CN104142651A - 一种开关门信号测量电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种开关门信号测量电路，包括隔离调理电路、计数电路以及可编程逻辑控制电路。隔离调理电路采集开关门信号，并对采集到的开关门信号进行隔离和滤波，然后将隔离滤波后的每一路信号转换为固定脉宽的脉冲信号；计数电路在可编程逻辑控制电路的控制下对隔离调理电路输出的每一路脉冲信号进行采集计数；可编程逻辑控制电路向计数电路发送控制信号和选通信号，将计数电路的计数结果发送至外部通讯接口。本发明采用可编程逻辑控制电路代替传统的组合门电路，降低了开关门信号测量设备的体积和重量；同时通过精确控制电路时序、计数大小实现了对开关门信号的精确测量，提高了测量精度。

Description

一种开关门信号测量电路
技术领域
本发明涉及一种开关门信号测量电路，属于信号测量领域。
背景技术
开关门信号是遥测系统经常需要测量的一种信号，通常为控制系统发送的惯组脉冲信号。传统的测量方式采用门电路组合搭建而成，电路时序余量只能靠芯片来控制，无法对时序进行精确设计，且每一路都需要许多组合电路才能实现，对于型号要求的多路待测量开关门信号，就需要大量的门电路器件才能实现，会导致设备体积增大，功耗增加，系统可靠性下降。
因此，为了满足开关门信号测量需求，急需设计一种新的开关门信号测量电路，实现对型号要求的多路开关门信号的精确测量，同时降低测量设备的体积和重量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种开关门信号测量电路，降低了设备的体积和重量，实现了对开关门信号的精确测量，提高了测量精度。
本发明的技术方案是：一种开关门信号测量电路，包括隔离调理电路、计数电路以及可编程逻辑控制电路；
隔离调理电路采集n路开关门信号，并对采集到的n路开关门信号进行隔离和滤波，然后将隔离滤波后的每一路信号转换为固定脉宽的脉冲信号；计数电路在可编程逻辑控制电路的控制下对隔离调理电路输出的每一路脉冲信号进行采集计数；可编程逻辑控制电路根据外部通讯接口的指令向计数电路发送控制信号，该控制信号用于控制计数电路的采样周期和时序，以及计数电路的清零；同时可编程逻辑控制电路根据外部通讯接口的指令向计数电路发送选通信号，用于选择计数电路对某一路脉冲的计数结果，并将该计数结果作为采集数据发送至外部通讯接口。
所述隔离调理电路包括n路隔离电路和n路单稳态脉冲调理电路；隔离电路采集n路开关门信号，并对采集到的n路开关门信号进行隔离、滤波，然后将隔离滤波后的每一路开关门信号转换为脉冲信号输出给单稳态脉冲调理电路；单稳态脉冲调理电路将隔离电路输出的每一路脉冲信号转换为固定脉宽的脉冲信号。
所述隔离电路包括电阻R1、二极管V1、电容C1、光耦器件D1以及电阻R2；二极管V1和电容C1并联连接在光耦器件D1的正输入端和负输入端之间，其中二极管V1的阴极与光耦器件D1的正输入端连接，发光二极管V1的阳极与光耦器件D1的负输入端连接，二极管V1的阴极同时与电阻R1的一端连接，开关门信号连接在电阻R1的另一端以及二极管V1的阳极之间；光耦器件D1的正输出端连接电源VCC，光耦器件D1的负输出端为隔离电路的输出端，同时光耦器件D1的负输出端通过电阻R2接地。
所述单稳态脉冲调理电路包括电阻R3、电容C2以及单稳态芯片D2；单稳态芯片D2的型号为54HC221；单稳态芯片D2的管脚B和管脚CLR均与电源VCC连接；单稳态芯片D2的管脚RCext一方面通过电容C2接地，另一方面通过电阻R3与电源VCC连接；单稳态芯片D2的管脚Cext接地；单稳态芯片D2的管脚A与隔离电路的输出端连接，管脚Q和为单稳态脉冲调理电路的输出端。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
(1)本发明采用可编程逻辑控制电路代替传统的组合门电路，实现了对多路开关门信号的精确测量，降低了开关门信号测量设备的体积、重量和功耗；
(2)本发明通过可编程逻辑控制电路精确控制电路时序、计数大小，从而实现了对开关门信号的精确测量，提高了测量精度和系统可靠性。
附图说明
图1为本发明电路组成结构图；
图2为本发明隔离调理电路中的隔离电路的电路图；
图3为本发明隔离调理电路中的单稳态脉冲调理电路的电路图；
图4为本发明电路在某运载火箭中的具体实现示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提出了一种开关门信号测量电路，包括隔离调理电路、计数电路以及可编程逻辑控制电路；
隔离调理电路包括n路隔离电路和n路单稳态脉冲调理电路；隔离电路采集n路开关门信号，并对采集到的n路开关门信号进行隔离、滤波，然后将隔离滤波后的每一路开关门信号转换为固定脉宽的脉冲信号，并将转换后的每一路脉冲信号输出给单稳态脉冲调理电路；单稳态脉冲调理电路将隔离电路输出的每一路脉冲信号转换为固定脉宽的脉冲信号；计数电路在可编程逻辑控制电路的控制下对隔离调理电路输出的每一路脉冲信号进行采集和计数；可编程逻辑控制电路根据外部通讯接口的指令向计数电路发送控制信号，该控制信号用于控制计数电路的采样周期和时序，以及计数电路的清零；同时可编程逻辑控制电路根据外部通讯接口的指令向计数电路发送选通信号，用于选择某路脉冲的计数结果(计数电路对某一路脉冲的计数结果)，并将该计数结果作为采集数据打包后发送至外部通讯接口。
隔离电路主要采用光耦隔离的方式，通过对设置光耦外围电路，调整光耦的导通门槛电压，实现了对开关门信号的准确接收。
隔离电路如图2所示，包括电阻R1、二极管V1、电容C1、光耦器件D1以及电阻R2；光耦器件D1的型号为HCPL5631，二极管V1和电容C1并联连接在光耦器件D1的正输入端(引脚1)和负输入端(引脚2)之间，其中二极管V1的阴极与光耦器件D1的引脚1连接，发光二极管V1的阳极与光耦器件D1的引脚2连接，二极管V1的阴极同时与电阻R1的一端连接，开关门信号连接在电阻R1的另一端以及二极管V1的阳极之间；光耦器件D1的正输出端(引脚5)连接电源VCC，光耦器件D1的负输出端(引脚4)为隔离电路的输出端，同时引脚4通过电阻R2接地。
单稳态脉冲调理电路如图3所示，包括电阻R3、电容C2以及单稳态芯片D2；单稳态芯片D2的型号为54HC221；单稳态芯片D2的管脚B和管脚CLR均与电源VCC连接；单稳态芯片D2的管脚RCext一方面通过电容C2接地，另一方面通过电阻R3与电源VCC连接；单稳态芯片D2的管脚Cext接地；单稳态芯片D2的管脚A与隔离电路的输出端连接，管脚Q为单稳态脉冲调理电路的输出端OUTA，管脚为单稳态脉冲调理电路的输出端OUTB，管脚Q和管脚输出的信号电平相反。
单稳态脉冲调理电路通过调节电阻R3和电容C2的值来改变调整后脉冲的时间，调整后的脉宽为0.7*R3*C2。
可编程逻辑控制电路根据实际的应用领域和需求设置控制信号和选通信号等信息。以应用于某运载火箭中为例，具体实现示意图如图4所示。可编程逻辑控制电路(采用CPLD实现)接收内部总线接口传来的帧同步信号，并将帧同步信号转换为锁存信号(SD)和取数信号(SC)，可编程逻辑控制电路根据系统的要求在每次帧同步到来之后利用锁存信号(SD)对计数电路的数据进行一次锁存。同时可编程逻辑控制电路接收内部总线接口传来的地址线和读信号，并将其转换为地址选通信号，根据地址选通信号选择对应某一路脉冲的计数结果，在取数信号(SC)的控制下将该路脉冲的计数结果作为采集数据打包后传输至内部总线接口。SC和SD信号之间的相互关系和脉冲宽度保证计数时不取数，又能保证取数时不计数，同时不会少计数。可编程逻辑控制电路还要接收内部总线传来的点火信号，将点火信号转换为清零信号，将计数器所有计数清为零。
计数电路采用BM2070计数器，BM2070内部有12路24位计数器和锁存器(对应于12路脉冲信号，多于12路脉冲信号时可以选用多个BM2070计数器)，通过可编程逻辑控制电路产生的“计不取、取不计”信号控制BM2070锁存到锁存器中的是稳定的计数值，由可编程逻辑控制电路按要求的路序编排依此选通某一路脉冲的计数结果，并将该计数结果打包后传输至内部总线接口。
该测量电路目前已应用于多个运载火箭、导弹型号中，经试验验证其工作稳定可靠。该电路大大降低了设备的体积和重量，而且通过精确控制电路时序、计数大小实现了对开关门信号的精确测量，提高了测量精度。
本发明未详细描述内容为本领域技术人员公知技术。

Claims (4)

1.一种开关门信号测量电路，其特征在于：包括隔离调理电路、计数电路以及可编程逻辑控制电路；
隔离调理电路采集n路开关门信号，并对采集到的n路开关门信号进行隔离和滤波，然后将隔离滤波后的每一路信号转换为固定脉宽的脉冲信号；计数电路在可编程逻辑控制电路的控制下对隔离调理电路输出的每一路脉冲信号进行采集计数；可编程逻辑控制电路根据外部通讯接口的指令向计数电路发送控制信号，该控制信号用于控制计数电路的采样周期和时序，以及计数电路的清零；同时可编程逻辑控制电路根据外部通讯接口的指令向计数电路发送选通信号，用于选择计数电路对某一路脉冲的计数结果，并将该计数结果作为采集数据发送至外部通讯接口。
2.根据权利要求1所述的一种开关门信号测量电路，其特征在于：所述隔离调理电路包括n路隔离电路和n路单稳态脉冲调理电路；隔离电路采集n路开关门信号，并对采集到的n路开关门信号进行隔离、滤波，然后将隔离滤波后的每一路开关门信号转换为脉冲信号输出给单稳态脉冲调理电路；单稳态脉冲调理电路将隔离电路输出的每一路脉冲信号转换为固定脉宽的脉冲信号。
3.根据权利要求2所述的一种开关门信号测量电路，其特征在于：所述隔离电路包括电阻R1、二极管V1、电容C1、光耦器件D1以及电阻R2；二极管V1和电容C1并联连接在光耦器件D1的正输入端和负输入端之间，其中二极管V1的阴极与光耦器件D1的正输入端连接，发光二极管V1的阳极与光耦器件D1的负输入端连接，二极管V1的阴极同时与电阻R1的一端连接，开关门信号连接在电阻R1的另一端以及二极管V1的阳极之间；光耦器件D1的正输出端连接电源VCC，光耦器件D1的负输出端为隔离电路的输出端，同时光耦器件D1的负输出端通过电阻R2接地。
4.根据权利要求2所述的一种开关门信号测量电路，其特征在于：所述单稳态脉冲调理电路包括电阻R3、电容C2以及单稳态芯片D2；单稳态芯片D2的型号为54HC221；单稳态芯片D2的管脚B和管脚CLR均与电源VCC连接；单稳态芯片D2的管脚RCext一方面通过电容C2接地，另一方面通过电阻R3与电源VCC连接；单稳态芯片D2的管脚Cext接地；单稳态芯片D2的管脚A与隔离电路的输出端连接，管脚Q和为单稳态脉冲调理电路的输出端。
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