[发明专利]一种安全型模拟电压采集实现电路

说明书

一种安全型模拟电压采集电路，包括硬件异构电路，包括构成互为对称的二取二结构的A系硬件电路和B系硬件电路、反向电路、系间隔离单元，所述输入端与A系硬件电路连接，且通过反向电路后与B系硬件电路连接；所述A系硬件电路和B系硬件电路还通过系间隔离单元连接；所述A系硬件电路和B系硬件电路均包括依次设置的防护电路、差分滤波电路、差分放大电路、低通滤波电路、AD采集电路、采集电路供电单元、安全部分供电单元、安全电路与采集电路隔离单元、逻辑处理单元。将二取二设计用于模拟电压采集，实现对模拟电压的安全采集。将硬件异构设计用于模拟电压采集，实现对模拟电压的安全采集和对多路交直流差分、单端电压信号的安全采集。

技术领域

本发明属于轨道电路技术领域，特别涉及一种安全型模拟电压采集实现电路。

背景技术

电压采集装置是工业应用中的常用装置，既有的电压采集方法主要着重实现多路电压采集、提高采样精度、提高采样速率、降低成本、减小体积等方面性能，目前并没有发现可用于铁路等安全领域的安全型电压采集方法，非安全型电压采集装置并不能用于铁路等安全领域。

模拟电压采集装置是工业现场常用的模拟量采集装置，用户可将电压采集装置用于采集电压实际波形并根据电压采集的结果给现场各种执行单元发送控制指令。在铁路等安全领域中，对电压采集装置有安全需求，即电压采集装置需要达到安全领域里的安全认证等级。

既有的电压采集装置主要将优化点放在实现多路电压采集、减少体积、降低成本等方面，例如“多通道电压采集模块201810683126.1”，主要着重实现多路电压采集、易扩展、电路结构简单等性能，目前并无发现可满足安全需求的电压采集实现方法。

发明内容

针对上述问题，本发明

一种安全型模拟电压采集电路，包括：

硬件异构电路，包括构成互为对称的二取二结构的A系硬件电路和B系硬件电路、反向电路、系间隔离单元，所述输入端与A系硬件电路连接，且通过反向电路后与B系硬件电路连接；所述A系硬件电路和B系硬件电路还通过系间隔离单元连接；

所述A系硬件电路和B系硬件电路均包括依次设置的防护电路、差分滤波电路、差分放大电路、低通滤波电路、AD采集电路、采集电路供电单元、安全部分供电单元、安全电路与采集电路隔离单元、逻辑处理单元。

具体地说，所述安全部分供电单元输入端为24V直流电。

具体地说，工作步骤如下：

S1、连接电路；

S2、A系硬件电路和B系硬件电路中的FPGA与FPGA内嵌的CPU每周期T进行一次时钟同步；CPU每周期T将上周期M个采样数据进行交互比较，单个采样点比较是否通过的标准是A系硬件电路和B系硬件电路对应采样点电压绝对值的差的绝对值是否小于阈值N，A系硬件电路的第一个采样点电压为VA1、B系硬件电路的第一个采样点电压为VB1，当|(|VA1-|VB1|)|N时，比较通过，当|(|VA1|-|VB1|)|≥N时，比较不通过，其中N为自然数；若比较通过则取两系对应采样点电压的平均值作为对应采样点最终的采样电压值，即V＝(|VA1|+|VB1|)/2，当周期的所有采样点都比较通过才认为该周期数据采集成功，否则认为采集失败。

具体地说，当A系硬件电路输入电压V时B系硬件电路的输入电压为-V，CPU处理时取两系电压的绝对值；当A系硬件电路和B系硬件电路的差分放大电路因同样的故障导致出现同样的温漂时，两系差分放大电路输出的单端电压信号与实际输入的电压信号相比有一个相同的采集偏置F，两系差分放大电路输出的单端电压分别为V+F、-V+F。

相对于现有技术，本发明可以：1、将二取二设计用于模拟电压采集，实现对模拟电压的安全采集。2、将硬件异构设计用于模拟电压采集，实现对模拟电压的安全采集。3、实现了对多路交直流差分、单端电压信号的安全采集。