CN117110946B - 一种模拟量信号输出断线检测电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种模拟量信号输出断线检测电路，包括恒流源输出模块、光耦、MCU芯片、光耦继电器、电流输出控制模块、光耦继电器及输出保护模块；恒流源输出模块与光耦的输入端相连接，光耦的输出端与MCU芯片的输入端相连接，MCU芯片的输出端与电流输出控制模块的输入端相连接，电流输出控制模块的输出端与光耦继电器的输入端相连接，光耦继电器的输出端与信号输出端口相连接，该电路能够实现模拟量信号输出断线的检测，检测成本较低。

Description

一种模拟量信号输出断线检测电路
技术领域
本发明监测装置技术领域，涉及一种检测电路，具体涉及一种模拟量信号输出断线检测电路。
背景技术
模拟量信号输出断线检测是DCS系统中必要的过程，传统针对输出信号的检测采用模拟数字转换器进行信号的采集，然后利用较为复杂的算法来进行判断，但信号处理成本较高，并且只适用于固定电平的信号采集，并不适应于传统的工业控制。而且会增加处理器的运算负荷，一定程度上会影响其他程序执行实时性，使整个输出控制回路程序算法过于繁杂。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种模拟量信号输出断线检测电路，该电路能够实现模拟量信号输出断线的检测，检测成本较低。
为达到上述目的，本发明所述的模拟量信号输出断线检测电路包括恒流源输出模块、光耦、MCU芯片、光耦继电器、电流输出控制模块、光耦继电器及输出保护模块；
恒流源输出模块与光耦的输入端相连接，光耦的输出端与MCU芯片的输入端相连接，MCU芯片的输出端与电流输出控制模块的输入端相连接，电流输出控制模块的输出端与光耦继电器的输入端相连接，光耦继电器的输出端与信号输出端口相连接。
所述光耦输入端的正极与负极之间连接有钳位二极管。
还包括电源、微处理MCU保护电阻及光耦输出负载，光耦输出端的正极与电源相连接，光耦输出端的负极与微处理MCU保护电阻的一端及光耦输出负载的一端相连接，光耦输出负载的另一端接地，微处理MCU保护电阻的另一端与MCU芯片的输入端相连接。
还包括电源滤波电容，其中，电源滤波电容的一端与电源相连接，电源滤波电容的另一端接地。
所述电流输出控制模块包括高压源、匹配阻抗、下拉电阻及MOS管，其中，MUC芯片的输出端与匹配阻抗的一端相连接，匹配阻抗的另一端与下拉电阻的一端及MOS管的栅极相连接，MOS管的源极及下拉电阻的另一端均接地，MOS管的漏极与光耦继电器输入端的负极相连接，光耦继电器输入端的正极与高压源相连接，光耦继电器输出端的正极与恒流源输出模块的输出端相连接。
MOS管的漏极与光耦继电器输入端的负极通过限流电阻相连接。
还包括输出电流保护TVS管，其中，光耦继电器输出端的正极与输出电流保护TVS管的一端相连接，输出电流保护TVS管的另一端接地。
光耦继电器的输出端连接有端口保护模块。
所述端口保护模块包括输出回路可恢复保险丝以及输出通道保护器件，其中，输出回路可恢复保险丝的一端与光耦继电器的输出端相连接，输出回路可恢复保险丝的另一端经输出通道保护器件后接地。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的模拟量信号输出断线检测电路在具体操作时，将恒流源输出模块输出的电流信号利用光耦进行隔离采样，然后直接送入MCU芯片中进行判断，避免使用模拟数字转换器带来的数据处理算法复杂的问题，同时降低信号处理的成本，另外，根据MUC芯片的判断结果通过电流输出控制模块控制光耦继电器的通断，以控制是否输出电流信号，实现对模拟量信号输出断线的检测，结构简单，操作方便，实用性极强。
附图说明
图1为本发明中恒流源输出模块与光耦的连接图；
图2为本发明中电流输出控制模块与光耦继电器的连接图；
图3为输出保护模块的电路图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
参考图1及图2，本发明所述的模拟量信号输出断线检测电路包括恒流源输出模块W、钳位二极管D1、光耦U1、电源滤波电容C1、电源VCC33、微处理MCU保护电阻R1、光耦输出负载R2、限流电阻R3、电流输出控制模块、光耦继电器RLYI及输出保护模块；
所述电流输出控制模块包括高压源VCC、匹配阻抗R4、下拉电阻R5及MOS管Q1；所述输出保护模块包括输出电流保护TVS管Z2；
恒流源输出模块W的输出端与光耦U1的输入端相连接，所述光耦U1输入端的正极与负极之间连接有钳位二极管D1，光耦U1输出端的正极与电源VCC33及电源滤波电容C1的一端相连接，电源滤波电容C1的另一端接地，光耦U1输出端的负极与微处理MCU保护电阻R1的一端及光耦输出负载R2的一端相连接，光耦输出负载R2的另一端接地，微处理MCU保护电阻R1的另一端与MCU芯片的输入端相连接，MUC芯片的输出端与匹配阻抗R4的一端相连接，匹配阻抗R4的另一端与下拉电阻R5的一端及MOS管Q1的栅极相连接，MOS管Q1的源极及下拉电阻R5的另一端均接地，MOS管Q1的漏极与光耦继电器RLYI输入端的负极相连接，光耦继电器RLYI输入端的正极与高压源VCC相连接，光耦继电器RLYI的输出端与信号输出端口相连接，恒流源输出模块W的输出端与光耦继电器RLYI输出端的正极及输出电流保护TVS管Z2的一端相连接，输出电流保护TVS管Z2的另一端接地。
参考图3，端口保护模块与光耦继电器RLYI的输出端相连接，其中，所述端口保护模块包括输出回路可恢复保险丝F1以及输出通道保护器件Z1，其中，输出回路可恢复保险丝F1的一端与光耦继电器RLYI的输出端相连接，输出回路可恢复保险丝F1的另一端经输出通道保护器件Z1后接地。
具体的，需要说明的是，钳位二极管D1用于防止负压影响，确保光耦U1可靠导通，光耦U1用于实现对恒流源输出模块W输出的电流信号的隔离采集，不影响源信号的输出。微处理MCU保护电阻R1用于防止电流过大对MCU芯片IO引脚造成损坏。
下拉电阻R5用于提高MOS管Q1关闭状态的可靠性；光耦继电器RLYI起到隔离及开关作用；输出电流保护TVS管Z2用于防止回路电压过高损坏输出通道；输出通道保护器件Z1及输出回路可恢复保险丝F1用于防止外部线缆串扰进来强电信号，当串扰进来强电信号，输出通道保护器件Z1就会导通，电压会通过输出通道保护器件Z1及输出回路可恢复保险丝F1与板卡地形成回路，泄放瞬时高电压，同时输出回路可恢复保险丝F1快速熔断，实现与外部接线断开，从而保护输出通路，同时当外部无串扰信号时，如果输出电流异常时，电流过大时也会引起输出回路可恢复保险丝F1断开，从而保护外部设备。
本发明的工作原理为：
恒流源输出模块W输出的电流信号驱动光耦U1进行工作，光耦U1工作后，光耦U1的输出端输出反馈信号CHK_I至MCU芯片，所述MCU芯片根据所述反馈信号CHK_I判断外部是否接线，当无外部接线进入时，则输出低电平的控制信号I_KG1至电流输出控制模块；当有外部接线接入时，则输出高电平的控制信号I_KG1至电流输出控制模块，当所述控制信号I_KG1为高电平时，则MOS管Q1导通，光耦继电器RLYI工作，通过信号输出端口向外输出电流信号，其中，当无外部接电时，即恒流源输出模块W不输出电流信号时，则光耦U1不工作，MCU芯片输出的控制信号I_KG1为低电平，此时MOS管Q1断开，光耦继电器RLYI断开，信号输出端口不对外输出电流信号，与此同时，MCU芯片将输出的控制信号I_KG1反馈至外界的上位机，以实现模拟量信号输出断线检测。
需要说明的是，本发明通过控制信号I_KG1控制MOS管Q1的通断，实现板卡侧电流输出通路的打开，同时当有外部接线时，则整个电流电路就会形成回路，从而使光耦U1工作，实现信号的隔离采集反馈，从而实现外部线缆接线情况的实时检测。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种模拟量信号输出断线检测电路，其特征在于，包括恒流源输出模块（W）、光耦（U1）、MCU芯片、光耦继电器（RLYI）、电流输出控制模块、光耦继电器（RLYI）及输出保护模块；
恒流源输出模块（W）与光耦（U1）的输入端相连接，光耦（U1）的输出端与MCU芯片的输入端相连接，MCU芯片的输出端与电流输出控制模块的输入端相连接，电流输出控制模块的输出端与光耦继电器（RLYI）的输入端相连接，光耦继电器（RLYI）的输出端与信号输出端口相连接；
还包括电源（VCC33）、微处理MCU保护电阻（R1）及光耦输出负载（R2），光耦（U1）输出端的正极与电源（VCC33）相连接，光耦（U1）输出端的负极与微处理MCU保护电阻（R1）的一端及光耦输出负载（R2）的一端相连接，光耦输出负载（R2）的另一端接地，微处理MCU保护电阻（R1）的另一端与MCU芯片的输入端相连接；
还包括电源滤波电容（C1），其中，电源滤波电容（C1）的一端与电源（VCC33）相连接，电源滤波电容（C1）的另一端接地；
所述电流输出控制模块包括高压源（VCC）、匹配阻抗（R4）、下拉电阻（R5）及MOS管（Q1），其中，MUC芯片的输出端与匹配阻抗（R4）的一端相连接，匹配阻抗（R4）的另一端与下拉电阻（R5）的一端及MOS管（Q1）的栅极相连接，MOS管（Q1）的源极及下拉电阻（R5）的另一端均接地，MOS管（Q1）的漏极与光耦继电器（RLYI）输入端的负极相连接，光耦继电器（RLYI）输入端的正极与高压源（VCC）相连接，光耦继电器（RLYI）输出端的正极与恒流源输出模块（W）的输出端相连接。
2.根据权利要求1所述的模拟量信号输出断线检测电路，其特征在于，所述光耦（U1）输入端的正极与负极之间连接有钳位二极管（D1）。
3.根据权利要求1所述的模拟量信号输出断线检测电路，其特征在于，MOS管（Q1）的漏极与光耦继电器（RLYI）输入端的负极通过限流电阻（R3）相连接。
4.根据权利要求1所述的模拟量信号输出断线检测电路，其特征在于，还包括输出电流保护TVS管（Z2），其中，光耦继电器（RLYI）输出端的正极与输出电流保护TVS管（Z2）的一端相连接，输出电流保护TVS管（Z2）的另一端接地。
5.根据权利要求1所述的模拟量信号输出断线检测电路，其特征在于，光耦继电器（RLYI）的输出端连接有端口保护模块。
6.根据权利要求5所述的模拟量信号输出断线检测电路，其特征在于，所述端口保护模块包括输出回路可恢复保险丝（F1）以及输出通道保护器件（Z1），其中，输出回路可恢复保险丝（F1）的一端与光耦继电器（RLYI）的输出端相连接，输出回路可恢复保险丝（F1）的另一端经输出通道保护器件（Z1）后接地。
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