CN109739789A - 一种终端电阻自动匹配电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种终端电阻自动匹配电路及方法。该终端电阻自动匹配电路包括电阻网络单元、电阻控制单元和阻值测量单元，其中：电阻网络单元由M个电阻串联组成，所述M个电阻按照阻值大小划分为多个数量级，每个数量级按照1、2、2、5的数学规律配置电阻；电阻控制单元由M个继电器组成，所述M个继电器与所述M个电阻分别对应并联设置；通过控制继电器断开/导通从而接入/短路对应的电阻；阻值测量电路包括测试电源接口和ADC转换电路，测试电源接口与电阻网络单元整体构成串联回路，ADC转换电路与所述M个电阻中的某一个电阻并联，用于在接入测试电源时测量该电阻上的分压以计算终端电阻接入阻值是否正确。

Description

一种终端电阻自动匹配电路及方法

技术领域

本发明涉及一种终端电阻自动匹配电路及方法。

背景技术

如今世界各国各产业都已经进入了自动化时代，自动化技术和电子计算机的发展正在迅速地提高生产过程自动化程度。在列车生产行业，同样需要一种便携式测试设备来完成自动化的动车调试。动车调试项点中大量涉及网络调试，网络功能调试过程中如果终端电阻匹配不当会引起通讯数据丢帧或错帧。接入合适的终端电阻是一种为解决电子信息在传输过程中遇到阻碍的问题所提出的有效手段。

高频信号传输时，信号波长相对传输线较短，信号在传输线终端会形成反射波，干扰原信号，所以需要在传输线末端加终端电阻，使信号到达传输线末端后不反射。

在长线信号传输时，一般为了避免信号的反射和回波，也需要在接收端接入终端匹配电阻。列车调试过程中常用的通信方式如Lonworks总线、CAN总线以及RS485总线在长线信号传输时都需要在接收端接入终端匹配电阻来保证信号通讯质量。

列车车载网络设备一般会经过现场调试后确定终端电阻阻值用于电路匹配，而终端电阻匹配的实现方案较为复杂、调试效率较低。

发明内容

本发明针对网络调试功能中的终端电阻匹配问题，依据动车调试工序规范，提出了一种简便、可靠的终端电阻自动匹配电路及方法。

本发明的技术方案如下：

该终端电阻自动匹配电路，包括电阻网络单元、电阻控制单元和阻值测量单元，其中：

电阻网络单元由M个电阻串联组成，所述M个电阻按照阻值大小划分为多个数量级，每个数量级按照1、2、2、5的数学规律配置电阻(根据阻值范围需求，最高数量级可能无需完整具备1、2、2、5，例如实施例中并无500Ω电阻)；

电阻控制单元由M个继电器组成，所述M个继电器与所述M个电阻分别对应并联设置；通过控制继电器断开/导通从而接入/短路对应的电阻；

阻值测量电路包括测试电源接口和ADC转换电路，测试电源接口与电阻网络单元整体构成串联回路，ADC转换电路与所述M个电阻中的某一个电阻并联，用于在接入测试电源时测量该电阻上的分压以计算终端电阻接入阻值是否正确。

上述ADC转换电路可与所述M个电阻中的最大阻值的电阻并联，理论上也可以选择与其他任意一个电阻并联。

上述M个电阻举例如下：共15个，阻值分别为0.1Ω、0.2Ω、0.2Ω、0.5Ω、1Ω、2Ω、2Ω、5Ω、10Ω、20Ω、20Ω、50Ω、100Ω、200Ω、200Ω，可以实现电阻网络从0.1Ω-611Ω范围内步进电阻0.1Ω可调的功能。

上述M个电阻的串联顺序可以随意设置，当然，为了便于调试，建议按照阻值大小依次串联设置。

利用上述终端电阻自动匹配电路的自动匹配方法，包括以下步骤：

1)检测网络数据的丢帧及错帧率，判断是否需要调整终端电阻的阻值；

2)需要调整终端电阻时，通过控制继电器断开/导通，步进地调整终端电阻的阻值；

3)实时测量步进调整后的终端电阻的阻值，判断接入阻值是否正确(因为有可能因为某个继电器故障导致不能正确输出相应的阻值)；如果不正确，则跳过相应的继电器，转步骤2)继续步进调整；

4)根据网络数据的丢帧及错帧率判断通信是否恢复正常，如果否，则转步骤2)继续步进调整。

进一步的，步骤3)中，当出现接入阻值不正确的情况时，还给出相应的错误提示信息(可提示无法配置哪个阻值)。

本发明具有以下优点：

在满足动车调试功能的前提下，具有装置体积小、重量轻、方便易用、适用性强等特点。

本发明能够很大程度地提高调试效率、简化调试步骤、节省成本，在未来的动车调试工作中将得到广泛应用。

附图说明

图1为本发明的终端电阻自动匹配电路的原理示意图。

图2为本发明的终端电阻自动匹配方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做详细描述。

本发明针对动车调试过程中涉及到的网络通讯功能，研制出专用于动车调试的终端电阻自动匹配电路及应用程序编程接口函数，可用于配合动车调试工作中的多功能总线测试任务。

如图1所示，终端电阻自动匹配电路是本发明的核心，终端电阻自动匹配电路由电阻网络单元、电阻控制单元和阻值测量单元组成。

其中电阻网络单元用来组合对应的终端电阻阻值，电阻控制单元用来控制电阻网络的组合，阻值测量单元完成终端电阻阻值测量工作。

一、终端电阻自动匹配电路：

1、电阻网络单元：

电阻网络单元由15个高精度大功率电阻串联组成，这15个电阻可以实现电阻网络从0.1Ω-611Ω范围内步进电阻0.1Ω可调的功能。该方案采用的电阻组合方式极大地简化了电阻网络，从而达到减小体积、减轻重量、节约成本、简化操作的作用。

2、电阻控制单元：

电阻控制单元由15个低信号继电器组成，15个低信号继电器分别与电阻网络中相应的电阻并联组成。这15个电阻控制单元用来控制电阻网络中电阻接入情况，从而实现电阻网络步进可调功能。例如：需要将终端电阻配置为315.3Ω时，则可使图1中C15、C13、C9、C8、C1、C2的继电器断开(从而接入相应的电阻)，其他继电器导通(使得相应的电阻被短路)。3、阻值测量单元:

阻值测量电路由1个低信号继电器、一个精密电阻(利用的是电阻网络单元中的一个电阻，即图中所示C15处的200Ω电阻)和一个ADC转换芯片组成，该电路可以在终端电阻接入通讯网络前通过测量固定阻值上电阻分压来计算终端电阻接入阻值是否正确，可以有效的提高产品可靠性。

二、终端电阻自动匹配工作过程

基于终端电阻自动匹配电路，可编写标准C语言接口函数，被用户方便调用。用户可根据网络数据上的丢帧及错帧率来调用终端电阻固定阻值接入函数、终端电阻步进微调函数和终端电阻阻值测量函数以调节终端电阻接入阻值。

如图2所示：

1)检测网络数据的丢帧及错帧率，判断是否需要调整终端电阻的阻值；

2)需要调整终端电阻时，通过控制继电器断开/导通，步进地调整终端电阻的阻值(可以从零开始，以0.1Ω步进)；

3)实时测量步进调整后的终端电阻的阻值，判断接入阻值是否正确(因为有可能因为某个继电器故障导致不能正确输出相应的阻值)；如果不正确，则跳过相应的继电器，转步骤2)继续步进调整；例如：从29.9Ω步进至30Ω时(继电器C9、C10断开，其他继电器均闭合)，由于继电器C9故障导致不正确；此时继续步进至30.1Ω，则需要重新组织继电器，改为C1、C5、C6、C7、C8、C10断开，其他继电器均闭合；

4)根据网络数据的丢帧及错帧率判断通信是否恢复正常，如果否，则转步骤2)继续步进调整。

Claims (6)

1.一种终端电阻自动匹配电路，其特征在于，包括电阻网络单元、电阻控制单元和阻值测量单元，其中：

电阻网络单元由M个电阻串联组成，所述M个电阻按照阻值大小划分为多个数量级，每个数量级按照1、2、2、5的数学规律配置电阻；

电阻控制单元由M个继电器组成，所述M个继电器与所述M个电阻分别对应并联设置；通过控制继电器断开/导通从而接入/短路对应的电阻；

阻值测量电路包括测试电源接口和ADC转换电路，测试电源接口与电阻网络单元整体构成串联回路，ADC转换电路与所述M个电阻中的某一个电阻并联，用于在接入测试电源时测量该电阻上的分压以计算终端电阻接入阻值是否正确。

2.根据权利要求1所述的终端电阻自动匹配电路，其特征在于：所述ADC转换电路与所述M个电阻中的最大阻值的电阻并联。

3.根据权利要求1所述的终端电阻自动匹配电路，其特征在于：所述M个电阻为15个电阻，阻值分别为0.1Ω、0.2Ω、0.2Ω、0.5Ω、1Ω、2Ω、2Ω、5Ω、10Ω、20Ω、20Ω、50Ω、100Ω、200Ω、200Ω。

4.根据权利要求1所述的终端电阻自动匹配电路，其特征在于：所述M个电阻按照阻值大小依次串联设置。

5.利用权利要求1所述终端电阻自动匹配电路的自动匹配方法，包括以下步骤：

1)检测网络数据的丢帧及错帧率，判断是否需要调整终端电阻的阻值；

2)需要调整终端电阻时，通过控制继电器断开/导通，步进地调整终端电阻的阻值；

3)实时测量步进调整后的终端电阻的阻值，判断接入阻值是否正确；如果不正确，则跳过相应的继电器，转步骤2)继续步进调整；

4)根据网络数据的丢帧及错帧率判断通信是否恢复正常，如果否，则转步骤2)继续步进调整。

6.根据权利要求5所述的自动匹配方法，其特征在于：步骤3)中，当出现接入阻值不正确的情况时，还给出相应的错误提示信息。