可以分別通過對應的模擬開關進行通道切換且復用后級的采樣保持電路實現高效多路分時采集，大大減小電路板尺寸，減少單片機的ADC通道數量，降低設計成本，且獨立于車載設備主控單元的采樣結構，有助于消除集體誤差如溫度漂移，零點漂移等。

附圖說明

圖1為裝置總體結構圖。

圖2為電壓檢測單元-分時采集原理示意圖。

圖3為電流檢測單元-分時采集原理示意圖。

圖4為LCU機箱接口板改造為智能負載檢測模塊示意圖。

具體實施方式