CN112363416A - 脉冲宽度调制信号控制和诊断电路及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种脉冲宽度调制信号控制和诊断电路及方法，所述电路包括：主控单元，输出电路，诊断电路和输出/诊断接口；其中，主控单元用于产生脉冲宽度调制PWM信号，并将PWM信号输出至输出电路；输出电路与主控单元连接，用于将PWM信号转换为控制信号；输出/诊断接口用于将控制信号传输给执行单元，以及将执行单元的状态信号输出至诊断电路；诊断电路分用于将执行单元的状态信号和控制信号输出至主控单元；主控单元还用于根据执行单元的状态信号判断执行单元的工作状态，根据控制信号判断输出电路的工作状态。本发明实施例可减少现场布线复杂性，在诊断执行单元的工作状态外还可诊断自身输出状态，提高系统稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种脉冲宽度调制信号控制和诊断电路及方法。
背景技术
在轨道交通和工业控制领域，常常采用PWM(Pulse width modulation，脉冲宽度调制)信号控制电磁阀或者电机转速，在对安全有要求的场合，对自身电路的诊断和对执行单元(电磁阀或者电机等)的工作状态监测就尤为重要。
现有方案对执行单元(电磁阀或者电机)的控制大多也都采用了PWM控制方法，在接口布置上需要采用三路接口，分别为输出接口、供电接口和诊断接口。但是，采用三路接口会导致现场布线较为复杂，并且现有方案无法对PWM信号的输出电路进行诊断。
发明内容
本发明实施例提供一种脉冲宽度调制信号控制和诊断电路及方法，用以解决现有技术中布线复杂，无法对PWM信号的输出电路进行诊断的问题。
第一方面，本发明实施例提供一种脉冲宽度调制信号控制和诊断电路，包括：主控单元，输出电路，诊断电路和输出/诊断接口；其中，
所述主控单元用于产生脉冲宽度调制PWM信号，并将所述PWM信号输出至所述输出电路；
所述输出电路与所述主控单元连接，用于将所述PWM信号转换为控制信号；
所述输出/诊断接口分别与所述输出电路、执行单元以及诊断电路连接，用于将所述控制信号传输给执行单元，以及，将所述执行单元的状态信号输出至所述诊断电路；
所述诊断电路分别与所述执行单元、输出电路以及主控单元连接，用于将所述执行单元的状态信号和所述控制信号输出至所述主控单元；
所述主控单元与所述诊断电路连接，还用于根据所述执行单元的状态信号判断所述执行单元的工作状态，根据所述控制信号判断所述输出电路的工作状态。
根据本发明一个实施例的脉冲宽度调制信号控制和诊断电路，所述输出电路包括：第一电阻、第二电阻和第一三极管；
所述第一三极管的集电极与所述输出/诊断接口连接，并通过第一电阻连接外部电源；
所述第一三极管的发射极与所述诊断电路连接；
所述第一三极管的基极通过第二电阻与所述主控单元连接。
根据本发明一个实施例的脉冲宽度调制信号控制和诊断电路，所述诊断电路包括：第三电阻、第四电阻和第二三极管；
所述第二三极管的发射极与所述主控单元连接，并通过第三电阻与地连接；
所述第二三极管的集电极与所述第一三极管的发射极连接；
所述第二三极管的基极通过第四电阻连接所述输出/诊断接口。
第二方面，本发明实施例还提供一种脉冲宽度调制信号控制和诊断方法，基于如第一方面所述的脉冲宽度调制信号控制和诊断电路，包括：
主控单元产生脉冲宽度调制PWM信号，并将所述PWM信号输出至输出电路；
输出电路将所述PWM信号转换为控制信号，并将所述控制信号输出至输出/诊断接口；
输出/诊断接口将所述控制信号传输给执行单元；
执行单元基于所述控制信号执行目标操作。
根据本发明一个实施例的脉冲宽度调制信号控制和诊断方法，还包括：
执行单元将自身的状态信号输出至所述输出/诊断接口；
所述输出/诊断接口将所述执行单元的状态信号输出至诊断电路；
所述诊断电路将所述执行单元的状态信号输出至所述主控单元；
所述主控单元根据所述执行单元的状态信号判断执行单元的工作状态。
根据本发明一个实施例的脉冲宽度调制信号控制和诊断方法，所述主控单元根据所述执行单元的状态信号判断执行单元的工作状态，包括：
若所述主控单元接收到的执行单元的状态信号为低电平，则确定执行单元的工作状态为异常状态；或者，
若所述主控单元接收到的执行单元的状态信号与输入信号一致，则确定执行单元的工作状态为正常状态。
根据本发明一个实施例的脉冲宽度调制信号控制和诊断方法，还包括：
输出电路将所述控制信号输出至所述诊断电路；
所述诊断电路将所述控制信号输出至所述主控单元；
所述主控单元根据所述控制信号判断所述输出单元的工作状态。
本发明实施例提供的脉冲宽度调制信号控制和诊断电路及方法，通过设计一种新的PWM信号控制和诊断电路，在基本不改变硬件成本的前提下，大量减少产品接口数量，减少现场布线复杂性，在诊断执行单元的工作状态外还可以诊断自身输出状态，可提高系统稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的脉冲宽度调制信号控制和诊断电路的结构示意图之一；
图2为本发明实施例提供的脉冲宽度调制信号控制和诊断电路的结构示意图之二；
图3为本发明实施例提供的脉冲宽度调制信号控制和诊断方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的脉冲宽度调制信号控制和诊断电路的结构示意图之一，如图1所示，该脉冲宽度调制信号控制和诊断电路包括：主控单元101，输出电路102，诊断电路103和输出/诊断接口104；其中，
所述主控单元101用于产生脉冲宽度调制PWM信号，并将所述PWM信号输出至所述输出电路102；
所述输出电路102与所述主控单元101连接，用于将所述PWM信号转换为控制信号；
所述输出/诊断接口104分别与所述输出电路102、执行单元以及诊断电路103连接，用于将所述控制信号传输给执行单元，以及，将所述执行单元的状态信号输出至所述诊断电路103；
所述诊断电路103分别与所述执行单元、输出电路102以及主控单元101连接，用于将所述执行单元的状态信号和所述控制信号输出至所述主控单元101；
所述主控单元101与所述诊断电路103连接，还用于根据所述执行单元的状态信号判断所述执行单元的工作状态，根据所述控制信号判断所述输出电路102的工作状态。
具体地，所述主控单元101产生脉冲宽度调制PWM信号，脉冲宽度调制PWM信号经过输出电路102后，通过输出/诊断接口104传递给执行单元，作为执行单元的控制信号。
即所述主控单元101产生脉冲宽度调制PWM信号，并将所述PWM信号输出至所述输出电路102；所述输出电路102与所述主控单元101连接，将所述PWM信号转换为控制信号，并输出给输出/诊断接口104。
所述输出/诊断接口104分别与所述输出电路102、执行单元以及诊断电路103连接，将所述控制信号传输给执行单元。
在一个实施例中，主控单元101以频率为500HZ，占空比为50％的PWM信号输出，输出电路102将主控单元101的PWM信号输出到输出/诊断接口104，执行单元接收到控制信号后，在其中一种状态下工作。当改变主控单元101的信号频率和占空比后，执行单元会相应地改变工作状态。
在本发明实施例中，所述输出/诊断接口104还用于将所述执行单元的状态信号输出至所述诊断电路103。
诊断电路103用于实现对执行单元工作状态的诊断以及控制信号的诊断。
具体地，所述诊断电路103分别与所述执行单元、输出电路102以及主控单元101连接，将所述执行单元的状态信号和所述控制信号输出至所述主控单元101。
所述主控单元101与所述诊断电路103连接，还用于根据所述执行单元的状态信号判断所述执行单元的工作状态，根据所述控制信号判断所述输出电路102的工作状态。
在一个实施例中，当执行单元正常工作时，诊断电路103会接收到与输入信号一致的信号。当执行单元工作异常时，执行单元直接将输出/诊断接口104电平拉低，诊断电路103收到的信号为即为低电平，则主控单元可以确定诊断执行单元为故障状态，从而可以进行相应的故障处理工作。
在一个实施例中，当输出电路102异常时，诊断电路103同样可检测到异常电平，使得主控单元诊断出输出电路102处于异常状态，从而可以进行相应的异常处理。
本发明实施例提供的脉冲宽度调制信号控制和诊断电路，在基本不改变硬件成本的前提下，大量减少产品接口数量，减少现场布线复杂性，在诊断执行单元的工作状态外还可以诊断自身输出状态，可提高系统稳定性。
图2为本发明实施例提供的脉冲宽度调制信号控制和诊断电路的结构示意图之二。
参见图2，所述输出电路102进一步包括：第一电阻R1、第二电阻R2和第一三极管Q1。
其中，所述第一三极管Q1的集电极与所述输出/诊断接口104连接，并通过第一电阻R1连接外部电源；
所述第一三极管Q1的发射极与所述诊断电路103连接；
所述第一三极管Q1的基极通过第二电阻R2与所述主控单元101连接。
输出电路102通过第一电阻1021、第二电阻R2和第一三极管Q1实现将主控单元101的PWM信号进行转换，为执行单元提供控制信号。
所述诊断电路103进一步包括：第三电阻R3、第四电阻R4和第二三极管Q2。
其中，所述第二三极管Q2的发射极与所述主控单元101连接，并通过第三电阻R3与地连接；
所述第二三极管Q2的集电极与所述第一三极管Q1的发射极连接；
所述第二三极管Q2的基极通过第四电阻R4连接所述输出/诊断接口104。
诊断电路103通过第三电阻R3、第四电阻R4和第二三极管Q2实现对控制信号的诊断以及对执行单元工作状态的诊断。
本发明实施例提供的脉冲宽度调制信号控制和诊断电路，通过单一接口实现PWM控制和诊断功能，减小接口数量和布线成本，提高系统稳定性，同时，电路除了实现对执行单元的运行状态诊断外，同时还对自身输出的信号完成了诊断，提高系统控制的安全性。
图3为本发明实施例提供的脉冲宽度调制信号控制和诊断方法的流程示意图，包括：
步骤300、主控单元产生脉冲宽度调制PWM信号，并将所述PWM信号输出至输出电路；
步骤301、输出电路将所述PWM信号转换为控制信号，并将所述控制信号输出至输出/诊断接口；
步骤302、输出/诊断接口将所述控制信号传输给执行单元；
步骤303、执行单元基于所述控制信号执行目标操作。
本发明实施例提供的脉冲宽度调制信号控制和诊断方法，通过单一接口实现PWM控制功能。
根据本发明一个实施例的脉冲宽度调制信号控制和诊断方法，还包括：
执行单元将自身的状态信号输出至所述输出/诊断接口；
所述输出/诊断接口将所述执行单元的状态信号输出至诊断电路；
所述诊断电路将所述执行单元的状态信号输出至所述主控单元；
所述主控单元根据所述执行单元的状态信号判断执行单元的工作状态。
具体地，执行单元将自身的状态信号输出至所述输出/诊断接口；所述输出/诊断接口将所述执行单元的状态信号输出至诊断电路；所述诊断电路将所述执行单元的状态信号输出至所述主控单元；所述主控单元根据所述执行单元的状态信号判断执行单元的工作状态。
本发明实施例提供的脉冲宽度调制信号控制和诊断方法，通过单一接口实现PWM控制功能和对执行单元的诊断功能，减小接口数量和布线成本，提高系统稳定性。
在一个实施例中，所述主控单元根据所述执行单元的状态信号判断执行单元的工作状态，包括：
若所述主控单元接收到的执行单元的状态信号为低电平，则确定执行单元的工作状态为异常状态；或者，
若所述主控单元接收到的执行单元的状态信号与输入信号一致，则确定执行单元的工作状态为正常状态。
根据本发明一个实施例的脉冲宽度调制信号控制和诊断方法，还包括：
输出电路将所述控制信号输出至所述诊断电路；
所述诊断电路将所述控制信号输出至所述主控单元；
所述主控单元根据所述控制信号判断所述输出单元的工作状态。
具体地，输出电路将所述控制信号输出至所述诊断电路；所述诊断电路将所述控制信号以及执行单元的状态信号输出至所述主控单元；所述主控单元根据所述控制信号判断所述输出单元的工作状态，根据执行单元的状态信号判断执行单元的工作状态。
本发明实施例提供的脉冲宽度调制信号控制和诊断方法，通过单一接口实现PWM控制功能和对执行单元的诊断功能，减小接口数量和布线成本，提高系统稳定性，同时，电路除了实现对执行单元的运行状态诊断外，还对自身输出的信号完成了诊断，提高系统控制的安全性。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种脉冲宽度调制信号控制和诊断电路，其特征在于，包括：主控单元，输出电路，诊断电路和输出/诊断接口；其中，
所述主控单元用于产生脉冲宽度调制PWM信号，并将所述PWM信号输出至所述输出电路；
所述输出电路与所述主控单元连接，用于将所述PWM信号转换为控制信号；
所述输出/诊断接口分别与所述输出电路、执行单元以及诊断电路连接，用于将所述控制信号传输给执行单元，以及，将所述执行单元的状态信号输出至所述诊断电路；
所述诊断电路分别与所述执行单元、输出电路以及主控单元连接，用于将所述执行单元的状态信号和所述控制信号输出至所述主控单元；
所述主控单元与所述诊断电路连接，还用于根据所述执行单元的状态信号判断所述执行单元的工作状态，根据所述控制信号判断所述输出电路的工作状态。
2.根据权利要求1所述的脉冲宽度调制信号控制和诊断电路，其特征在于，所述输出电路包括：第一电阻、第二电阻和第一三极管；
所述第一三极管的集电极与所述输出/诊断接口连接，并通过第一电阻连接外部电源；
所述第一三极管的发射极与所述诊断电路连接；
所述第一三极管的基极通过第二电阻与所述主控单元连接。
3.根据权利要求2所述的脉冲宽度调制信号控制和诊断电路，其特征在于，所述诊断电路包括：第三电阻、第四电阻和第二三极管；
所述第二三极管的发射极与所述主控单元连接，并通过第三电阻与地连接；
所述第二三极管的集电极与所述第一三极管的发射极连接；
所述第二三极管的基极通过第四电阻连接所述输出/诊断接口。
4.一种脉冲宽度调制信号控制和诊断方法，基于如权利要求1-3任一所述的脉冲宽度调制信号控制和诊断电路，其特征在于，包括：
主控单元产生脉冲宽度调制PWM信号，并将所述PWM信号输出至输出电路；
输出电路将所述PWM信号转换为控制信号，并将所述控制信号输出至输出/诊断接口；
输出/诊断接口将所述控制信号传输给执行单元；
执行单元基于所述控制信号执行目标操作。
5.根据权利要求4所述的脉冲宽度调制信号控制和诊断方法，其特征在于，还包括：
执行单元将自身的状态信号输出至所述输出/诊断接口；
所述输出/诊断接口将所述执行单元的状态信号输出至诊断电路；
所述诊断电路将所述执行单元的状态信号输出至所述主控单元；
所述主控单元根据所述执行单元的状态信号判断执行单元的工作状态。
6.根据权利要求5所述的脉冲宽度调制信号控制和诊断方法，其特征在于，所述主控单元根据所述执行单元的状态信号判断执行单元的工作状态，包括：
若所述主控单元接收到的执行单元的状态信号为低电平，则确定执行单元的工作状态为异常状态；或者，
若所述主控单元接收到的执行单元的状态信号与输入信号一致，则确定执行单元的工作状态为正常状态。
7.根据权利要求5或6所述的脉冲宽度调制信号控制和诊断方法，其特征在于，还包括：
输出电路将所述控制信号输出至所述诊断电路；
所述诊断电路将所述控制信号输出至所述主控单元；
所述主控单元根据所述控制信号判断所述输出单元的工作状态。
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