CN203909234U - 一种开关量自检电路系统 - Google Patents

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王志勇
张洪彬
赵龙飞
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Abstract

一种开关量自检电路系统,其特征在于包括自检电路模块、采集调理保护模块和微控制器,开关量信号输入采集调理保护电路模块的信号输入端,采集调理保护电路模块的输出端接微控制器的信号输入输出端,微控制器的信号输入输出端连接自检电路模块的信号输入输出端,自检电路模块的信号输出端接采集调理保护模块的信号输入端,本实用新型开关量自检电路系统中依靠电路本身完成开关量故障的诊断,实现开关量自检、诊断和隔离,快速定位故障,提高可测试性,缩短维修时间。

Description

一种开关量自检电路系统
技术领域
本实用新型涉及一种监测系统,特别是涉及一种应用于电路系统的监测系统。
背景技术
随着电子设备应用越来越复杂,开关量采集电路在电子系统中应用非常广泛,传统的开关量采集电路多用光耦电路实现,复杂的系统中一旦设备出现开关量采集故障,故障定位、检测,维修的工作会非常复杂。
因此急需一种能够依靠电路本身完成开关量故障的诊断、实现开关量自检,诊断和隔离,定位故障,使客户以智能,便捷地方式从复杂的电路中进行快速定位,并获取故障信息,以提高工作效率,降低故障定位和缩短维修时间,提高电子设备的可用性的开关量监测系统。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种开关量自检电路系统,用于解决上述技术问题。
一种开关量自检电路系统,包括自检电路模块、采集调理保护模块和微控制器,开关量信号输入采集调理保护电路模块的信号输入端,采集调理保护电路模块的输出端接微控制器的信号输入输出端,微控制器的信号输入输出端连接自检电路模块的信号输入输出端,自检电路模块的信号输出端接采集调理保护模块的信号输入端。
所述自检电路模块包括智能芯片、第一光耦、第一二极管、电阻R5~R9、第二电容、第三电容;采集调理保护模块包括第二二极管、电阻R1~R4、第一电容;所述智能芯片的第一引脚、第十引脚、第十一引脚、第十二引脚、第十五引脚、第十九引脚、第二十引脚接+24V电源,智能芯片的第一引脚、第十引脚串联第二电容后接地;智能芯片的第二引脚、第六引脚接地,智能芯片的第三引脚串联电阻后接地,智能芯片的第四引脚、第八引脚接微控制器的第四引脚,智能芯片的第五引脚、第七引脚、第九引脚接微控制器的第三引脚,智能芯片的第十三引脚、第十四引脚、第十七引脚、第十八引脚彼此相连接;
所述第一光耦的第一端子和第二端子之间并联有第三电容,电阻与第三电容并联,第一光耦的第二端子接+24V电源,第一光耦的第一端子串联电阻后接入智能芯片的第十七引脚,第一光耦的第四端子接电源VCC1,第一光耦的第三端子接电阻R7后接地,第一光耦的第三端子串联电阻R8后接微控制器的第二引脚;
所述第二光耦的第一端子和第二端子之间并联有第一电容,电阻与第一电容并联,第二光耦的第二端子接地,第二光耦的第一端子串联电阻后接入第一二极管和第二二极管的负极,第一二极管的正极接智能芯片的第十三引脚,第二二极管的正极为开关量输入端,第二光耦的第四端子接电源VCC1,第二光耦的第三端子接电阻R3后接地,第二光耦的第三端子串联电阻后接微控制器的第一引脚。
所述微控制器MCU所型号为SAK-XC164CS-32F40F,述智能芯片采用智能MOS芯片BTS716,所述第一光耦和第二光耦型号为TLP521,所述第一二极管和第二二极管型号为1N4007。
本实用新型的有益效果是开关自检电路模块依靠电路本身完成开关量故障的诊断,实现开关量自检、诊断和隔离,快速定位故障,提高可测试性,缩短维修时间。
下面结合附图对本实用新型的开关量自检电路系统作进一步说明。
附图说明
图1为本实用新型开关量自检电路系统的结构框图;
图2为本实用新型开关量自检电路系统的电路原理示意图。
具体实施方式
如图1所示,本实用新型开关量自检电路系统包括自检电路模块A、采集调理保护模块B和微控制器MCU,开关量信号输入采集调理保护电路模块B的信号输入端,采集调理保护电路模块B的输出端接微控制器MCU的信号输入输出端,微控制器MCU的信号输入输出端连接自检电路模块A的信号输入输出端,自检电路模块A的信号输出端接采集调理保护模块B的信号输入端。
所述自检电路模块A包括智能芯片N1、第一光耦A1、第一二极管V1、电阻R5~R9、第二电容C2、第三电容C3;采集调理保护模块B包括第二二极管V2、电阻R1~R4、第一电容C1;所述智能芯片N1的第一引脚1、第十引脚10、第十一引脚11、第十二引脚12、第十五引脚15、第十九引脚19、第二十引脚20接+24V电源,智能芯片N1的第一引脚1、第十引脚10串联第二电容C2后接地;智能芯片N1的第二引脚2、第六引脚6接地,智能芯片N1的第三引脚3串联电阻R9后接地,智能芯片N1的第四引脚4、第八引脚8接微控制器MCU的第四引脚IO4,智能芯片N1的第五引脚5、第七引脚7、第九引脚9接微控制器MCU的第三引脚IO3,智能芯片N1的第十三引脚13、第十四引脚14、第十七引脚17、第十八引脚18彼此相连接;
所述第一光耦A1的第一端子A1-1和第二端子A1-2之间并联有第三电容C3,电阻R6与第三电容C3并联,第一光耦A1的第二端子A1-2接+24V电源,第一光耦A1的第一端子A1-1串联电阻R5后接入智能芯片N1的第十七引脚17,第一光耦A1的第四端子A1-4接电源VCC1,第一光耦A1的第三端子A1-3接电阻R7后接地,第一光耦A1的第三端子A1-3串联电阻R8后接微控制器MCU的第二引脚IO2;
所述第二光耦A2的第一端子A2-1和第二端子A2-2之间并联有第一电容C1,电阻R2与第一电容C1并联,第二光耦A2的第二端子A2-2接地,第二光耦A2的第一端子A2-1串联电阻R1后接入第一二极管V1和第二二极管V2的负极,第一二极管V1的正极接智能芯片N1的第十三引脚13,第二二极管V2的正极为开关量输入端,第二光耦A2的第四端子A2-4接电源VCC1,第二光耦A2的第三端子A2-3接电阻R3后接地,第二光耦A2的第三端子A2-3串联电阻R4后接微控制器MCU的第一引脚IO1。
上述实施例中还包括第n二极管Vn、第n+1二极管Vn+1、电阻Rn~Rn+3、电容Cn、第n光耦An;所述第n电容Cn并联在第n光耦An的第一端子An-1和第二端子An-2之间,电阻Rn+1与第n电容Cn并联,第n光耦An的第一端子An-1串联电阻Rn后接入第n二极管Vn的负极,第n+1二极管Vn+1的负极接第n二极管Vn的负极,第n+1二极管Vn+1的正极接智能芯片N1的第十三引脚13,第n光耦An的第四端子An-4接电源VCC1,第n光耦An的第三端子An-3接电阻Rn+2后接地,此外第n光耦An的第三端子An-3接电阻Rn+3后接微控制器MCU的第n引脚IOn。
所述微控制器MCU型号为SAK-XC164CS-32F40F,所述智能芯片N1采用智能MOS芯片BTS716,所述第一光耦A1和第二光耦A2型号为TLP521,所述第一二极管V1和第二二极管V2型号为1N4007。
实际工作中,自检电路模块A和采集调理保护模块B分时、独立的工作,采集调理保护模块B正常工作时,自检电路模块A不工作,需要自检电路模块A工作时,采集调理保护模块B不工作。
采集调理保护模块B正常工作时,自检电路模块A不工作,即智能芯片N1的第十三、十四、十七、十八引脚输出低电平,第一二极管V1此时隔断自检电路模块A的检测输入信号,正常的开关输入信号通过第二二极管V2和限流电阻R1与第二光耦A2的第一端子相连接,第二光耦A2的第三端子与微处理器MCU的第一引脚IO1连接,当开关量输入为高电平时,第二光耦A2的第三端子输出为高电平,当开关量输入为低电平时,第二光耦A2的第三端子输出为低电平,微控制器MCU可根据第一引脚IO1的变化获得开关量输入信号;当采集调理保护模块B故障或需要检修时,控制自检电路模块A工作,开关量输入无信号,输入电路不工作,及第二二极管V2输入悬空,自检电路模块A工作时,微控制器MCU的第三引脚IO3输出高电平,智能芯片N1的第十三、十四、十七、十八引脚输出高电平,第一二极管V1输入为高电平,采集调理保护模块B正常工作时,第一二极管V1输入为高电平时,第二光耦A2的第三端子A2-3输出为高电平,第一二极管V1输入为低电平时,第二光耦A2的第三端子A2-3输出为低电平,微控制器MCU根据第一引脚IO1的变化与开关量输入信号是否一致来判断开关量输入电路是否故障,并且如果有故障微控制器MCU可以根据内部程序定位出故障位置(即开关量故障支路);
自检电路模块A依据电路本身自检其能否正常工作,自检电路模块A工作时,微控制器MCU的第三引脚IO3输出高电平,智能芯片N1的第十三、十四、十七、十八引脚输出应为高电平,第一光耦A1的第三端子A1-3输出为高电平,主控制器MCU的第二引脚IO2采集到高电平,主控制器MCU比较第二引脚IO2和第三引脚IO3的输入信号值,如果两采集信号一致则电路正常工作,如果两采集信号不一致,则自检电路异常;另外还可以根据智能芯片N1的第八引脚反馈给主控制器MCU的值来判断智能芯片N1是否正常工作,当智能芯片N1的第十三、十四、十七、十八引脚输出为高电平时,智能芯片N1的第八引脚输出应为低电平,如果此时主控制器MCU判断其第四引脚IO4采集来的信号为低电平表示自检电路正常工作,如果主控制器MCU判断其第四引脚IO4采集来的信号为高电平则表示自检电路的智能芯片N1出现故障。
上述实施例中智能芯片N1的型号为BTS716,可实现自检电路模块A最大可带载256路光耦电路同时工作,即可扩展同时检测256路开关量电路故障,满足系统及应用,在实际的应用中可根据开关量的路数具体选择不同驱动能力的供电芯片。
以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述,并非对本实用新型的范围进行限定,在不脱离本实用新型设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进,均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种开关量自检电路系统,其特征在于包括自检电路模块(A)、采集调理保护模块(B)和微控制器(MCU),开关量信号输入采集调理保护电路模块(B)的信号输入端,采集调理保护电路模块(B)的输出端接微控制器(MCU)的信号输入输出端,微控制器(MCU)的信号输入输出端连接自检电路模块(A)的信号输入输出端,自检电路模块(A)的信号输出端接采集调理保护模块(B)的信号输入端。
2.根据权利要求1所述的开关量自检电路系统,其特征在于所述自检电路模块(A)包括智能芯片(N1)、第一光耦(A1)、第一二极管(V1)、电阻R5~R9、第二电容(C2)、第三电容(C3);采集调理保护模块(B)包括第二二极管(V2)、电阻R1~R4、第一电容(C1);所述智能芯片(N1)的第一引脚(1)、第十引脚(10)、第十一引脚(11)、第十二引脚(12)、第十五引脚(15)、第十九引脚(19)、第二十引脚(20)接+24V电源,智能芯片(N1)的第一引脚(1)、第十引脚(10)串联第二电容(C2)后接地;智能芯片(N1)的第二引脚(2)、第六引脚(6)接地,智能芯片(N1)的第三引脚(3)串联电阻(R9)后接地,智能芯片(N1)的第四引脚(4)、第八引脚(8)接微控制器(MCU)的第四引脚(IO4),智能芯片(N1)的第五引脚(5)、第七引脚(7)、第九引脚(9)接微控制器(MCU)的第三引脚(IO3),智能芯片(N1)的第十三引脚(13)、第十四引脚(14)、第十七引脚(17)、第十八引脚(18)彼此相连接;
所述第一光耦(A1)的第一端子(A1-1)和第二端子(A1-2)之间并联有第三电容(C3),电阻(R6)与第三电容(C3)并联,第一光耦(A1)的第二端子(A1-2)接+24V电源,第一光耦(A1)的第一端子(A1-1)串联电阻(R5)后接入智能芯片(N1)的第十七引脚(17),第一光耦(A1)的第四端子(A1-4)接电源VCC1,第一光耦(A1)的第三端子(A1-3)接电阻R7后接地,第一光耦(A1)的第三端子(A1-3)串联电阻(R8)后接微控制器(MCU)的第二引脚(IO2);
所述第二光耦(A2)的第一端子(A2-1)和第二端子(A2-2)之间并联有第一电容(C1),电阻(R2)与第一电容(C1)并联,第二光耦(A2)的第二端子(A2-2)接地,第二光耦(A2)的第一端子(A2-1)串联电阻(R1)后接入第一二极管(V1)和第二二极管(V2)的负极,第一二极管(V1)的正极接智能芯片(N1)的第十三引脚(13),第二二极管(V2)的正极为开关量输入端,第二光耦(A2)的第四端子(A2-4)接电源VCC1,第二光耦(A2)的第三端子(A2-3)接电阻R3后接地,第二光耦(A2)的第三端子(A2-3)串联电阻(R4)后接微控制器(MCU)的第一引脚(IO1)。
3.根据权利要求2所述的开关量自检电路系统,其特征在于所述微控制器(MCU)型号为SAK-XC164CS-32F40F,所述智能芯片(N1)采用智能MOS芯片BTS716,所述第一光耦(A1)和第二光耦(A2)型号为TLP521,所述第一二极管(V1)和第二二极管(V2)型号为1N4007。
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