[发明专利]光电隔离型超量通道电压信号在线检测诊断装置及其方法

权利要求书

1.一种光电隔离型超量通道电压信号在线检测诊断装置，包括外部信号输入接口(1)、信号调理电路(2)、超量通道切换分级控制电路(100)、第一信号隔离电路(5)、A/D信号采集通道(13)、8255I/O扩展板(7)、第二信号隔离电路(6)、自检信号发生电路(3)、总线、计算机(8)以及电子盘(12)，其特征在于：所述外部信号经过输入接口(1)连接至信号调理电路(2)的输入端，信号调理电路(2)的输出端与超量通道切换分级控制电路(100)相连，由所述信号调理电路(2)输出的信号经过超量通道切换分级控制电路(100)后输入至第一信号隔离电路(5)，经过隔离后的信号通过A/D采样通道(13)由总线送入计算机(8)；所述计算机(8)通过总线连接8255I/O扩展板(7)，所述8255I/O扩展板(7)通过第二信号隔离电路(6)连接到所述超量通道切换分级控制电路(100)的输入端，所述自检信号发生电路(3)的输入端直接由8255I/O扩展板(7)的I/O口控制，所述自检信号发生电路(3)的输出端连接至所述超量通道切换分级控制电路(100)，所述计算机(8)通过8255I/O扩展板(7)的控制信号控制自检信号发生电路(3)以产生自检信号实现自检测试，以及控制超量通道切换分级控制电路(100)的动态切换实现信号采集通道的切换。

2.根据权利要求1所述的光电隔离型超量通道电压信号在线检测诊断装置，其特征在于：所述超量通道切换分级控制电路(100)由N组通道分级切换控制电路(4)组成，其中N≥1，N取正整数；所述通道分级切换控制电路(4)由两级多路模拟开关进行分级控制，其中第一级多路模拟选择开关(91)由第一至第十六模拟开关组成，所述通道分级切换控制电路(4)中的第二级多路模拟选择开关由第十七模拟开关组成；所述第一级多路模拟选择开关(91)的第一至第十六模拟开关的输出端分别连接至所述第十七模拟开关的十六路输入端；所述第十七模拟开关(17)的输出端连接至第一信号隔离电路(5)上。

3.根据权利要求2所述的光电隔离型超量通道电压信号在线检测诊断装置，其特征在于：所述第一至第十六模拟开关以及第十七模拟开关(17)是十六选一模拟开关；

4.根据权利要求1所述的光电隔离型超量通道电压信号在线检测诊断装置，其特征在于：所述第二信号隔离电路(6)由N组控制码扩展光电隔离电路(92)组成，其中N≥1，N取正整数。

5.根据权利要求4所述的光电隔离型超量通道电压信号在线检测诊断装置，其特征在于：所述控制码扩展光电隔离电路(92)由数据缓冲电路(22)、4-16路译码电路(23)、反相驱动电路(24)和数字光电隔离电路(25)组成；所述数据缓冲电路(22)和4-16路译码电路(23)分别连接到反相驱动电路(24)上，所述反相驱动电路(24)与所述数字光电隔离电路(25)连接。

6.根据权利要求5所述的光电隔离型超量通道电压信号在线检测诊断装置，其特征在于：所述数据缓冲电路(22)采用74HC244实现。

7.根据权利要求5所述的光电隔离型超量通道电压信号在线检测诊断装置，其特征在于：所述数字光电隔离电路(25)采用6片TLP521-4L实现。

8.根据权利要求5所述的光电隔离型超量通道电压信号在线检测诊断装置，其特征在于：所述反相驱动电路(24)采用74LS07实现；所述4-16路译码电路(23)采用74HC154实现。

9.根据权利要求1、2、3或4所述的光电隔离型超量通道电压信号在线检测诊断装置，其特征在于：所述计算机(8)是PC104嵌入式计算机，所述总线是PC104总线。

10.一种基于权利要求1所述装置的在线检测诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)外部信号输入接口(1)将待测设备的被检测信号引入至调理电路(2)，所述信号调理电路(2)经过对被检测信号的限幅、滤波处理后将信号输入至超量通道切换分级控制电路(100)；

2)所述超量通道切换分级控制电路(100)采用两级多路模拟开关分级控制电路进行分级控制，所述两级多路模拟开关分级控制电路共N组，每组通道分级切换控制电路实现对256路通道信号的动态同步隔离测试，使检测通道扩展成256×N路，以实现超量通道的信号采集，其中N≥1，N取正整数；

3)所述超量通道切换分级控制电路(100)的输出信号输入至第一信号隔离电路(5)，通过第一信号隔离电路(5)的电压跟随器、模拟光耦隔离电路处理以实现信号隔离，经过隔离后的信号送入A/D采样通道(13)，然后经过总线送入计算机(8)处理以实现信号的采集；

4)计算机(8)通过8255I/O扩展板(7)的控制信号控制自检信号发生电路(3)以产生自检激励信号，用来测试信号采集通道是否可靠；在进行自检时，自检激励信号通过超量通道切换分级控制电路(100)通道选择接入，同时外部测试信号输入通道被断开；控制自检信号发生电路(3)和超量通道切换分级控制电路(100)的所有控制信号都来自8255I/O扩展板(7)，其中控制超量通道切换分级控制电路(100)的控制信号经过第二信号隔离电路(6)的数字光耦隔离。