[实用新型]一种可诊断的多类型信号采集模块

说明书

技术领域

本实用新型属于船舶机舱自动化技术，尤其涉及一种可诊断的多类型信号采集模块。

背景技术

现代船舶发展至今，船舶监测模块的功能都已经发展到了比较成熟和全面的程度。对于种类和数量越来越多的传感器信号，需要更多的采集通道来实现船舶内的全面监测。

常用的控制信号类型包括开关量输入（无源触点）、控制执行机构的开关量输出（0-24V）、以及4-20mA传感器电流信号等。在实船应用中，这三种类型信号的采集板卡都需要有备件，但是，现有的板卡由于生产厂商的不同，往往型号是不统一的。如果三种板卡可以实现硬件统一，则可以节省备件数量，降低生产成本。为了避免配置错误而可能引起的硬件损坏，需要比单功能模块有更完善的保护电路和自诊断电路的采集模块。因此，设计多种功能的硬件统一的采集模块对于使用者来说是非常必要的。

发明内容

本实用新型是为了克服现有技术存在的上述问题而提供的一种可诊断的多类型信号采集模块，该模块对外采用CAN总线通信，除具有可同时对多类型信号进行采集的功能以外，还具有内部诊断功能，增强了电路的安全性和可诊断性，从而可减少由于型号采集不全面而产生的对船舶自身、工作人员及周边设备和环境造成伤害。

本实用新型采取的技术方案是：一种可诊断的多类型信号采集模块，其特点是，包括：电源子模块、综合输出通道控制子模块、信号采集处理子模块、外部断线及短路诊断子模块以及通讯监测子模块；所述的电源子模块包括一隔离电源和一非隔离电源；所述的隔离电源用于提供所述的通讯监测子模块的工作电源；所述的非隔离电源用于提供其他子模块的工作电源；所述的综合输出通道控制子模块包括综合供电输出控制单元和输出诊断单元；所述的综合供电输出控制单元的输出端与所述的输出诊断单元的输入端电连接，该综合供电输出控制单元并切换输出24V、0V或12V电压到外部器件；所述的信号采集处理子模块包括一双路比较采集单元、一FPGA处理单元、以及一晶振诊断单元；其中：所述的双路比较采集单元分别采集外部器件输出的模拟量和开关量信息，该双路比较采集单元与所述的FPGA处理单元双向电连接；所述的晶振诊断单元的输出端和所述综合输出通道控制子模块的输出诊断单元的输出端分别与所述的FPGA处理单元的输入端电连接；所述FPGA处理单元的输出端与所述的综合输出通道控制子模块的综合供电输出控制单元的输入端电连接；所述的通讯监测子模块与所述的FPGA处理单元双向电连接；所述的外部断线及短路诊断子模块的输入端与所述的信息采集处理子模块的双路比较采集单元的输出端电连接；该外部断线及短路诊断子模块并与所述的FPGA处理单元双向电连接。

上述一种可诊断的多类型信号采集模块，其中，所述的综合输出通道控制子模块中，所述的综合供电输出控制单元包括：一切换电路、一OC输出驱动电路、一双MOS管控制电路、一分压电路；所述的输出诊断单元包括一D/A转换电路、一运算放大电路、以及一比较器；其中：所述的切换电路的输出端分别与所述的OC输出驱动电路的输入端和所述的双MOS管控制电路的输入端电连接；所述的OC输出驱动电路的输出端和所述的双MOS管控制电路的输出端分别与所述的分压电路的输入端电连接，该分压电路的输出端与比较器的输入端电连接；所述的分压电路并输出DC12V或DC24V电压；所述的D/A转换电路的输出端与所述的运算放大器电路的输入端电连接，该运算放大器电路的输出端与比较器的输入端电连接；所述的比较器的输出端与所述的FPGA处理单元的输入端电连接。

上述一种可诊断的多类型信号采集模块，其中，所述的综合供电输出控制单元中，所述的切换电路由两个多通道边沿锁存器构成，其中一所述的多通道边沿锁存器的输出端与所述的OC输出驱动电路的输入端电连接；另一所述的多通道边沿锁存器的输出端与所述的双MOS管控制电路的输入端电连接。

上述一种可诊断的多类型信号采集模块，其中，所述的综合供电输出控制单元中，还包括一防止反向电压冲击的电压保护电路，所述的电压变化电路由第一二极管、第二二极管、以及第三二极管构成，其中：所述的第一二极管连接在所述OC输出驱动电路的输出端与DC12V或DC24V电压输出之间；所述的第二二极管连接在所述的双MOS管控制电路的输出端与所述的分压电路的输入端之间；所述的第三二极管连接在所述的分压电路的输出端与DC12V或DC24V电压输出之间。