CN108918958A - 一种信号机电流范围检测电路 - Google Patents

一种信号机电流范围检测电路 Download PDF

Info

Publication number
CN108918958A
CN108918958A CN201810600364.1A CN201810600364A CN108918958A CN 108918958 A CN108918958 A CN 108918958A CN 201810600364 A CN201810600364 A CN 201810600364A CN 108918958 A CN108918958 A CN 108918958A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sample resistance
semaphore
circuit
detection circuit
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810600364.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108918958B (zh
Inventor
徐成闻
户贯涛
张颂
俞敏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang Zhonghe Technology Co Ltd
Unittec Co Ltd
Original Assignee
Zhejiang Zhonghe Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang Zhonghe Technology Co Ltd filed Critical Zhejiang Zhonghe Technology Co Ltd
Priority to CN201810600364.1A priority Critical patent/CN108918958B/zh
Publication of CN108918958A publication Critical patent/CN108918958A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108918958B publication Critical patent/CN108918958B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0092—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring current only
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/25—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/282—Testing of electronic circuits specially adapted for particular applications not provided for elsewhere

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)

Abstract

本发明公开了一种信号机电流范围检测电路，包括取样电阻、放大电路以及比较输出电路，所述取样电阻将信号机的电流转换成电压信号，所述放大电路将电压信号放大，所述比较输出电路将放大后的电压信号与参考电压进行比较后输出结果，所述取样电阻包括第一取样电阻和第二取样电阻，所述检测电路还包括实现接入取样电阻选择的选择开关。本发明还提供了适用于信号机的高可靠电流范围检测方法，检测电路工作时，选择开关根据控制信号不断断开、闭合，判断结果输出信号将不断翻转，比较输出电路根据判断结果输出信号是否不断翻转以确定信号机工作电流是否正常。本发明电路拓扑简单，可靠性更高，电流范围检测电路失效后能够被诊断出来。

Description

一种信号机电流范围检测电路
本发明专利申请是发明创造名称“一种适用于信号机的高可靠电流范围检测电路及检测方法”的分案申请，原申请的申请日为2016年7月12日，申请号为2016105528465。
技术领域
本发明涉及轨道交通的控制技术，尤其涉及信号机控制系统。
背景技术
信号机控制系统是轨道交通信号设备的重要组成部分，在车辆行车、调车作业中有着重要作用。信号机控制系统的可靠性及安全性有较高要求，大部分应用对信号机控制系统的安全完整性等级有SIL4的要求。因此需要检测信号机工作电流，以确定信号机是否正常工作。
常规的信号机灯丝电流范围检测电路如下：
常规方案1：如图1所示，信号机的电流通过取样电阻R1转换成电压信号，再经过运算放大器等电路放大成较大的电压信号，最后通过ADC转换芯片将电压信号转换成相应的电压值，并最后通过光耦等隔离信号转换由MCU对电流信号进行采集、运算、比较，最终输出比较结果。
常规方案2：如图2所示，信号机的电流通过取样电阻R1转换成电压信号，再经过运算放大器等电路放大成较大的电压信号，再通过比较器等比较电路对放大后的电压信号进行比较，最后将比较结果通过光耦等隔离电路输出。
方案一的缺陷为：虽然能够完成电流过小检测，并且能够精确获取回路的实际电流，但是电路复杂，需要MCU对ADC进行采集控制，参与运算，判断速度较慢。另外该方案存在取样电阻R1失效、放大电路失效等失效无法检测，属于不可检测的危险失效，在信号机控制系统存在实际灯丝故障又无法检测的安全隐患。
方案二工作原理简单，通过比较器比较回路实际电流跟设定电流的阈值，将比较结果直接通过隔离光耦进行隔离输出；该方案缺点与方案一一样，取样电阻R2失效、放大电路失效任何一个电路发生随机失效，存在不可检测的危险失效，在信号机控制系统存在实际灯丝故障又无法检测的安全隐患。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种信号机电流范围检测电路，可靠性高，避免安全隐患。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种信号机电流范围检测电路，包括取样电阻、放大电路以及比较输出电路，所述取样电阻将信号机的电流转换成电压信号，所述放大电路将电压信号放大，所述比较输出电路将放大后的电压信号与参考电压进行比较后输出结果，所述取样电阻包括第一取样电阻和第二取样电阻，所述检测电路还包括根据控制信号选择是否闭合以实现接入取样电阻选择的选择开关，所述比较输出电路包括隔离电路，所述参考电压为比较阈值或者电压基准。
优选的，R1:R2<I1:(I2-I1)，R1为第一取样电阻的电阻值，R2为第二取样电阻的电阻值，I1为检测电流下限，I2为检测电流上限。
优选的，该检测电路工作时，选择开关根据控制信号不断断开、闭合，控制信号为高电平时，选择开关闭合，此时第二取样电阻被旁路，取样电阻为R1；当控制信号为低电平时，选择开关断开，取样电阻为(R1+R2)。
优选的，所述选择开关采用三极管。
优选的，所述比较输出电路还包括比较器，比较器的比较结果通过隔离电路进行隔离输出。
优选的，所述比较输出电路还包括ADC转换芯片和微控制单元，通过ADC转换芯片将电压信号转换成相应的电压值，再通过隔离电路转换后由微控制单元对电流信号进行采集、运算、比较，并最终输出比较结果。
优选的，所述隔离电路采用隔离光耦。
本发明还提供了一种适用于信号机的高可靠电流范围检测方法，检测电路工作时，选择开关根据控制信号不断断开、闭合，判断结果输出信号将不断翻转，比较输出电路根据判断结果输出信号是否不断翻转以确定信号机工作电流是否正常；正常状态下，判断结果输出信号是与控制信号同频的脉动信号；若信号机电流异常或电路有故障时，则判断结果输出为常高或者常低的固定信号。
本发明采用的技术方案，通过选择开关更改电流取样电阻的大小，使得输出比较结果按照预期发生翻转，再通过判断是否有按照预期方式翻转以确定电流是否正常，同时也可以诊断电路的各种故障。而且，电路拓扑简单，可靠性更高，电流范围检测电路失效后能够被诊断出来，因此可靠性更高。
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描述：
图1是第一种常规电流范围检测电路原理图；
图2是第二种常规电流范围检测电路原理图；
图3为本发明的电路原理图；
图4为本发明具体实施例电路原理图。
具体实施方式
如图3所示，一种信号机电流范围检测电路，包括取样电阻、放大电路以及比较输出电路，所述取样电阻将信号机的电流转换成电压信号，所述放大电路将电压信号放大，所述比较输出电路将放大后的电压信号与参考电压进行比较后输出结果，所述取样电阻包括第一取样电阻和第二取样电阻，所述检测电路还包括根据控制信号选择是否闭合以实现接入取样电阻选择的选择开关。
图3中，VCC为信号机供电电压，典型电压值为48V；R1为第一取样电阻的电阻值，R2为第二取样电阻的电阻值，上述取样电阻的阻值远小于信号机内阻，使得取样电阻R1、R2的接入对信号机正常工作没有影响。阻R1、R2比例与检测电流的下限I1、检测电流上限I2相关，关系为：R1:R2<I1:(I2-I1)，I1为检测电流下限，I2为检测电流上限。
该检测电路工作时，选择开关K1根据控制信号选择是否闭合，控制信号为高时，K1闭合，此时R2被旁路，此时取样电阻仅为R1，V1＝I×R1；当控制信号为低时，K1断开，此时V1＝I×(R1+R2)，公式中I为信号机工作电流，选择开关可以采用三级管或者其他形式的开关。
放大电路将取样电阻上的电压V1进行放大，放大后的电压信号V2输入到比较器与参考电压V3进行比较；参考电压V3作为比较阈值的参考电压，在精度要求较高的场合需要使用电压基准。
所述比较输出电路包括隔离电路和比较器，比较器的比较结果通过隔离电路进行隔离输出。或者所述比较输出电路包括隔离电路、ADC转换芯片和微控制单元，通过ADC转换芯片将电压信号转换成相应的电压值，再通过隔离电路转换后由微控制单元对电流信号进行采集、运算、比较，并最终输出比较结果。
在使用比较器时，比较器比较信号机电流值转换后的电压信号V2以及参考电压V3，根据V2、V3电压值输出相应的电平信号；典型设计为：V2高于V3，则输出高电平，V3高于V2，则输出低电平；隔离电路典型的采用隔离光耦，根据实际需要输出相应的电平信号。
当电路正常工作时，判断结果输出信号是与控制信号同频的脉动信号，若信号机电流异常或电路有故障时，则判断结果输出电路为常高或者常低的固定信号。
为更好说明本发明，举例如下：
如图4所示，信号机正常工作电流为200mA～250mA，根据公式得出：电阻R1、R2选择比例为R1:R2<200:(250-200)＝4:1；
因此若R1选择1Ω，则R2需要大于0.25Ω，可选择0.3Ω；放大电路增益为5，参考电压为1.27V；K1采用三极管Q1实现电路；
当信号机电流为200mA，控制信号为高电平，则V2电压为：200mA×1Ω×5＝1V；V2小于参考电压1.27V，Vout输出高电平；
控制信号为低电平，则V2电压为：200mA×(1Ω+0.3Ω)×5＝1.3V；V2大于参考电压1.27V，Vout输出低电平；
当信号机电流为250mA，控制信号为高电平，则V2电压为：250mA×1Ω×5＝1.25V；V2小于参考电压1.27V，Vout输出高电平；
控制信号为低电平，则V2电压为：250mA×(1Ω+0.3Ω)×5＝1.625V；V2大于参考电压1.27V，Vout输出低电平；
因此信号机电流在正常工作范围时，判断结果输出电路能够输出与控制信号相同频率，相同相位的方波。
若信号机电流过大，如电流变为300mA，则Vout将始终输出低电平；
若信号机电流过小，如电流变为150mA，则Vout将始终输出高电平；
可得出信号机电流异常时，Vout的输出将无法根据控制信号变化而变化；
上述电路的控制开关Q1、取样电阻R1、R2、放大电路、电压基准、比较器、隔离电路等粘连失效将会使判断电路无法输出可以改变的信号，因此电路失效后能够被诊断。

Claims (7)

1.一种信号机电流范围检测电路，包括取样电阻、放大电路以及比较输出电路，所述取样电阻将信号机的电流转换成电压信号，所述放大电路将电压信号放大，所述比较输出电路将放大后的电压信号与参考电压进行比较后输出结果，其特征在于：所述取样电阻包括第一取样电阻和第二取样电阻，所述检测电路还包括根据控制信号选择是否闭合以实现接入取样电阻选择的选择开关，所述比较输出电路包括隔离电路，所述参考电压为比较阈值或者电压基准。
2.根据权利要求1所述的一种信号机电流范围检测电路，其特征在于：R1:R2<I1:(I2-I1)，R1为第一取样电阻的电阻值，R2为第二取样电阻的电阻值，I1为检测电流下限，I2为检测电流上限。
3.根据权利要求2所述的一种信号机电流范围检测电路，其特征在于：该检测电路工作时，选择开关根据控制信号不断断开、闭合，控制信号为高电平时，选择开关闭合，此时第二取样电阻被旁路，取样电阻为R1；当控制信号为低电平时，选择开关断开，取样电阻为(R1+R2)。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种信号机电流范围检测电路，其特征在于：所述选择开关采用三极管。
5.根据权利要求1所述的一种信号机电流范围检测电路，其特征在于：所述比较输出电路还包括比较器，比较器的比较结果通过隔离电路进行隔离输出。
6.根据权利要求1所述的一种信号机电流范围检测电路，其特征在于：所述比较输出电路还包括ADC转换芯片和微控制单元，通过ADC转换芯片将电压信号转换成相应的电压值，再通过隔离电路转换后由微控制单元对电流信号进行采集、运算、比较，并最终输出比较结果。
7.根据权利要求1所述的一种信号机电流范围检测电路，其特征在于：所述隔离电路采用隔离光耦。
CN201810600364.1A 2016-07-12 2016-07-12 一种信号机电流范围检测电路 Active CN108918958B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810600364.1A CN108918958B (zh) 2016-07-12 2016-07-12 一种信号机电流范围检测电路

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610552846.5A CN106093528B (zh) 2016-07-12 2016-07-12 一种适用于信号机的高可靠电流范围检测电路及检测方法
CN201810600364.1A CN108918958B (zh) 2016-07-12 2016-07-12 一种信号机电流范围检测电路

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610552846.5A Division CN106093528B (zh) 2016-07-12 2016-07-12 一种适用于信号机的高可靠电流范围检测电路及检测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108918958A true CN108918958A (zh) 2018-11-30
CN108918958B CN108918958B (zh) 2020-10-20

Family

ID=57220181

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610552846.5A Active CN106093528B (zh) 2016-07-12 2016-07-12 一种适用于信号机的高可靠电流范围检测电路及检测方法
CN201810600364.1A Active CN108918958B (zh) 2016-07-12 2016-07-12 一种信号机电流范围检测电路

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610552846.5A Active CN106093528B (zh) 2016-07-12 2016-07-12 一种适用于信号机的高可靠电流范围检测电路及检测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (2) CN106093528B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113655270A (zh) * 2021-08-02 2021-11-16 交控科技股份有限公司 信号机采集电路的检测装置及方法
CN114355021A (zh) * 2022-03-17 2022-04-15 广东希荻微电子股份有限公司 电流检测电路及其控制方法、装置、放大器和存储介质
CN116466122A (zh) * 2023-04-18 2023-07-21 海光信息技术(成都)有限公司 电流检测电路、方法、芯片、电子部件及电子设备
CN117310555A (zh) * 2023-11-30 2023-12-29 上海海栎创科技股份有限公司 一种片上集成短路检测电路及检测方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114333971A (zh) * 2020-09-30 2022-04-12 长鑫存储技术有限公司 功耗测量组件及方法、芯片功耗测量装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102539869A (zh) * 2012-02-23 2012-07-04 华为技术有限公司 电流检测装置及方法
CN202471796U (zh) * 2012-02-10 2012-10-03 浙江中控技术股份有限公司 电流信号取样电阻自检测电路
CN203894953U (zh) * 2014-06-18 2014-10-22 西安航空学院 一种交通信号灯故障检测电路
CN105448117A (zh) * 2015-12-22 2016-03-30 青岛海信网络科技股份有限公司 一种信号机及信号灯链路漏电检测方法
CN205941653U (zh) * 2016-07-12 2017-02-08 浙江众合科技股份有限公司 一种适用于信号机的高可靠电流范围检测电路

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201378101Y (zh) * 2009-02-17 2010-01-06 成都运达创新科技有限公司 一种信号机采集系统
CN101515025A (zh) * 2009-03-16 2009-08-26 安徽科力信息产业有限责任公司 一种用于道路交通信号灯故障监督检测的装置及其检测方法
JP5664536B2 (ja) * 2011-12-19 2015-02-04 株式会社デンソー 電流検出回路および半導体集積回路装置
CN203587677U (zh) * 2013-11-22 2014-05-07 上海宝康电子控制工程有限公司 实现小信号灯电流检测的电路结构

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202471796U (zh) * 2012-02-10 2012-10-03 浙江中控技术股份有限公司 电流信号取样电阻自检测电路
CN102539869A (zh) * 2012-02-23 2012-07-04 华为技术有限公司 电流检测装置及方法
CN203894953U (zh) * 2014-06-18 2014-10-22 西安航空学院 一种交通信号灯故障检测电路
CN105448117A (zh) * 2015-12-22 2016-03-30 青岛海信网络科技股份有限公司 一种信号机及信号灯链路漏电检测方法
CN205941653U (zh) * 2016-07-12 2017-02-08 浙江众合科技股份有限公司 一种适用于信号机的高可靠电流范围检测电路

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113655270A (zh) * 2021-08-02 2021-11-16 交控科技股份有限公司 信号机采集电路的检测装置及方法
CN114355021A (zh) * 2022-03-17 2022-04-15 广东希荻微电子股份有限公司 电流检测电路及其控制方法、装置、放大器和存储介质
US11543439B1 (en) 2022-03-17 2023-01-03 Halo Microelectronics Co., Ltd. Power supply current detection circuit and its control method, device, amplifier and storage medium
CN116466122A (zh) * 2023-04-18 2023-07-21 海光信息技术(成都)有限公司 电流检测电路、方法、芯片、电子部件及电子设备
CN116466122B (zh) * 2023-04-18 2024-04-19 海光信息技术(成都)有限公司 电流检测电路、方法、芯片、电子部件及电子设备
CN117310555A (zh) * 2023-11-30 2023-12-29 上海海栎创科技股份有限公司 一种片上集成短路检测电路及检测方法
CN117310555B (zh) * 2023-11-30 2024-04-09 上海海栎创科技股份有限公司 一种片上集成短路检测电路及检测方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106093528B (zh) 2018-11-20
CN108918958B (zh) 2020-10-20
CN106093528A (zh) 2016-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106093528B (zh) 一种适用于信号机的高可靠电流范围检测电路及检测方法
CN104583787B (zh) 用于诊断电路装置的设备
CN103280117B (zh) 交通信号灯故障智能巡回检测、网络报警系统
CN102866353A (zh) 一种直流电源系统的主回路继电器状态检测装置及方法
CN104849542A (zh) 一种电流检测系统及其档位切换方法
CN107289188B (zh) 基于多信号融合的表计阀门状态检测方法及系统
CN205941653U (zh) 一种适用于信号机的高可靠电流范围检测电路
CN204836752U (zh) 一种用于串联led串的故障检测电路
CN208207183U (zh) 高压互锁检测电路及电动汽车
CN204832328U (zh) 一种电流检测系统
CN102969693B (zh) 轨道车辆电控阀驱动保护电路
CN104035435A (zh) 一种驱动端口自诊断电路
CN108732458A (zh) 一种连接器连接状态的检测电路及新能源汽车
CN205506966U (zh) 一种检测火工品工作情况的系统
CN106809227B (zh) 有轨车辆及车灯的控制系统和控制方法
CN108963986A (zh) 一种供能保护电路
CN104331340B (zh) 看门狗电路
CN106410757B (zh) 一种短路保护电路
CN103116122B (zh) 一种功率单元检测电路、串联型电路及旁路检测系统
CN202916408U (zh) 一种直流电源系统的主回路继电器状态检测装置
CN106564382B (zh) 新能源汽车的高压环路互锁系统及其控制方法
CN108919781A (zh) 动车组自动过分相控制系统的自检方法及实现电路
CN107481541A (zh) 一种信号灯线路搭接故障检测方法
CN205247633U (zh) 一种带有电压电流检测功能的信号灯故障检测电路
CN110444444A (zh) 驱动接触器的电路

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant