[发明专利]一种带负载智能检测的数字量输出装置

说明书

本发明涉及一种带负载智能检测的数字量输出装置，属于轨道交通行业领域。该装置包括供电单元、单片机控制单元、电流检测单元、电压检测单元、存储单元和通讯接口。本发明在不增加外部传感器的情况下，在数字量输出板卡上增加体积最小化的负载检测集成装置，以实现对数字量输出控制的负载简易智能检测。

技术领域

本发明涉及一种带负载智能检测的数字量输出装置，属于轨道交通行业领域。

背景技术

现有车载设备的数字量输出检测方法只关注通道本身的通断状态，仅实现极端情况下的器件自身安全保护如短路、过流保护，但对负载的真实运行状况并无实时监测。而且部分输出通道类型为干接点，即使闭合也处于无输出反馈的开环状态。

为实现数字量输出通道所驱动的负载的智能检测，需要高精度的电流检测与电压检测单元。由于车载逻辑输出单元的体积受限于机箱固定安装空间的尺寸，所以数字输出量检测模块的体积必须尽可能小。

现有的车载设备输出量检测只做到了开关器件的通断状态反馈，而已有的电压检测与电流检测方案大多针对单一通道的检测，应用到通道数较多的车载设备上，有待在多路传感器数据采集处理上进行方案改进以满足车载需求。

常规的单路电压检测与单路电流检测分别产生两个模拟量输入，经ADC(模拟/数字转换器）通道送入单片机，各自占据一个模拟量输入口，一旦出现超过模拟量输入口总数的采集工况则外扩AD(模拟/数字）采样芯片进行采集。

现有的分时采集技术虽然解决了ADC通道复用的问题，但是对于电流信号范围变化较大的采集信号无法彻底共用后级的信号调理电路。

现有单台车载设备的数字量输出通道较多，一对一(非复用式)的模拟量采集会增加大量板载器件，导致设备体积增大，不利于其在车载电气柜的安装，且对安装与通道扩容造成困难。

发明内容

鉴于目前车载设备数字量输出检测存在的问题，本发明提出了一种带负载智能检测的数字量输出装置，在不增加外部传感器的情况下，在数字量输出板卡上增加体积最小化的负载检测集成装置，以实现对数字量输出控制的负载简易智能检测。

本发明为解决其技术问题采用如下技术方案：

一种带负载智能检测的数字量输出装置，包括供电单元、单片机控制单元、电流检测单元、电压检测单元、存储单元和通讯接口，其中：所述供电单元和存储单元分别与单片机控制单元连接，所述电流检测单元、电压检测单元和通讯接口分别与单片机控制单元双向连接。

所述电流检测单元和电压检测单元均采用分时采集技术。

所述电流检测单元采用非接触式的电流传感器。

所述电压检测单元采用电子开关切换电压采集通道。

所述电流检测单元包括一个I/V(电流/电压)转换电路和与之连接的自动量程放大器。

本发明的有益效果如下：

本发明可以实时检测负载的运行状态，为车载设备的自检自保护提供更多的参考依据。本发明中提出的电压检测单元与电流检测单元，利用分时采集技术可以分别通过对应的模拟开关进行通道切换且复用后级的采样保持电路实现高效多路分时采集，大大减小电路板尺寸，减少单片机的ADC通道数量，降低设计成本，且独立于车载设备主控单元的采样结构，有助于消除集体误差如温度漂移，零点漂移等。

附图说明

图1为装置总体结构图。

图2为电压检测单元-分时采集原理示意图。

图3为电流检测单元-分时采集原理示意图。

图4为LCU机箱接口板改造为智能负载检测模块示意图。

具体实施方式