CN109960240A - 基于mcu模拟量接口接线的断线检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于MCU模拟量接口接线的断线检测装置及方法，包括MCU、外接设备和断线检测电路，断线检测电路包括MOS管D1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1和运算放大器U1，MCU的模拟量接口与运算放大器U1的引脚1和引脚2连接；定时导通MOS管D1；MCU检测自身与运算放大器U1连接的模拟量接口接收的电压信号并判断电压幅值；若电压幅值低于MCU设定的电压，则MCU与外接设备之间的连接线为未断线状态；若电压幅值大于等于MCU设定的电压，则MCU与外接设备之间的连接线为断线状态；本发明可定时或实时检测MCU模拟量接口接线是否有断线，不会影响模拟量接口的使用，成本低，可靠性强。

Description

基于MCU模拟量接口接线的断线检测装置及方法

技术领域

本发明属于电路检测领域，涉及模拟量应用场合的检测方法，尤其涉及一种基于MCU模拟量接口接线的断线检测装置及方法。

背景技术

当前市场上较多采用的是检测电流或零漂电压的方式从而检测MCU模拟量接口接线是否断线。前者需要额外增加一个电流检测原件增加了硬件成本，这样会拉低设备的性价比，而且检测是否断线并不需要精确的电流参数，浪费较为严重。后者则容易受到变频器或者静电等外部干扰的影响，从而造成零漂电压波动较为频繁，造成误报警，降低了设备的可靠性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种基于MCU模拟量接口接线的断线检测装置及方法，本基于MCU模拟量接口接线的断线检测装置及方法定时或实时检测MCU模拟量接口接线是否有断线，同时不会影响模拟量接口的使用，成本低，可靠性强。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于MCU模拟量接口接线的断线检测装置，包括MCU、外接设备和断线检测电路，其特征在于：所述断线检测电路包括MOS管D1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1和运算放大器U1，所述MCU的模拟量接口与运算放大器U1的引脚1和引脚2连接，所述运算放大器U1的引脚3分别与电阻R1的一端、电阻R2的一端、电阻R3的一端、电阻R4的一端和电容C1的一端连接，所述电阻R1的另一端和电阻R2的另一端与MOS管D1的漏极连接，所述MOS管D1的源极连接有5V电源，所述电阻R3的另一端和电容C1的另一端均连接有地线，所述电阻R4的另一端与外接设备连接。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述外接设备包括传感器或PLC。

为实现上述技术目的，本发明采取的另一个技术方案为：

一种基于MCU模拟量接口接线的断线检测装置的检测方法，包括以下步骤：

步骤1：定时导通MOS管D1，5V电源输出5V电压；

步骤2：MCU检测自身与运算放大器U1连接的模拟量接口接收的电压信号并判断电压幅值；

步骤3：若电压幅值低于MCU设定的电压，则MCU与外接设备之间的连接线为未断线状态，返回执行步骤1；若电压幅值大于等于MCU设定的电压，则MCU与外接设备之间的连接线为断线状态，执行步骤4；

步骤4：MCU发送断线报警信号。

本发明的有益效果为：在模拟量使用过程中，可定时或实时检测MCU模拟量接口接线是否有断线，而且不会影响模拟量接口的使用，此项技术还可以用在数字量的检测上面。此发明对比当前大多数的技术，有经济，抗干扰性，简单易用等优势，不仅提高了经济效益，同时还提高了产品的稳定性和安全性。本发明的特点在于利用简单电路和软件程序控制，能够使整个检测过程高效且简单，节约电路空间和成本，并能够让断线这种经常在使用过程中发生的异常情况被及时的发现并处理，使整个的功能检测更具性价比，成本低，可靠性强。

附图说明

图1为本发明的电路结构示意图。

图2为本发明的工作流程图。

具体实施方式

下面根据图1和图2对本发明的具体实施方式作出进一步说明：

参见图1，一种基于MCU模拟量接口接线的断线检测装置，包括MCU、外接设备和断线检测电路，所述断线检测电路包括MOS管D1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1和运算放大器U1，所述MCU的模拟量接口与运算放大器U1的引脚1和引脚2连接，所述运算放大器U1的引脚3分别与电阻R1的一端、电阻R2的一端、电阻R3的一端、电阻R4的一端和电容C1的一端连接，所述电阻R1的另一端和电阻R2的另一端与MOS管D1的漏极连接，所述MOS管D1的源极连接有5V电源，所述电阻R3的另一端和电容C1的另一端均连接有地线，所述电阻R4的另一端与外接设备连接。

所述外接设备包括传感器或PLC。

参见图2，一种基于MCU模拟量接口接线的断线检测装置的检测方法，包括以下步骤：

步骤1：定时导通MOS管D1，5V电源输出5V电压；

步骤2：MCU检测自身与运算放大器U1连接的模拟量接口接收的电压信号并判断电压幅值；

步骤3：若电压幅值低于MCU设定的电压，则MCU与外接设备之间的连接线为未断线状态，返回执行步骤1；若电压幅值大于等于MCU设定的电压，则MCU与外接设备之间的连接线为断线状态，执行步骤4；

步骤4：MCU发送断线报警信号。

图1中整个电路包括电阻、运放、电容、开关等元件，在AI口连接各类传感器、PLC等外接设备的电压信号输出线，通过电阻R1和电阻R2的限流分压，把信号输入到运算放大器U1进行放大分析。增加两个上拉电阻R1和R2和MOS管，电阻R1和R2的作用是当输入电压的时候，限制电流大小，防止打坏模拟量接口或外接设备。增加RC回路来消除干扰。

当正常使用的时候，每隔时间t，打开MOS管开关mode_switch，由驱动器电源调压给Vref上给定5V的参考电压，通过运算放大器U1的放大功能，使传输到MCU的信号增强，并根据MCU上集成的AD芯片转换过来的数据来进行判断。判断的依据为：在未断线的情况下，外部接入到MCU模拟量接口的外接设备相当于一个负载，所以反馈到模拟接口的电压远低于5V（MCU预先设定的电压一般设为5V），而在断线的时候，则可以检测到5V的反馈电压，以此为判断依据即可分别断线和未断线的情况。

本发明的特点在于利用简单电路和软件程序控制，能够使整个检测过程高效且简单，节约电路空间和成本，并能够让断线这种经常在使用过程中发生的异常情况被及时的发现并处理，使整个的功能检测更具性价比。

本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于MCU模拟量接口接线的断线检测装置，其特征在于：包括MCU、外接设备和断线检测电路，其特征在于：所述断线检测电路包括MOS管D1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1和运算放大器U1，所述MCU的模拟量接口与运算放大器U1的引脚1和引脚2连接，所述运算放大器U1的引脚3分别与电阻R1的一端、电阻R2的一端、电阻R3的一端、电阻R4的一端和电容C1的一端连接，所述电阻R1的另一端和电阻R2的另一端与MOS管D1的漏极连接，所述MOS管D1的源极连接有5V电源，所述电阻R3的另一端和电容C1的另一端均连接有地线，所述电阻R4的另一端与外接设备连接。

2.根据权利要求1所述的基于MCU模拟量接口接线的断线检测装置，其特征在于：所述外接设备包括传感器或PLC。

3.一种基于权利要求1所述的基于MCU模拟量接口接线的断线检测装置的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：定时导通MOS管D1，5V电源输出5V电压；

步骤2：MCU检测自身与运算放大器U1连接的模拟量接口接收的电压信号并判断电压幅值；

步骤3：若电压幅值低于MCU设定的电压，则MCU与外接设备之间的连接线为未断线状态，返回执行步骤1；若电压幅值大于等于MCU设定的电压，则MCU与外接设备之间的连接线为断线状态，执行步骤4；

步骤4：MCU发送断线报警信号。