CN106249096A - 一种隔离式检测负载接线短路的方法及电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种隔离式检测负载接线短路的电路，包括串联的隔离采集电路和信号处理电路，所述隔离采集电路通过感应线圈采集待测喷油电磁阀的控制信号；所述信号处理电路通过比较器判断感应线圈是否采集到信号。相对于现有技术，本发明所述隔离式检测负载接线短路的电路和方法均具有以下优势：(1)通过感应线圈隔离采集信号使后端弱信号免受大功率信号的干扰，抗干扰能力强；(2)每次驱动电磁阀的瞬间即可检测外接线的短路情况，灵敏度高。

Description

一种隔离式检测负载接线短路的方法及电路

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，尤其是涉及一种隔离式检测负载接线短路的方法及电路。

背景技术

在柴油机电控系统设计中，电磁阀是整个柴油机的关键执行部件。典型的电控系统如电控单体泵系统、高压共轨系统等，均通过对电磁阀的开关控制进行喷油过程调节

而电磁阀的驱动需要控制器提供输出24V及更高电压、几至几十安培电流的动态功率信号。在工程应用中，偶尔出现电磁阀接线单一故障，即高端公共线或低端信号线的其中一根会出现线缆破皮后搭铁的情况，而车体的供电系统中电瓶负级与底盘相连即为搭铁，这就造成电磁阀接线对地短路，导致系统中出现大电流烧毁控制器内部器件。这就使外接线短路的检测工作显得尤为重要。

目前采用两路大功率电阻来采集高端和低端的电流信号，通过差分、放大、比较后送入处理器采集的方式检测外接线的好坏。此电路结构要求两路采集电路的差分电阻高度匹配，并且检测电路可以忍受大功率信号造成的系统干扰，这就要求器件性能高，布线工艺好等。另外该电路在灵敏性方面也不尽如人意，需要线上电流达到一定值才能反应过来。该电路较复杂，而且还占用大量的PCB面积影响产品的小型化设计。

这就需要一个可供处理器自采集、电路结构简单易实现、抗干扰能力强并且灵敏度高的检测负载接线短路的电路。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种隔离式检测负载接线短路的方法，以高灵敏度、抗干扰能力强和简单易实现等特点来实现每路电磁阀每次控制均可检测接线是否短路的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种隔离式检测负载接线短路的方法，包括如下步骤：

1)将待测喷油电磁阀的高端公共信号线和低端信号线按照电流方向相反且平行设置后，垂直穿过感应线圈，通过感应线圈采集外接线变化的电流信号；

2)将感应线圈产生的电路信号转化为可处理的电压信号，同时对此电压信号进行滤波处理；

3)再将滤波后的电压信号输入比较器，通过比较器输出电平的高低判断感应线圈是否产生感应电流，如果最终判断感应线圈无信号产生则未发生短路，否则外接线有短路发生。

进一步的，通过两个比较器分别检测感应线圈是否产生正电压和负电压。

本发明的另一目的在于提出一种隔离式检测负载接线短路的电路，以高灵敏度、抗干扰能力强和简单易实现等特点来实现每路电磁阀每次控制均可检测接线是否短路的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种隔离式检测负载接线短路的电路，包括串联的隔离采集电路和信号处理电路，所述隔离采集电路通过感应线圈采集待测喷油电磁阀的控制信号；所述信号处理电路通过比较器判断感应线圈是否采集到信号。

进一步的，所述隔离采集电路包括感应线圈L1、电阻R6和电容C2，所述感应线圈L1、电阻R6和电容C2并联，一端接地，另一端输出信号，输出信号连接信号处理电路。

进一步的，所述信号处理电路包括电阻R1～R5、电阻R7～R11、电容C1、比较器U1A和比较器U1B；所述隔离采集电路的输出信号11分别通过电阻R4连接比较器U1A的反向输出端，通过电阻R5连接比较器U1B的正向输出端；所述比较器U1A的反向输出端通过电阻R2连接分压电源VCC1，比较器U1B的正向输出端通过电阻R1接分压电源VCC1；所述比较器U1A的正向输出端通过电阻R8连接分压电源VCC1，同时通过电阻R11接地；所述比较器U1B的反向输出端通过电阻R9连接分压电源VCC1，同时通过电阻R10接地；所述比较器U1A的输出端通过电阻R3接上拉电源VCC3，同时接信号输出端TEST1；所述比较器U1A的电源端8脚接供电电压VCC2，同时通过电容C1接地；所述比较器U1B的输出端通过电阻R7接上拉电源VCC3，同时接信号输出端TEST2。

相对于现有技术，本发明所述隔离式检测负载接线短路的电路和方法均具有以下优势：

(1)通过感应线圈隔离采集信号使后端弱信号免受大功率信号的干扰，抗干扰能力强；

(2)每次驱动电磁阀的瞬间即可检测外接线的短路情况，灵敏度高；

(2)电路结构简单容易实现，成本低。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的隔离式检测负载接线短路的电路结构方框示意图；

图2为本发明实施例所述的隔离采集电路的实施例原理图；

图3为本发明实施例所述的信号处理电路的实施例原理图；

附图标记说明：

1-隔离采集电路，2-信号处理电路。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明实施例隔离式检测负载接线短路的方法，包括如下步骤：

步骤1，将待测喷油电磁阀的高端公共信号线和低端信号线按照电流方向相反且平行设置后，垂直穿过感应线圈，通过感应线圈采集外接线变化的电流信号；

感应线圈与外接线的放置方式为：因为喷油电磁阀控制信号一般为一根高端公共信号线(一组电磁阀的一端均接此信号)，两根、四根或更多的低端信号线(对应每一电磁阀的另一端)。将所有信号线平行放置(其中高端公共信号线与其他低端信号线的电流流向相反)后穿入感应线圈中，与感应线圈成垂直状；

步骤2，将感应线圈产生的电路信号转化为可处理的电压信号，同时对此电压信号进行滤波处理；

步骤3，再将滤波后的电压信号输入比较器，通过比较器输出电平的高低判断感应线圈是否产生感应电流，如果最终判断感应线圈无信号产生则未发生短路，否则外接线有短路发生。

在步骤3中，通过两个比较器分别检测感应线圈是否产生正电压和负电压，或者两个比较器的输出端连接，

在步骤3中，将滤波后的电压信号通过电阻分压后分别连接两个比较器的输入端，两个比较器的另一个输入端分别连接两个分压结构。

本发明的隔离式检测负载接线短路的电路，如图1所示，包括串联的隔离采集电路1和信号处理电路2，

如图2所示，本发明实施例的隔离采集电路1包括感应线圈L1、电阻R6和电容C2，所述感应线圈L1、电阻R6和电容C2并联，一端接地，另一端输出信号11，输出信号11连接信号处理电路2；所述感应线圈L1通过感应待测喷油电磁阀控制信号，产生电流，电阻R6将电流信号转化为电压信号，电容C2对电压信号进行滤波后输出给信号处理电路2；

如图3所示，本发明实施例的信号处理电路2的原理是根据隔离采集电路1的输出信号11的值改变比较器输出值来判断是否存在外接线短路现象，包括电阻R1～R5、电阻R7～R11、电容C1、比较器U1A和比较器U1B；具体的连接电路是：

隔离采集电路1的输出信号11分别通过电阻R4连接比较器U1A的反向输出端，通过电阻R5连接比较器U1B的正向输出端；所述比较器U1A的反向输出端通过电阻R2连接分压电源VCC1，比较器U1B的正向输出端通过电阻R1接分压电源VCC1；所述比较器U1A的正向输出端通过电阻R8连接分压电源VCC1，同时通过电阻R11接地；所述比较器U1B的反向输出端通过电阻R9连接分压电源VCC1，同时通过电阻R10接地；所述比较器U1A的输出端通过电阻R3接上拉电源VCC3，同时接信号输出端TEST1；所述比较器U1A的电源端8脚接供电电压VCC2，同时通过电容C1接地；所述比较器U1B的输出端通过电阻R7接上拉电源VCC3，同时接信号输出端TEST2。

当外接线无短路时，高端公共信号线和低端信号线上的电流互相抵消，感应线圈L1无电流产生，信号输出端TEST1和TEST2均为高电平。

当外接线有短路时，当感应线圈L1产生正向电流，电阻R6产生正电压，使用电阻R2、R4、R8、R11和比较器U1A的第一组比较功能，输出端TEST1为低电平。

当外接线有短路时，当感应线圈L1产生反向电流，电阻R6产生负电压，使用电阻R1、R5、R9、R10和比较器U1B的第二组比较功能，输出TEST2为低电平。

也可以将比较器U1A和比较器U1B的输出端短接，短接后输出一个信号输出端，则外接线无短路时，输出端为高电平；有短路时，输出端为低电平。

本发明电路的工作过程为：

感应线圈L1通过检测外接线中的电流变化，根据电流变化快慢产生一个电流值，电阻R6将电流信号转化为电压信号，电容C2对电压信号进行滤波后送入信号处理电路2中，参与电阻R1和R5及电阻R2和R4的分压，根据分压值与基准参考值的比较，若比较器U1A或比较器U1B输出值变化，则表示外接线存在短路情况；本发明的实施例电路运行结果表明可以快速检测负载接线的短路情况，从而提高了产品的可靠性，也减少了设计的成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种隔离式检测负载接线短路的方法，其特征在于包括如下步骤：

1)将待测喷油电磁阀的高端公共信号线和低端信号线按照电流方向相反且平行设置后，垂直穿过感应线圈，通过感应线圈采集外接线变化的电流信号；

2)将感应线圈产生的电路信号转化为可处理的电压信号，同时对此电压信号进行滤波处理；

3)再将滤波后的电压信号输入比较器，通过比较器输出电平的高低判断感应线圈是否产生感应电流，如果最终判断感应线圈无信号产生则未发生短路，否则外接线有短路发生。

2.根据权利要求1所述的隔离式检测负载接线短路的方法，其特征在于：步骤3)中通过两个比较器分别检测感应线圈是否产生正电压和负电压。

3.一种隔离式检测负载接线短路的电路，其特征在于：包括串联的隔离采集电路和信号处理电路，所述隔离采集电路通过感应线圈采集待测喷油电磁阀的控制信号；所述信号处理电路通过比较器判断感应线圈是否采集到信号。

4.根据权利要求3所述的隔离式检测负载接线短路的电路，其特征在于：所述隔离采集电路包括感应线圈L1、电阻R6和电容C2，所述感应线圈L1、电阻R6和电容C2并联，一端接地，另一端输出信号，输出信号连接信号处理电路。

5.根据权利要求3所述的隔离式检测负载接线短路的电路，其特征在于：所述信号处理电路包括电阻R1～R5、电阻R7～R11、电容C1、比较器U1A和比较器U1B；具体的连接电路是，

所述隔离采集电路的输出信号分别通过电阻R4连接比较器U1A的反向输出端，通过电阻R5连接比较器U1B的正向输出端；所述比较器U1A的反向输出端通过电阻R2连接分压电源VCC1，比较器U1B的正向输出端通过电阻R1接分压电源VCC1；所述比较器U1A的正向输出端通过电阻R8连接分压电源VCC1，同时通过电阻R11接地；所述比较器U1B的反向输出端通过电阻R9连接分压电源VCC1，同时通过电阻R10接地；所述比较器U1A的输出端通过电阻R3接上拉电源VCC3，同时接信号输出端TEST1；所述比较器U1A的电源端8脚接供电电压VCC2，同时通过电容C1接地；所述比较器U1B的输出端通过电阻R7接上拉电源VCC3，同时接信号输出端TEST2。