CN103513153A - 输入输出通道混线检测电路 - Google Patents

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Suzhou Fitsco Intelligent Traffic Control Co., Ltd.
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Abstract

本发明公开了一种输入输出通道混线检测电路；包括反激变换器，直流电桥，继电器回路，模数转换A/D采集部分，CPU部分；反激变换器为直流电桥提供测试电压，其脉冲宽度调制PWM波由CPU来控制开启关断；直流电桥利用反激变换器提供的高压对继电器的引入的I/O节点进行测试；继电器回路把待测I/O节点引入直流电桥，把其他I/O节点并接到公共节点；模数转换A/D采集部分对VA、VB进行模数转换，并送到CPU中处理；在模数转换A/D采集部分的输入端连接限压二极管；CPU部分控制各继电器触点位置，处理模数转换A/D采集部分的数据，把得到的各节点间的绝缘电阻值通过通信接口送到终端，监视控制脉冲宽度调制PWM波的开启关断。

Description

输入输出通道混线检测电路
技术领域
本发明属于电子电路设计技术领域，具体是指一种应用于铁路安全信号系统等系统中的输入输出通道混线检测电路。
背景技术
在铁路信号产品中，有大量的输入输出通道用于采集及驱动远端的继电器节点，而这些线缆在现场使用过程中，难免有线缆破损的现象发生（鼠害，老化，振动磨损等），这样就有可能引起混线故障发生，如图1所示。现有的铁路信号产品对输入输出的安全检测均以假设外部的输入输出线缆是正常的前提设计的，对于输入采集，当外部输入是“1”时，输入板卡能正确采集到，但并不能识别，这个“1”是本输入的实际继电器状态还是混线进来的其他线路的“1”，对于输出驱动，实际并没发输出驱动，但由于混线，就有可能产生误输出，所以有必要对这一安全的盲区进行有效的检测。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种输入输出通道混线检测电路，它可以及时发现输入输出通道混线故障。
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种包括反激变换器，直流电桥，继电器回路，模数转换A/D采集部分，CPU部分，实现成批量地自动测试输入输出线缆的混线故障；反激变换器为直流电桥提供测试电压，其脉冲宽度调制PWM波由CPU来控制开启关断；直流电桥利用反激变换器提供的高压对继电器的引入的I/O节点进行测试；继电器回路把待测I/O节点引入直流电桥，把其他I/O节点并接到公共节点；模数转换A/D采集部分对VA、VB进行模数转换，并送到CPU中处理；在模数转换A/D采集部分的输入端连接限压二极管；CPU部分控制各继电器触点位置，处理模数转换A/D采集部分的数据，把得到的各节点间的绝缘电阻值通过通信接口送到终端，监视控制脉冲宽度调制PWM波的开启关断。
本发明的有益效果在于：可以及时发现输入输出通道混线故障；控制方便灵活；易于扩展。
所述继电器为利用4触点的互斥型继电器，利用该继电器切换测试通道，配合直流电桥，A/D采集,CPU实现成批量地自动测试输入输出线缆的混线故障。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是I/O1+与I/O2+以及I/O2+与I/O16+的混线故障示意图；
图2是本发明所述混线测试电路原理框图；
图3是本发明所述反激变换电路原理图；
图4是直流电桥原理图；
图5是本发明所述混线检测电路实施方式示意图。
具体实施方式
本发明提供一种自动化成批量的输入输出通道混线检测电路来检测安全信号系统的混线故障，避免由此引起严重的安全事故后果。该电路主要应用于铁路信号产品。
混线测试电路的原理框图如图2所示，该电路主要由5个部分组成：1、反激变换器；2、直流电桥；3、继电器；4、模数转换A/D转换器；5、CPU。
反激变换器(flyback)主要功能是把24V直流电压变换为240V直流电压，为直流电桥提供测试电压，其脉冲宽度调制PWM波由CPU来控制开启关断。
直流电桥主要功能是利用反激变换器提供的高压对继电器的引入的I/O节点进行测试，其详细原理如图4所示：
Figure BDA0000394214080000031
Figure BDA0000394214080000032
由于R混线与5MΩ均很大，所以分母中的其他电阻均可省略。
从上式可看出，混线间的绝缘电阻值只与VA,VB的比值有关，这样就有效地避免了由反激变换器输出电压波动引起的测试偏差。
继电器回路的主要作用是把待测I/O节点引入直流电桥，把其他I/O节点并接到公共节点。所以该继电器要求为4触点的互斥型安全继电器。
模数转换A/D采集就对VA、VB进行模数转换，并送到CPU中处理。在模数转换A/D的输入端加限压二极管，当有混线发生时，保证模数转换A/D的输入电压在限定的范围内。
CPU部分主要完成以下功能：控制各继电器触点位置；处理模数转换A/D采集的数据；把得到的各节点间的绝缘电阻值通过通信接口送到终端监视4控制脉冲宽度调制PWM波的开启关断。
本输入输出通道混线检测电路有以下优点：及时发现输入输出通道混线故障；控制方便灵活；易于扩展。
下面结合以上的混线检测电路原理分析说明其在实际的铁路信号产品的输入输出混线检测中的应用。
以16路输入输出检测为一个单元把其集成在一块PCB上，如图5的方框内。每路I/O通过一个4触点互斥安全继电器引入板内，实际的测试方法如下：
1、当需测试I/O1时，此时V+的处于断开状态通过CPU把继电器R1的触点打在2、3，而其他所有的继电器（指混线测试电路板卡上的继电器）的触点均打在1、4（若有多块混线测试板卡，那其他板卡上的继电器此时也均打在1、4触点），如图5所示，1、4节点用红线表示在PCB板上处于短接状态，这样其他的I/O均连到公共节点，所以若I/O1节点与其他任何I/O节点有混线情况，马上能检测出来，并把异常的情况通过通信接口送到终端监视。
2、对与其他I/O节点，测试方法与I/O1一样。
3、对于I/O-的测试方法也是一样的，这里不重复描述。
4、在正常工作时，所有混线测试板卡上的继电器均处于2、3触点，不影响I/O工作。
在做输入输出混线测试时，需满足以下条件：
1、I/O控制设备的板卡与外部线缆处于断开状态。
2、V+处于断电状态。
实际应用时可按以下两种方式配置：
1、与I/O控制设备的I/O板卡设计为同规格的板卡型号，这样拿掉I/O板卡就可进行混线测试；
2、用独立的混线测试板卡机笼，这样I/O端口就需预留测试端口。
两种方式根据实际需要来选择。
本发明并不限于上文讨论的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在于为了描述和说明本发明涉及的技术方法。基于本发明启示的显而易见的变换或替代也应当被认为落入本发明的保护范围。以上的具体实施方式用来揭示本发明的最佳实施方法，以使得本领域的普通技术人员能够应用本发明的多种实施方式以及多种替代方式来达到本发明的目的。

Claims (2)

1.一种输入输出通道混线检测电路；其特征在于，包括反激变换器，直流电桥，继电器回路，模数转换A/D采集部分，CPU部分，实现成批量地自动测试输入输出线缆的混线故障；
反激变换器为直流电桥提供测试电压，其脉冲宽度调制PWM波由CPU来控制开启关断；
直流电桥利用反激变换器提供的高压对继电器的引入的I/O节点进行测试；
继电器回路把待测I/O节点引入直流电桥，把其他I/O节点并接到公共节点；
模数转换A/D采集部分对VA、VB进行模数转换，并送到CPU中处理；
在模数转换A/D采集部分的输入端连接限压二极管；
CPU部分控制各继电器触点位置，处理模数转换A/D采集部分的数据，把得到的各节点间的绝缘电阻值通过通信接口送到终端，监视控制脉冲宽度调制PWM波的开启关断。
2.如权利要求1所述的输入输出通道混线检测电路；其特征在于，所述继电器为利用4触点的互斥型继电器，利用该继电器切换测试通道，配合直流电桥，A/D采集,CPU实现成批量地自动测试输入输出线缆的混线故障。
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