CN216486127U - 引脚信号监控电路及故障检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种引脚信号监控电路，所述引脚信号监控电路包括：第一连接部，所述第一连接部用于传输信号，所述第一连接部与所述接口上的各个所述引脚连接；第一开关，所述第一开关的第一输入/输出端与其中一个所述引脚连接；和第一比较器，所述第一比较器包括第一比较单元，所述第一比较单元的一个输入端与所述第一开关的第二输入/输出端连接，所述第一比较单元的另一个输入端接入第一配置电压；所述第一开关控制所述第一输入/输出端和所述第二输入/输出端是否连通。相对于现有技术，本实用新型只需设置一个电压检测线路即可对诊断座的多个引脚实现电压检测功能，使故障检测设备的整体电路结构简单、生产成本低。

Description

引脚信号监控电路及故障检测设备

技术领域

本实用新型涉及引脚监控技术领域，尤其是涉及一种引脚信号监控电路，以及一种故障检测设备。

背景技术

车载自动诊断系统(On Board Diagnostics，以下简称为OBD)是用于监控汽车是否产生故障或尾气超标的检测系统，OBD的监控对象是传感器、执行器以及ECU(电控单元)本身，通过实时监测与排放相关的部件的工作信号，来判断汽车尾气排放是否超标，如果某些信号发生异常变化而出现排放超标的现象，OBD系统的ECU会判断这一信号相关的部件或电路出现故障，点亮故障指示灯并储存对应故障信息。在进行检修时，OBD系统通常通过OBD诊断座的16针引脚以电信号的方式与一故障检测设备交流，故障检测设备在诊断中需要一引脚检测线路对所述OBD诊断座的引脚的输入电压进行检测。通常一个引脚检测线路只能对一个引脚进行电压检测，而在OBD诊断座的引脚中，除3个电源引脚外的13个引脚都需要进行电压检测，那么对应13个引脚就需要设置13个引脚检测线路，这将导致故障检测设备的整体电路线路冗杂，生产成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种引脚信号监控电路及故障检测设备，其结构设计巧妙，能够通过一个引脚监控电路对交通工具故障诊断座的多个引脚进行电压配置。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种引脚信号监控电路，所述引脚信号监控电路连接在控制单元和接口之间，所述接口包括多个引脚，包括：第一连接部，所述第一连接部用于传输信号，所述第一连接部与所述接口上的各个所述引脚连接；第一开关，所述第一开关的第一输入/输出端与其中一个所述引脚连接；和第一比较器，所述第一比较器包括第一比较单元，所述第一比较单元的一个输入端与所述第一开关的第二输入/输出端连接，所述第一比较单元的另一个输入端接入第一配置电压；所述第一开关控制所述第一输入/输出端和所述第二输入/输出端是否连通。

相对于现有技术，本实用新型提供一种引脚信号监控电路可以对交通工具故障诊断座的任意一个引脚进行电压检测，通过将故障诊断座上的各个引脚和第一连接部互相连通，使引脚各自连接的引脚信号监控电路中的功能电路可以电连接到其他引脚上，实现引脚功能的互通。由此，在引脚信号监控电路中只需设置一个引脚检测线路即可对诊断座的多个引脚实现电压检测功能，使故障检测设备的整体电路结构简单、生产成本低。

进一步地，还包括第二连接部，所述第二连接部用于传输信号，所述第二连接部与所述接口上的各个所述引脚连接；所述第一开关还控制所述第二连接部与所述第一比较器之间的信号传输通断状态。

进一步地，所述第一比较器包括第二比较单元，所述第二比较单元的一个输入端用于接收控制信号，所述第二比较单元的另一个输入端接入第二配置电压；所述引脚信号监控电路还包括：第二开关，所述第二开关的受控端与所述第二比较单元的输出端连接，所述第二开关的第三输入/输出端与所述第一开关的第二输入/输出端连接，所述第二开关还接入所述第一配置电压；所述第二比较单元用于控制所述第二开关在导通或断开的状态间切换；所述第二开关在导通或断开时，所述第二开关将所述第一配置电压输出至所述第一开关。

进一步地，还包括第一二极管，所述第一二极管连接于所述第二开关的第三输入/输出端与所述第一开关的第二输入/输出端之间。

进一步地，还包括第二比较器，所述第二比较器的其中一个输入端与所述第一开关的所述第二输入/输出端连接，所述第一开关的第四输入/输出端还与另一个所述引脚连接，所述第二比较器的另一个输入端与所述第一开关的第五输入/输出端连接，所述第一开关还控制所述第四输入/输出端和所述第五输入/输出端是否连通。

进一步地，还包括第三开关，所述第三开关连接在所述第一开关的所述第二输入/输出端和所述第二比较器的其中一个输入端之间，所述第三开关控制信号是否在所述第二输入/输出端和所述第二比较器的其中一个输入端之间传输；和/或第四开关，所述第四开关连接在所述第一开关的所述第五输入/输出端和所述第二比较器的另一个输入端之间，所述第四开关控制信号是否在所述第五输入/输出端和所述第二比较器的另一个输入端之间传输。

进一步地，还包括第三比较器，所述第三比较器包括第三比较单元；所述第三比较单元的其中一个输入端中用于接收第一比较电压，所述第三比较单元的另一个输入端用于接收第一控制电压；和第五开关，所述第五开关的受控端与所述第三比较单元的输出端连接，所述第五开关的输入/输出端与其中一个所述引脚连接，所述第五开关还接入第二配置电压；所述第三比较单元用于控制所述第五开关在导通或断开的状态间切换；所述第五开关在导通或断开时，所述第五开关将所述第二配置电压输出至与所述第五开关连接的所述引脚。

进一步地，还包括所述第三比较器包括第四比较单元，所述第四比较单元的其中一个输入端用于接收所述第一比较电压，所述第四比较单元的另一个输入端用于接收所述第一控制电压；所述引脚信号监控电路包括：第六开关，所述第六开关的受控端与所述第四比较单元的输出端连接，所述第六开关的输入/输出端与另一个所述引脚连接，所述第六开关还接入第二配置电压；所述第四比较单元用于控制所述第六开关在导通或断开的状态间切换；所述第六开关在导通或断开时，所述第六开关将所述第二配置电压输出至与所述第六开关连接的所述引脚。

进一步地，还包括第二二极管；所述第二二极管连接于所述第五开关的输入/输出端和与所述第五开关连接的所述引脚之间，所述第二二极管的阳极与所述第五开关的输入/输出端连接；和/或所述引脚信号处理包括第三二极管；所述第三二极管连接于所述第六开关的输入/输出端和与所述第六开关连接的所述引脚之间，所述第三二极管的阴极与所述第六开关的输入/输出端连接，所述第二配置电压接入所述第三二极管的阳极。

基于同一实用新型构思，本实用新型还提供一种故障检测设备，其特征在于，包括：接口，所述接口包括多个引脚；和引脚信号监控电路，所述引脚信号监控电路与接口连接。

附图说明

图1为本实用新型的故障检测设备的结构示意图。

图2为实施例中第一比较器U1的一个示例性电路图。

图3为实施例中第二比较器U2的一个示例性电路图。

图4为实施例中第三比较器U3的一个示例性电路图。

下面结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细的描述。

具体实施方式

请参阅图1，其为本实用新型的故障检测设备的结构示意图。该故障检测设备包括接口 10、包括引脚信号监控电路20的诊断电路以及控制单元30，其中接口10包括多个与交通工具故障诊断座的引脚对接的引脚，交通工具包括如飞机、火车、汽车等具有故障诊断座的交通工具；控制单元30控制引脚信号监控电路20实现对接口10的任意引脚的电压检测和电压配置，控制单元30包括但不限于MCU、MPU、DPU、CPU等中的一种或任意多种的组合。

具体地，引脚开关电路20包括第一引脚开关S1、第一开关K1和第一比较器U1，其中第一开关K1控制单元30的信号控制其第一输入/输出端和第二输入/输出端是否连通，第一开关K1的第一输入/输出端与接口10的一个引脚电连接；第一比较器U1包括第一比较单元，该第一比较单元的输入端接入一第一配置电压V₁，另一输入端与第一开关K1的第二输入/输出端电连接。请参阅图2，其为第一比较器U1的一个示例性电路图，第一比较器U1中的第一比较单元的两个输入端分别为IN1-端口、IN1+端口，IN1-端口为反相输入端，IN1+端口为正相输入端，输出端为OUT1端口。在具体实施中，第一开关K可选用为双路继电器或两个继电器的组合。

由此，引脚信号监控电路20可以检测接口10的引脚的输出电压的相对高低状态。在进行电压检测时，控制单元30使第一开关K1的第一输入/输出端和第二输入/输出端导通，从而使接口10的引脚的输出电压经由第一开关K1进入第一比较器U1的第一比较单元，第一比较器U1的第一比较单元对接口10的引脚的输出电压与第一配置电压V₁进行比较后，将比较结果电压传输至控制单元30，该比较结果电压指示接口10的引脚的输出电压相对于第一配置电压V₁的高低状态。

进一步，第一比较器U1还包括第二比较单元，该第二比较单元的一输入端接入第二配置电压V₂，另一输入端接入控制单元30的控制信号。如图2所示，第一比较器U1中的第二比较单元的两个输入端分别为IN2-端口、IN2+端口，IN2-端口为反相输入端，IN2+端口为正相输入端，输出端为OUT2端口。引脚信号监控电路20还包括第二开关Q1和第一二极管D1，第二开关Q1的受控端与第二比较单元的输出端电连接从而第二比较单元可控制第二开关Q1在导通或断开的状态间切换，第二开关Q1还接入第一配置电压V₁。第一二极管 D1连接于第二开关Q1的第三输入/输出端与第一开关K1的第二输入/输出端之间，第一二极管D1的阳极与第二开关Q1的第三输入/输出端电连接，第一二极管D1的阴极与第一开关K1的第二输入/输出端电连接。在具体实施中，第二开关Q1可以选用为三极管开关或mos 开关等可受控制的电子开关元件。

由此，引脚信号监控电路20可以对接口10的引脚进行第一配置电压V₁的配置。在进行电压配置时，第一比较器U1的第二比较单元对第二配置电压V₂和控制单元30的控制信号进行比较，同时控制单元30使第一开关K1导通，当第一比较器U1的第二比较单元控制第二开关Q1导通或断开时，第二开关Q1将第一配置电压V₁经由第二开关Q1、第一二极管D1输出至第一开关K1，从而由第一开关K1输出至接口10的引脚。

进一步，第一开关K1的第四输入/输出端还与接口10的另一个引脚电连接。引脚信号监控电路20还包括第三开关Q2、第四开关Q3、第二比较器U2和与控制单元电连接的复用器M1，第三开关Q2由控制单元30控制，第三开关Q2与第一开关K1的第二输入/输出端电连接。第四开关Q3由控制单元30控制，第四开关Q3的与第一开关K1的第五输入/输出端电连接。第二比较器U2的其中一个输入端通过第三开关Q2与第一开关K1的第二输入/ 输出端电连接，第二比较器U2的另一个输入端通过第四开关Q3与第一开关K1的第五输入 /输出端电连接，第二比较器U2的输出端通过复用器M1与控制单元30电连接。请参阅图3，其为第二比较器U2的一个示例性电路图，第二比较器U2的两个输入端分别为IN1-端口、 IN1+端口，IN1-端口为反相输入端，IN1+端口为正相输入端，输出端为OUT1端口。在具体实施中，第三开关Q2、第四开关Q3可以选用为三极管开关或mos开关等可受控制的电子开关元件。

由此，引脚信号监控电路20可以检测接口10的两个引脚的输出电压之间的大小关系。在进行电压检测时，控制单元30使第一开关K1、第三开关Q2和第四开关Q3导通，从而使接口10的两个引脚的输出电压经由第一开关K1、第三开关Q2和第四开关Q3进入第二比较器U2，第二比较器U2对接口10的两个引脚的输出电压进行比较后，将比较结果电压通过复用器M1传输至控制单元30，该比较结果电压指示接口10的两个引脚的输出电压之间的大小关系。

进一步，引脚信号监控电路20还包括第三比较器U3、第五开关Q4和第二二极管D2。其中，第三比较器U3包括第三比较单元U31，第三比较单元U31的一输入端接入一第一比较电压V_r1，另一输入端接入控制单元30通过复用器M1发出的第一控制信号V_30a。如图4 所示，第三比较器U3中的第三比较单元U31的两个输入端分别为IN2-端口、IN2+端口，IN2- 端口为反相输入端，IN2+端口为正相输入端，输出端为OUT2端口。第五开关Q4的受控端与第三比较单元U31的输出端电连接从而第三比较单元可控制第五开关在导通或断开的状态间切换，第五开关Q4还接入第二配置电压V₂。第二二极管D2的阳极与第五开关Q4的输入/输出端电连接，第二二极管D2的阴极通过第一开关K1与接口的一个引脚电连接。在具体实施中，第五开关Q4可以选用为三极管开关或mos开关等可受控制的电子开关元件。

由此，引脚信号监控电路20可以对接口10中的引脚进行第二配置电压V₂的电压配置。在进行电压配置时，第三比较器U3的第三比较单元U31对第一比较电压V_r1和第一控制信号V_30a进行比较，输出的比较结果电压控制第五开关Q4在导通或断开的状态间切换，对于第五开关Q4控制第二配置电压V₂的输出，本实施例提供两种控制方式，其中控制方式一是第五开关Q4导通时，第二配置电压V₂输出至通过第一开关K1、第二二极管D2与第五开关Q4连接的接口10的引脚上；控制方式二是第五开关Q4导通时，第二配置电压V₂通过第五开关Q4进入地线，当第五开关Q4断开时，第二配置电压V₂输出至通过第一开关K1、第二二极管D2与第五开关Q4连接的接口10的引脚上。

进一步，第三比较器U3还包括第四比较单元U32，第四比较单元U32的一输入端接入第一比较电压V_r1，另一输入端接入第一控制信号V_30a，第四比较单元U32接入第一比较电压V_r1和第一控制信号V_30a的正反相输入端与第三比较单元U31的正反相输入端相反。如图 4所示，第三比较器U3中的第四比较单元U32的两个输入端分别为IN1-端口、IN1+端口， IN1-端口为反相输入端，IN1+端口为正相输入端，输出端为OUT1端口。引脚信号监控电路 20还包括第六开关Q5和第三二极管D3，第三二极管D3的阳极接入第二配置电压V₂，第三二极管D3的阳极还通过第一开关K1与接口10的引脚电连接。第六开关Q5的受控端与第四比较单元U32的输出端连接从而第四比较单元可控制第六开关在导通或断开的状态间切换，第六开关Q5的输入/输出端与第三二极管D3的阴极电连接，通过第三二极管D3接入第二配置电压V₂，还通过第三二极管D3与接口10的引脚电连接。在具体实施中，第六开关Q5可以选用为三极管开关或mos开关等可受控制的电子开关元件。

由此，引脚信号监控电路20可以对接口10中的引脚进行第二配置电压V₂的电压配置。在进行电压配置时，第三比较器U3的第四比较单元U32对第一比较电压V_r1和第一控制信号V_30a进行比较，输出的比较结果电压控制第六开关Q5在导通或断开的状态间切换，对于第六开关Q5控制第二配置电压V₂的输出，本实施例提供两种控制方式，其中控制方式一是第六开关Q5导通时，第二配置电压V₂输出至通过第一开关K1、第三二极管D3与第六开关Q5连接的接口10的引脚上；控制方式二是第六开关Q5导通时，第二配置电压V₂通过第六开关Q5进入地线，当第六开关Q5断开时，第二配置电压V₂输出至通过第一开关K1、第三二极管D3与第六开关Q5连接的接口10的引脚上。当第三比较单元U31和第四比较单元U32同时工作时，第三比较单元U31和第四比较单元U32将输出不同的比较结果电压，从而使与第五开关Q4和第六开关Q5连接的两个引脚仅有一个可接收第二配置电压V₂。

进一步，引脚信号监控电路20还包括一第一连接部L1、一第二连接部L2、多个第一引脚开关S1和多个第二引脚开关S2。其中，第一连接部L1和第二连接部L2为传输信号的公共通道，第一连接部L1通过一第一引脚开关S1与接口10的任意一个需要进行电压检测和配置的引脚电连接，第二连接部L2通过一第二引脚开关S2与接口10的任意一个需要进行电压检测和配置的引脚电连接。在具体实施中，第一引脚开关S1、第二引脚开关S2可以选用为光耦开关等可受控制的电子开关元件。

由此，当控制单元30控制任意两个引脚分别连接的第一引脚开关S1闭合时，该两个引脚可通过第一连接部L1连通；当控制单元30控制任意两个分别连接的第二引脚开关S2闭合后，该两个引脚可通过第二连接部L2连通。当需要进行电压检测或配置的接口10的引脚通过第一连接部L1或第二连接部L2与连接第一开关K1的引脚连通后，可对该接口10的引脚进行电压检测或配置。

在与第一开关K1连接的两个引脚中，任意一个引脚还均分别与第一引脚开关S1和第二引脚开关S2连接。当这两个引脚中的任意一个引脚所连接的第一引脚开关S1和第二引脚开关S2均被导通时，则第一连接部L1上的电信号可以通过第一引脚开关S1、与第一引脚开关S1连接的引脚传输至第一开关K1，和第二连接部L2上的电信号可以通过第二引脚开关S2、与第二引脚开关S2连接的引脚传输至第一开关K1。又由于第一连接部L1还通过其他多个第一引脚开关S1与其他的引脚连接，第二连接部L2还通过其他多个第二引脚开关 S2与其他的引脚连接，则所有引脚都可以通过与其连接的第一引脚开关S1、第一连接部L1 连接至第一开关K1，或者所有引脚都可以通过与其连接的第二引脚开关S2、第二连接部L2 连接至第一开关K1。因此，只要将与第一开关K1连接的任意一个引脚所连接的第一引脚开关S1和第二引脚开关S2导通，则本实用新型实施例的引脚信号监控电路20可以对所有引脚的进行电压检测，或者向这些引脚输出电压。

实际上，本实施例中的复用器M1是在控制单元30引脚不足时，为控制单元30提供拓展引脚，以与引脚控制电路20中的其他元件之间进行电信号传输，复用器M1所接收或发送给引脚控制电路20中的元件的电信号可以直接由控制单元30进行接收或发送。

相对于现有技术，本实用新型的故障检测设备使接口10的任意一引脚均可与电连接第一开关K1的引脚连通，从而接口10的任意引脚可进行电压检测或配置，由此引脚信号监控电路20中只需设置一个电压检测或配置线路便可以对与接口10任意引脚所对接的交通工具故障诊断座的引脚进行电压的检测或配置。进一步，本实用新型的故障检测设备可以对交通工具故障诊断座的任意的一个引脚的输出电压的高低状态进行检测；可以对交通工具故障诊断座的任意两个引脚的输出电压的高低关系进行检测；可以对交通工具故障诊断座的任意一个引脚进行电压配置；还可以对交通工具故障诊断座的其中任意两个引脚择一地进行电压配置。

本实用新型并不局限于上述实施方式，如果对本实用新型的各种改动或变形不脱离本实用新型的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变形。

Claims (10)

1.一种引脚信号监控电路，所述引脚信号监控电路连接在控制单元和接口之间，所述接口包括多个引脚，其特征在于，包括：

第一连接部，所述第一连接部用于传输信号，所述第一连接部与所述接口上的各个所述引脚连接；

第一开关，所述第一开关的第一输入/输出端与其中一个所述引脚连接；和

第一比较器，所述第一比较器包括第一比较单元，所述第一比较单元的一个输入端与所述第一开关的第二输入/输出端连接，所述第一比较单元的另一个输入端接入第一配置电压；所述第一开关控制所述第一输入/输出端和所述第二输入/输出端是否连通。

2.根据权利要求1所述的引脚信号监控电路，其特征在于，还包括：第二连接部，所述第二连接部用于传输信号，所述第二连接部与所述接口上的各个所述引脚连接；所述第一开关还控制所述第二连接部与所述第一比较器之间的信号传输通断状态。

3.根据权利要求1所述的引脚信号监控电路，其特征在于，所述第一比较器包括第二比较单元，所述第二比较单元的一个输入端用于接收控制信号，所述第二比较单元的另一个输入端接入第二配置电压；

所述引脚信号监控电路还包括：第二开关，所述第二开关的受控端与所述第二比较单元的输出端连接，所述第二开关的第三输入/输出端与所述第一开关的第二输入/输出端连接，所述第二开关还接入所述第一配置电压；

所述第二比较单元用于控制所述第二开关在导通或断开的状态间切换；所述第二开关在导通或断开时，所述第二开关将所述第一配置电压输出至所述第一开关。

4.根据权利要求3所述的引脚信号监控电路，其特征在于，还包括第一二极管，所述第一二极管连接于所述第二开关的第三输入/输出端与所述第一开关的第二输入/输出端之间。

5.根据权利要求2所述的引脚信号监控电路，其特征在于，还包括：第二比较器，所述第二比较器的其中一个输入端与所述第一开关的所述第二输入/输出端连接，所述第一开关的第四输入/输出端还与另一个所述引脚连接，所述第二比较器的另一个输入端与所述第一开关的第五输入/输出端连接，所述第一开关还控制所述第四输入/输出端和所述第五输入/输出端是否连通。

6.根据权利要求5所述的引脚信号监控电路，其特征在于，还包括：

第三开关，所述第三开关连接在所述第一开关的所述第二输入/输出端和所述第二比较器的其中一个输入端之间，所述第三开关控制信号是否在所述第二输入/输出端和所述第二比较器的其中一个输入端之间传输；和/或

第四开关，所述第四开关连接在所述第一开关的所述第五输入/输出端和所述第二比较器的另一个输入端之间，所述第四开关控制信号是否在所述第五输入/输出端和所述第二比较器的另一个输入端之间传输。

7.根据权利要求1所述的引脚信号监控电路，其特征在于，还包括：

第三比较器，所述第三比较器包括第三比较单元；所述第三比较单元的其中一个输入端中用于接收第一比较电压，所述第三比较单元的另一个输入端用于接收第一控制电压；和

第五开关，所述第五开关的受控端与所述第三比较单元的输出端连接，所述第五开关的输入/输出端与其中一个所述引脚连接，所述第五开关还接入第二配置电压；

所述第三比较单元用于控制所述第五开关在导通或断开的状态间切换；所述第五开关在导通或断开时，所述第五开关将所述第二配置电压输出至与所述第五开关连接的所述引脚。

8.根据权利要求7所述的引脚信号监控电路，其特征在于，所述第三比较器包括第四比较单元，所述第四比较单元的其中一个输入端用于接收所述第一比较电压，所述第四比较单元的另一个输入端用于接收所述第一控制电压；

所述引脚信号监控电路包括：第六开关，所述第六开关的受控端与所述第四比较单元的输出端连接，所述第六开关的输入/输出端与另一个所述引脚连接，所述第六开关还接入第二配置电压；

所述第四比较单元用于控制所述第六开关在导通或断开的状态间切换；所述第六开关在导通或断开时，所述第六开关将所述第二配置电压输出至与所述第六开关连接的所述引脚。

9.根据权利要求8所述的引脚信号监控电路，其特征在于，还包括第二二极管；所述第二二极管连接于所述第五开关的输入/输出端和与所述第五开关连接的所述引脚之间，所述第二二极管的阳极与所述第五开关的输入/输出端连接；

和/或所述引脚信号处理包括第三二极管；所述第三二极管连接于所述第六开关的输入/输出端和与所述第六开关连接的所述引脚之间，所述第三二极管的阴极与所述第六开关的输入/输出端连接，所述第二配置电压接入所述第三二极管的阳极。

10.一种故障检测设备，其特征在于，包括：

接口，所述接口包括多个引脚；和

引脚信号监控电路，所述引脚信号监控电路为如权利要求1-9中任一项所述的引脚信号监控电路，所述引脚信号监控电路与接口连接。

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