CN108153274B - 安全输入动态采样电路 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种安全输入动态采样电路，包括：整流电路，与输入信号连接，将输入信号转换为直流信号；稳压电路，与所述整流电路连接，控制所述直流信号的电压幅值；采样电路，包括第一输入端、第二输入端和采样端，所述第一输入端接收输入信号，第二输入端接收采样控制信号，从所述采样端采集与所述第一输入端相对应的直流信号。通过比较采样端的信号与第二输入端信号是否一致来判定铁路系统的输入信号，降低了危险侧信号被误判的概率。

Description

安全输入动态采样电路
技术领域
本申请涉及列车控制系统领域，尤其涉及一种安全输入动态采样电路。
背景技术
在铁路系统中存在大量的开关量，信号控制系统需要对开关量进行采集以实现对外部状态的获取。由于电子器件故障等原因会使信号固定在高或低的逻辑状态，不能如实反映输入信号的情况，所以可能使信号控制系统得到错误的输入信息，从而导致逻辑错误，进而影响行车安全。
在铁路系统中固定输入信号为1为危险侧，输入信号为0为安全侧，所以为了保证系统的安全性，需要减小危险侧信号被误判的概率。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种安全输入动态采样电路，用以解决现有技术中由于电子器件故障导致危险侧信号被误判的技术问题。
根据本申请实施例的一个方面，提供了一种安全输入动态采样电路，包括：整流电路，与输入信号连接，将输入信号转换为直流信号；稳压电路，与所述整流电路连接，控制所述直流信号的电压幅值；采样电路，包括第一输入端、第二输入端和采样端，所述第一输入端接收输入信号，第二输入端接收采样控制信号，所述采样端采集与所述第一输入端相对应的直流信号。
优选的，所述采样电路包括：第一光电耦合器和第二光电耦合器；第一光电耦合器的第4引脚和第二光电耦合器的第2引脚作为第一输入端与稳压电路连接，第一光电耦合器的第3引脚连接第二光电耦合器的第1引脚；第一光电耦合器的第2引脚作为第二输入端，第1引脚连接输出电压；第二光电耦合器的第4引脚作为采样端，同时连接供电电压，第3引脚接地。
优选的，所述第一光电耦合器的第2引脚与第一电阻连接，所述第二光电耦合器的第4引脚通过第二电阻连接到供电电压。
优选的，所述整流电路包括第一二极管和第三电阻；输入信号的正极连接到所述第一二极管的正极，第一二极管的负极连接到第三电阻的一端，第三电阻的另一端连接到稳压电路。
优选的，所述稳压电路包括第二二极管、第三二极管和第四电阻；整流电路的输出分别连接到第二二极管的负极和第四电阻的一端，第四电阻的另一端连接到第二光电耦合器的第4引脚，第三二极管的负极连接到第二光电耦合器的第2引脚，第三二极管的正极和第二二极管的正极分别连接到输入信号的负极。
优选的，所述采样控制信号为1时，所述采样端采集到的信号与所述第一输入端输入的信号一致。
本申请实施例的有益效果包括：通过第二输入端的采样控制信号来控制采样端的采集到的信号，在接收到允许采样的采样控制信号时，第一输入端的输入信号传递到采样端，从而采集到与第一输入端对应的信号，通过比较采样端的信号与第二输入端信号是否一致来判定铁路系统的输入信号。
附图说明
通过以下参照附图对本申请实施例的描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1是本申请实施例提供的安全输入动态采样电路的原理框图；
图2是本申请实施例提供的一种安全输入动态采样电路的原理示意图。
具体实施方式
以下基于实施例对本申请进行描述，但是本申请并不仅仅限于这些实施例。在下文对本申请的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本申请。为了避免混淆本申请的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
本申请实施例提供的安全输入动态采样电路通过第二输入端的采样控制信号来控制采样端的采集到的信号，在接收到允许采样的采样控制信号时，第一输入端的输入信号传递到采样端，从而采集到与第一输入端对应的信号，通过比较采样端的信号与第二输入端信号是否一致来判定铁路系统的输入信号。
图1所示的安全输入动态采样电路原理框图，包括整流电路10，稳压电路11和采样电路12，其中采样电路12具有第一输入端121，第二输入端122，采样端123。整流电路10与输入信号连接，该输入信号来自铁路系统。整流电路10将输入信号转换为直流信号后输入到稳压电路11。稳压电路11控制第一输入端121与输入信号负极之间的电压幅值，将输出的直流信号输入到第一输入端121。第二输入端12接收采样控制信号，通过采样控制信号控制输入信号向采样端123的传导，响应于允许采样的采样控制信号将第一输入端121的输入信号传导至采样端123。
在铁路系统中固定输入信号为1代表危险侧，输入信号为0代表安全侧。危险侧是指发生危害后果的一侧。铁路设备或系统发生故障时，有两种倒向：危险侧和安全侧，对于一个安全系统，设计时就必须使故障倒向安全侧。所以为了保证系统的安全性，需要减小危险侧信号被误判的概率，即减少输入信号为1时误判为0的概率。
以I_P代表输入信号，O_EN代表采集控制信号，O_C代表采集信号，信号真值表如下所示。
I_P信号 O_EN OC
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
在O_EN为1时，I_P才会被传递到采样端123，从而使O_C采集到信号。I_P输入为1时，采样电路12的导通由O_EN决定，所以O_C的状态由O_EN决定；I_P输入为0时，无论O_EN输入任何信号，采样电路12都无法导通，O_C状态维持为0。
从上表可以看出，在输入信号为1的状态下O_C信号的变化与O_EN信号相同，所以O_EN信号发送通道编码的脉冲信号，同时检测O_C信号，并对O_EN的发送编码与O_C接收到的编码进行比较，当O_EN发送编码与O_C编码相同时即输入信号I_P信号为高电平1，当O_C接收不到通道编码时即输入信号为0或者设备、系统存在故障，该故障为倒向安全侧的故障。
图2是本申请实施例安全输入动态采样电路的原理图，包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4、第一光电耦合器U1和第二光电耦合器U2。I_P和I_N分别是输入信号的正和负，O_EN为采集控制信号输入端，O_C为采集端。
整流电路10包括第一二极管D1和第三电阻R3；输入信号的正极连接到D1的正极，D1的负极连接到R3的一端，R3的另一端连接到稳压电路。
稳压电路11包括第二二极管D2、第三二极管D3和第四电阻R4。整流电路的输出(R3的另一端)分别连接到D2的负极和R4的一端，R4的另一端连接到采样电路的第二光电耦合器U2的第4引脚，D3的负极连接到U2的第2引脚，第三二极管的正极和第二二极管的正极分别连接到输入信号的负极。
采样电路12包括第一光电耦合器U1和第二光电耦合器U2。U1的第4引脚和U2的第2引脚作为第一输入端与稳压电路连接，U1的第3引脚连接U2的第1引脚；U1的第2引脚作为第二输入端，第1引脚连接输出电压；U2的第4引脚作为采样端，同时连接供电电压，第3引脚接地。U1的第2引脚通过第一电阻R1连接到第二输入端，第1引脚连接输出电压，U2的第4引脚通过第二电阻R2连接到供电电压。
I_P输入为1时，U2的导通与否由O_EN决定，所以O_C的信号状态由O_EN决定；I_P输入为0时，无论O_EN输入任何信号，U2皆无法导通，故O_C状态维持为0。在O_EN为1时，I_P才会被传递到U2，从而使O_C采集到信号。在I_P输入信号为1的状态下O_C信号的变化与O_EN信号相同，所以O_EN信号发送通道编码的脉冲信号，同时检测O_C信号，并对O_EN的发送编码与O_C接收到的编码进行比较，当O_EN发送编码与O_C编码相同时即I_P输入信号为高电平1，当O_C接收不到通道编码时即输入信号为0或设备、系统存在故障。
其中，整流电路10中的第一二极管D1为整流二极管，优选型号为MRA4007，第三电阻R3优选为贴片电阻1206，阻值为2.7K欧姆。稳压电路11中第二二极管D2为瞬态抑制(TransientVoltage Suppressor，TVS)二极管，优选型号为SMAJ10A，第三二极管D3为齐纳二极管，优选型号为MMSZ5V6，第四电阻R4优选为贴片电阻1206，阻值为1K欧姆。采样电路12中第一光电耦合器U1和第二光电耦合器U2为晶体管输出光电耦合器，优选型号为TLP281；第一电阻R1优选为厚膜贴片电阻0603，阻值为390欧姆，第二电阻R2优选为厚膜贴片电阻0603，阻值为3.9K欧姆。
以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域技术人员而言，本申请可以有各种改动和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种安全输入动态采样电路，其特征在于，包括：
整流电路，与输入信号连接，将输入信号转换为直流信号；
稳压电路，与所述整流电路连接，控制所述直流信号的电压幅值；
采样电路，包括第一输入端、第二输入端和采样端，所述第一输入端接收输入信号，第二输入端接收采样控制信号，通过采样控制信号控制输入信号向采样端的传导，响应于允许采样的采样控制信号将第一输入端的输入信号传导至采样端，所述采样端采集与所述第一输入端相对应的直流信号，
其中，所述输入信号为1或0；
所述采样电路包括：第一光电耦合器和第二光电耦合器；
第一光电耦合器的第4引脚和第二光电耦合器的第2引脚作为第一输入端与稳压电路连接，第一光电耦合器的第3引脚连接第二光电耦合器的第1引脚；
第一光电耦合器的第2引脚作为第二输入端，第1引脚连接输出电压；第二光电耦合器的第4引脚作为采样端，同时连接供电电压，第3引脚接地。
2.根据权利要求1所述的安全输入动态采样电路，其特征在于，所述第一光电耦合器的第2引脚与第一电阻连接，所述第二光电耦合器的第4引脚通过第二电阻连接到供电电压。
3.根据权利要求1所述的安全输入动态采样电路，其特征在于，所述整流电路包括第一二极管和第三电阻；输入信号的正极连接到所述第一二极管的正极，第一二极管的负极连接到第三电阻的一端，第三电阻的另一端连接到稳压电路。
4.根据权利要求1所述的安全输入动态采样电路，其特征在于，所述稳压电路包括第二二极管、第三二极管和第四电阻；整流电路的输出分别连接到第二二极管的负极和第四电阻的一端，第四电阻的另一端连接到第二光电耦合器的第4引脚，第三二极管的负极连接到第二光电耦合器的第2引脚，第三二极管的正极和第二二极管的正极分别连接到输入信号的负极。
5.根据权利要求1所述的安全输入动态采样电路，其特征在于，所述采样控制信号为1时，所述采样端采集到的信号与所述第一输入端输入的信号一致。
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