CN105099716A - 包括故障保护的数字信息传输系统 - Google Patents
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Abstract
一种数字信息传输系统包括与电源电连通以接收输入电压的电子驱动器单元。所述驱动器基于数字信息传输系统协议将所述输入数据转换成输出数据。电子故障检测模块被配置成基于所述至少一个输出传输线路的电压电平与所述输入电压之间的比较来确定所述至少一个输出传输线路的故障状况。电子故障保护模块与所述驱动器单元、所述至少一个输出传输线路和所述故障检测模块中的每个电连通。所述电子故障保护模块被配置成响应于检测到所述故障状况来将所述驱动器单元与所述至少一个输出传输线路选择性地断开连接。
Description
技术领域
本发明总体上涉及数字信息传输系统,并且更具体地,涉及一种包括故障保护的数字信息传输系统。
发明背景
飞机系统包括数字信息传输系统(DITS),例如像ARINC429数据总线,所述DITS根据所建立的技术标准来限定和运行。然而,常规数字信息传输系统未充分地防止输出传输线路上存在的电压故障,例如像28伏直流(VDC)短路。另外,常规数字信息传输系统无法响应于排除故障状况来快速重建数字信息传输系统。
发明概述
根据一个实施方案,一种数字信息传输系统包括与电源电连通以接收输入电压的电子驱动器单元。所述驱动器基于数字信息传输系统协议将所述输入数据转换成输出数据。电子故障检测模块被配置成基于所述至少一个输出传输线路的电压电平与所述输入电压之间的比较来确定所述至少一个输出传输线路的故障状况。电子故障保护模块与所述驱动器单元、所述至少一个输出传输线路和所述故障检测模块中的每个电连通。所述电子故障保护模块被配置成响应于检测到所述故障状况来将所述驱动器单元与所述至少一个输出传输线路选择性地断开连接。
根据另一实施方案,一种保护数字信息传输系统以免于短路故障的方法包括向驱动器单元传递输入电压。所述驱动器单元被配置成基于数字信息传输系统协议将输入数据转换成输出数据并且将所述输出数据传递到至少一个输出传输线路。所述方法还包括:基于所述至少一个输出传输线路的电压电平与所述输入电压之间的比较,确定所述至少一个输出传输线路上的短路。所述方法还包括:响应于检测到所述短路来将所述驱动器单元与所述至少一个输出传输线路选择性地断开连接,使得所述驱动器单元与由所述短路提供的直流电压源隔离。
附图说明
本说明书的结尾部分的权利要求书中具体指出被视为是本发明的主题并且明确提出保护要求。各种实施方案的前述特征从结合附图的以下详述中显而易见,在附图中:
图1A和图1B示出根据一个实施方案的一种包括故障检测和保护系统的数字信息传输系统(DITS)的示意图;以及
图2是根据一个实施方案示出一种保护数字信息传输系统以免于故障状况的方法的流程图。
发明详述
根据至少一个非限制性实施方案的DITS包括连接至HI和LO输出传输线路的驱动器单元。DITS还包括了故障保护系统,所述故障保护系统响应于在HI和/或LO输出传输线路上检测到故障状况例如像28VDC短路来将驱动器单元与所述HI和/或LO输出传输线路选择性地隔离。故障保护系统进一步配置成响应于排除了故障状况通过重新连接驱动器单元和HI和/或LO输出传输线路来重建DITS的正常操作。从故障状况恢复可通过系统的使用者自动和/或手动发起。
参考图1A和图1B,根据一个实施方案示出包括故障保护系统的DITS100的示意图。根据非限制性实施方案,DITS100是根据各种数据传输标准(包括但不限于ARINC429)的双线DITS100。如图1A和图1B进一步所示,双线DITS100包括HI输入传输线路110A、HI输出传输线路112A、LO输入传输线路110A和LO输出传输线路112B。HI输入传输线路110A和HI输出传输线路112A可配置成接收和发射正数据值。L输入传输线路110B和LO输出传输线路112B被配置成接收和发射负数据值。
DITS100包括电子数据输入接口102、电子驱动器单元104、电子故障检测模块106A/106B和电子故障保护模块108A/108B。数据输入接口102被配置成接收HI和/或LO输入传输线路110A/110B上的输入数据并且将输入数据转换成相应逻辑信号。
驱动器单元104与数据输入接口102和HI/LO输出传输线路112A/112B电连通。驱动器单元104接收例如3.3V的电源电压,并且被配置成将从数据输入接口102输出的逻辑信号转换成数据消息。数据消息对应于相应的数据传输标准,例如像ARINC429。随后,数据消息从驱动器单元104输出并且发射到HI和/或LO输出传输线路112A/112B上。驱动器单元104还可包括内部瞬变电压保护电路,所述内部瞬变电压保护电路保护驱动器单元102以免于高压瞬变事件,例如像雷击。
根据一个实施方案,可将一个或多个接口隔离单元114置于数据输入接口102与驱动器单元104之间。接口隔离单元114可配置成响应于故障状况将数据输入接口102与驱动器单元104之间的电连接选择性地断开。故障状况可以包括但不限于导致数据输入接口102中过压的高压瞬变事件。
第一故障检测模块106A被配置成将存在于HI输出传输线路112A上的输出电压与根据输入供源电压设定的电压阈值进行比较。如果输出电压超过电压阈值,那么第一故障检测模块106A输出命令第一故障保护模块108A中断驱动器单元104与HI输出传输线路112A之间的电连接的故障检测信号,如下文将详细描述。在一个实例中,第一故障检测模块106A被配置成响应于HI输出传输线路112A的电压电平超过了输入电源电压确定HI输出传输线路112A上的故障状况。
根据一个非限制性实施方案,第一故障检测模块106A包括第一电阻器116、第二电阻器118和电压参考组件120。电压参考组件120可以包括例如具有阴极、阳极和参考电压输入端的二极管。第一电阻器116、第二电阻器118和电压参考组件120以形成如图1A和图1B所示分压器的方式连接。例如,第一电阻器116的第一端连接至HI输出传输线路112A。第二电阻器118的第一端以及阳极连接至公共参考点(例如,地面)。阴极连接至电源电压以设定阈值电压。参考电压输入端连接至第一电阻器116和第二电阻器118的第二端(即,分压器的输出端)。以此方式,分压器的输出端提供了与电压阈值(例如电源电压)进行比较的偏压值。可选择第一电阻器和第二电阻器的值可选择以调谐参考电压值的启用故障保护时的容差。当分压器的输出超过电源电压时,二极管使电流导通穿过其中。以此方式,电压参考组件检测HI输出传输线路112A上的现有故障状况(例如,28VDC的短路)并且生成命令第一故障保护模块108A中断驱动器单元104与HI输出传输线路112A之间的电连接的故障检测信号。
第一故障保护模块108A被配置成响应于接收到从第一故障检测模块106A输出的故障检测信号来将驱动器单元104与HI输出传输线路112A之间的电连接中断。第一故障保护模块108A包括与故障保护开关124电连通的隔离单元122、和故障保护开关124。故障保护开关124基于从第一故障检测模块106A输出的故障检测信号选择性地启动。当未启动故障保护开关124时,隔离单元122闭合以使得驱动器单元104电连接至HI输出传输线路112A。当启动故障保护开关时,隔离单元122打开以使得驱动器单元104与HI输出传输线路112A断开连接。以此方式,驱动器单元104与存在于HI输出传输线路112A上的故障状况(例如,28VDC短路)电隔离。虽然并未描述28VDC的值,但应了解,电压电平不限于此。
根据一个非限制性实施方案,隔离单元122是光隔离器。光隔离器包括置于发光二极管(LED)与光电晶体管之间的介质阻挡(dielectricbarrier)。LED包括连接至电源的阳极和从故障保护开关124接收的保护信号的阴极。光电晶体管包括连接至驱动器单元104的第一输出端121A(例如,HI输出)的源极端子和连接至HI输出传输线路112A的漏极端子。光电晶体管的栅极检测LED发出的光。例如,光隔离器可以是偏置闭合的。以此方式,当LED关闭时,驱动器单元104的HI输出端121A连接至HI输出传输线路112A。然而,当LED接通并发出光时,断开光电晶体管以使得驱动器单元104的HI输出端121A与HI输出传输线路112A断开连接(例如,电隔离)。
根据一个非限制性实施方案,故障保护开关124是晶体管。漏极端子连接至参考点(例如,地面),源极端子连接至LED的阴极,并且栅极端子连接至第一故障检测模块106A的输出端(例如,电压参考组件的阴极)。当栅极端子接收来自第一故障检测模块106A的故障检测信号时,启动故障保护开关124。故障检测信号使晶体管接通,从而诱导电流流经LED。电流导致LED发光,从而将驱动器单元104的HI输出端121A与HI输出传输线路112A断开连接。因此,驱动器单元104与存在于HI输出传输线路112A上的故障状况电隔离。
当将故障状况从HI输出传输线路112A排除时,第一故障检测模块106A停止生成故障检测信号。因此,晶体管断开以使得第一故障保护模块108A停止生成保护信号。这继而又使得LED断开,从而将驱动器单元104的HI输出端121A重新连接至HI输出传输线路112A。以此方式,驱动器单元104可响应于排除了故障状况来使得数字信息传输系统100快速且自动地返回正常操作。
虽然上文仅描述了第一故障检测模块106A和第一故障保护模块108A,但应了解,专用于LO输出传输线路112B的第二故障检测模块106B和第二故障保护模块108B可以类似方式操作。
如上详细所述,本发明的教义中的至少一个实施方案提供一种DITS,所述DITS包括能够保护驱动器单元以免于28VDC故障状况的故障保护系统。故障保护模块被配置成当故障检测模块在HI和/或LO输出传输线路上检测到故障状况例如像28VDC短路时将驱动器单元与HI和/或LO输出传输线路选择性地隔离。故障保护系统还配置成响应于排除了故障状况通过重新连接驱动器单元和HI和/或LO输出传输线路来快速重建DITS的正常操作。
现在转至图2,流程图根据实施方案示出了一种保护数字信息传输系统以免于故障状况的方法。所述方法在操作200处开始并前进至操作202,在所述操作202处,监测输出传输线路上的输出电压电平。在操作204处,将输出电压电平与输入电压进行比较。输入电压包括例如被传递到驱动器单元的输入电压,所述驱动器单元被配置成基于数据信息传输系统协议将输入数据转换成输出数据并且将输出数据传递到至少一个输出传输线路。如果输出电压电平并未超过输入电压,那么所述方法返回操作202并且继续监测输出电压电平。然而,如果输出电压电平超过输入电压,那么在操作206处确定故障状况,例如像28VDC的短路。在操作208处,驱动器单元与输出传输线路断开连接。因此,驱动器单元与故障状况隔离,所述故障状况例如通过短路传递的直流电压源。
在操作210处,确定故障状况是否已被排除。如果故障状况未被排除,那么所述方法返回操作208并且驱动器单元保持与输出传输线路断开连接。然而,如果故障状况已被排除,那么在操作212处,自动地将驱动器单元连接至输出传输线路,并且在所述方法在操作214处结束前返回正常操作状况。
如本文所使用,术语“模块”是指硬件模块,包括执行一个或多个软件或固件程序的专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共享的、专用的、或群组的)、存储器,并且包括组合逻辑电路、和/或提供所述功能性的其它合适组件。
虽然仅仅结合有限数量的实施方案对本发明进行了详细描述,但应易于理解,本发明不限于这些已公开的实施方案。相反,本发明可修改以合并之前并未描述但与本发明的精神和范围相符的任何数量的变化、改变、替代或等效布置。另外,虽然已描述了本发明的各种实施方案,但应理解,本发明的各种实施方案可仅包括所述特征中的一些。因此,本发明不应被视为受先前描述的限制,而是仅受所附权利要求书的范围限制。
Claims (15)
1.一种数字信息传输系统,所述数字信息传输系统包括:
电子驱动器单元,其与电源电连通以接收输入电压,所述驱动器单元被配置成基于数字信息传输系统协议将输入数据转换成输出数据并且将所述输出数据传递到至少一个输出传输线路;
电子故障检测模块,其与所述电源和所述至少一个输出传输线路电连通,所述故障检测模块被配置成基于所述至少一个输出传输线路的电压电平与所述输入电压之间的比较来确定所述至少一个输出传输线路的故障状况;以及
电子故障保护模块,其与所述驱动器单元、所述至少一个输出传输线路和所述故障检测模块中的每个电连通,所述电子故障保护模块被配置成响应于检测到所述故障状况来将所述驱动器单元与所述至少一个输出传输线路断开连接。
2.如权利要求1所述的数字信息传输系统,其中响应于排除了所述故障状况,所述电子故障保护模块自动地将所述驱动器单元重新连接至所述至少一个输出传输线路。
3.如权利要求2所述的数字信息传输系统,其中响应于所述电压电平超过了所述输入电压,所述故障检测模块检测所述故障状况。
4.如权利要求3所述的数字信息传输系统,其中所述故障保护模块包括:
故障保护开关,其在检测到所述故障状况时生成故障保护信号;以及
隔离单元,其被置于所述驱动器单元与所述至少一个输出传输线路之间,所述隔离单元被配置成响应于接收到所述故障保护信号来将所述驱动器单元与所述至少一个输出传输线路断开连接,并且在无法接收所述故障保护信号时自动地将所述驱动器单元重新连接至所述至少一个输出传输线路。
5.如权利要求4所述的数字信息传输系统,其中所述故障检测模块包括:
分压器,其与所述至少一个输出传输线路电连通,所述分压器被配置成基于所述至少一个输出传输线路的所述电压电平来输出偏压值;以及
电压参考组件,其与所述电源电连通以接收所述输入电压并与所述分压器电连通以接收所述偏压值,所述电压参考组件被配置成响应于所述偏压值超过了所述输入电压来向所述故障保护开关输出指示所述故障状况的故障检测信号。
6.如权利要求5所述的数字信息传输系统,其中所述故障状况是所述数字信息传输系统内的电压电源的短路。
7.如权利要求6所述的数字信息传输系统,其中所述至少一个输出传输线路包括用于输出正数据值的第一输出传输线路和用于输出负数据值的第二输出传输线路。
8.如权利要求7所述的数字信息传输系统,其中所述协议是ARINC429。
9.一种保护数字信息传输系统以免于短路故障的方法,所述方法包括:
向驱动器单元传递输入电压,所述驱动器单元被配置成基于数字信息传输系统协议将输入数据转换成输出数据并且将所述输出数据传递到至少一个输出传输线路;
基于所述至少一个输出传输线路的电压电平与所述输入电压之间的比较,确定所述至少一个输出传输线路上的短路;以及
响应于检测到所述短路来将所述驱动器单元与所述至少一个输出传输线路选择性地断开连接,使得所述驱动器单元与由所述短路提供的直流电压源隔离。
10.如权利要求9所述的方法,其还包括响应于排除了所述短路,自动地将所述驱动器单元重新连接至所述至少一个输出传输线路。
11.如权利要求10所述的方法,其还包括响应于所述电压电平超过了所述输入电压,检测所述短路。
12.如权利要求11所述的方法,其中所述选择性地断开连接还包括:
响应于检测到所述短路,生成故障保护信号;以及
响应于接收到所述故障保护信号来将所述驱动器单元与所述至少一个输出传输线路隔离,并且在无法接收所述故障保护信号时,自动地将所述驱动器单元重新连接至所述至少一个输出传输线路。
13.如权利要求12所述的方法,其中所述确定短路还包括:
基于所述至少一个输出传输线路的所述电压电平来生成偏压值;以及
响应于所述偏压值超过了所述输入电压,生成指示所述短路的故障检测信号。
14.如权利要求13所述的方法,其中所述至少一个输出传输线路包括用于输出正数据值的第一输出传输线路和用于输出负数据值的第二输出传输线路。
15.如权利要求14所述的方法,其中所述协议是ARINC429。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20151125 |