一种应用于多路离散量采集通道的BIT自检测电路的制作方法

一种应用于多路离散量采集通道的bit自检测电路
技术领域
1.本发明属于航空电气技术领域，具体涉及一种应用于多路离散量采集通道的bit自检测电路。


背景技术：

2.机载电子产品作为核心控制装置与外围设备和执行装置有大量信号交联，需要采集产品内部和外部大量离散量信号，信号一般用作启动/停止控制、产品状态反馈、系统供电状态的判断依据，对于影响系统工作时序和状态的一些离散量信号，具有较高重要度等级。随着飞机智能化水平的提高，产品bit自检测的能力要求也越来越高，这都要求对控制器的离散量采集电路进行bit自检测电路设计。对于离散量采集电路而言，存在待采信号有效、采集结果无效，待采信号无效、采集结果有效两种失效模式，所以离散量采集bit自检测电路需要能够覆盖上述失效模式，同时为了减少对于系统工作的影响，采用上电bit检测的方式进行。
3.机载控制器、计算机类产品工作电压一般为28v，机载产品间离散量信号类型主要包括28vgnd/开、28v高/开。信号内容涉及工作状态、控制指令、超限告警等。离散量信号本身相较于总线信号可靠性更高，一般用以作为系统执行动作的参考依据，对于一些功能重要度级别较高的离散量信号，其采集电路有效性对于系统功能实现及产品可靠性、安全性具有重要意义。因此，需要对设计bit自检测电路对离散量采集功能有效性进行检测。


技术实现要素：

4.(一)要解决的技术问题
5.本发明要解决的技术问题是：如何设计一种应用于多路离散量采集通道的bit自检测电路。
6.(二)技术方案
7.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种应用于多路离散量采集通道的bit自检测电路，包括离散量激励信号电路、输入端电源控制电路和光耦输入端隔离电路；
8.所述离散量激励信号电路包括二极管d9、继电器k1，所述二极管d9为整流二极管，用于实现继电器k1断电时，线圈反向电动势的释放，所述继电器k1为单刀双掷微型继电器，用于实现28vgnd或开离散量激励信号模拟，控制离散量激励信号有效或无效的切换；
9.所述输入端电源控制电路包括二极管d10、继电器k2，所述二极管d10为整流二极管，用于实现继电器k2断电时，线圈反向电动势的释放，所述继电器k2为单刀双掷微型继电器，用于实现光耦输入端通道28v电源的通断控制，控制所述光耦输入端隔离电路中光耦b1输入端 28v电源的通断。
10.优选地，二极管d9的正极连接继电器k1的2脚，即控制线圈负极，二极管d9的负极连接继电器k1的1脚，即控制线圈正极；继电器k1的5脚，即常开端接到28vgnd，继电器k1的3脚，即常闭端悬空。
11.优选地，二极管d10的正极连接继电器k2的2脚，即控制线圈负极，二极管d10的负极连接继电器k2的1脚，即控制线圈正极；继电器k2的5脚，即常开端悬空，继电器k2的3脚，即常闭端连接 28v电源。
12.优选地，所述光耦输入端隔离电路包括光耦b1、二极管d1～d8；二极管d1～d8为防反二极管，电容c1～c4为滤波电容，二极管d1的正极和d5的正极相连后再连接光耦b1的2脚，二极管d2的正极和d6的正极相连后再连接光耦b1的4脚，二极管d3的正极和d7的正极相连后再连接光耦b1的6脚，二极管d4的正极和d8的正极相连后再连接光耦b1的8脚；二极管d1～d4的负极分别连接外部28vgnd或开离散量信号，二极管d5～d8的负极均连接继电器k1的4脚，激励信号输入端。
13.优选地，所述光耦输入端隔离电路还包括电阻r1～r4、电容c1～c4，电阻r1～r4为限流电阻，电阻r1～r4的一端短接，然后连接继电器k2的4脚，r1的另一端连接光耦b1的7脚，r2的另一端连接光耦b1的5脚，r3的另一端连接光耦b1的3脚，r4的另一端连接光耦b1的1脚；电容c1一端连接光耦b1的1脚，另一端连接光耦b1的2脚；电容c2一端连接光耦b1的3脚，另一端连接光耦b1的4脚；电容c3一端连接光耦b1的5脚，另一端连接光耦b1的6脚；电容c4一端连接光耦b1的7脚，另一端连接光耦b1的8脚。
14.优选地，所述光耦输入端隔离电路还包括电阻r5～r8、电容c1～c4，其中电阻r5～r8为上拉电阻，上拉电阻r5～r6的一端短接，然后连接3.3v电源；r5的另一端连接光耦b1的16脚，r6的另一端连接光耦b1的14脚，r7的另一端连接光耦b1的12脚，r8的另一端连接光耦b1的10脚；光耦b1的9脚、11脚、13脚、15脚短接后连接到电源地，光耦b1的10脚、12脚、14脚、16脚还连接到cpu采集端。
15.优选地，继电器k1的4脚接到光耦输入端隔离电路中二极管d5～d8的负极。
16.优选地，继电器k2的4脚接到光耦输入端隔离电路中电阻r1～r4的一端。
17.本发明还提供了一种所述的电路在机电管理计算机中的应用。
18.本发明还提供了一种所述的电路在航空电气技术领域中的应用。
19.(三)有益效果
20.本发明采用双路单刀双掷微型继电器分别实现离散量激励信号有效/无效和光耦输入端电源导通/断开的控制，减小了bit自检测电路的规模和复杂程度，自检测时序利用继电器常开端，产品正常工作状态为继电器常闭端，可有效降低虚警率，提高产品可靠性。电路的设计过程符合航空产品正向设计要求，元器件参数计算简单，适用范围广，是一个具有很好使用价值的离散量采集通道bit自检测电路。
附图说明
21.图1是本发明应用于多路离散量采集通道的bit自检测电路中的离散量激励信号电路原理图；
22.图2是本发明应用于多路离散量采集通道的bit自检测电路中的输入端电源控制电路原理图；
23.图3是本发明应用于多路离散量采集通道的bit自检测电路中的输入端电源控制电路原理图。
具体实施方式
24.为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
25.bit自检测电路需要根据信号采集电路特点和通道规模进行设计，并充分考虑bit自检测电路规模与可靠性，以降低bit虚警率。本发明的bit自检测电路针对多路28vgnd/开信号离散量采集通道电路进行设计，是一种适用于具有多路同类型离散量采集通道的控制器进行上电、维护bit的自检测电路。首先通过一个小型单刀双掷继电器将28vgnd/开两路信号进行切换，模拟离散量激励信号，去控制离散量激励信号的有效/无效，用另一个小型单刀双掷继电器控制所有光耦通道输入端28v电源的通断，在光耦输入端将离散量激励信号和离散量正常通道利用二极管进行隔离。当控制器上电启动工作时，首先控制第一路继电器动作，接通外部28vgnd激励，此时cpu采集各通道状态应为有效；然后第一路继电器恢复断开状态，控制第二路继电器动作，切断光耦输入端28v电源，此时cpu采集各通道状态应为无效。两种状态下将cpu实际采集结果与预定状态进行比对；两者一致时，离散量采集电路工作正常，采集结果与预定状态不一致时，离散量采集对应通道电路故障。该电路正常工作状态均处于继电器常闭端，即继电器初始状态，进行bit检测时，两个继电器依次启动一次，通过这种设计方式可增加检测电路可靠性，有效降低由于检测电路失效带来的虚警率。当离散量采集通道增加时，无需增加自检测电路，被检测电路规模越大，bit检测电路效率越高。
26.具体而言，本发明提供的一种应用于多路离散量采集通道的bit自检测电路，包括离散量激励信号电路、输入端电源控制电路和光耦输入端隔离电路三部分。
27.如图1所示，所述离散量激励信号电路包括二极管d9、继电器k1，所述二极管d9为整流二极管，用于实现继电器k1断电时，线圈反向电动势的释放，所述继电器k1为单刀双掷微型继电器，用于实现28vgnd/开离散量激励信号模拟，控制离散量激励信号有效/无效(28vgnd/开)的切换；二极管d9的1脚(正极)连接继电器k1的2脚(控制线圈负极)，二极管d9的2脚(负极)连接继电器k1的1脚(控制线圈正极)；单刀双掷继电器k1的5脚(常开端)接到28vgnd，继电器k1的3脚(常闭端)悬空，继电器k1的4脚接到图3光耦输入端隔离电路中二极管d5～d8的2脚(负极)。
28.如图2所示，所述输入端电源控制电路包括二极管d10、继电器k2，所述二极管d10为整流二极管，用于实现继电器k2断电时，线圈反向电动势的释放，所述继电器k2为单刀双掷微型继电器，用于实现光耦输入端通道28v电源的通断控制，控制所述光耦输入端隔离电路中光耦b1输入端 28v电源的通断；二极管d10的1脚(正极)连接继电器k2的2脚(控制线圈负极)，二极管d10的2脚(负极)连接继电器k2的1脚(控制线圈正极)；继电器k2的5脚(常开端)悬空，继电器k2的3脚(常闭端)连接 28v电源，继电器k2的4脚接到图3光耦输入端隔离电路中限流电阻r1～r4的一端。
29.如图3所示，所述光耦输入端隔离电路包括光耦b1、二极管d1～d8、电阻r1～r8、电容c1～c4；二极管d1～d8为防反二极管，电容c1～c4为滤波电容，二极管d1的1脚(正极)和d5的1脚(正极)相连后再连接光耦b1的2脚，二极管d2的1脚(正极)和d6的1脚(正极)相连后再连接光耦b1的4脚，二极管d3的1脚(正极)和d7的1脚(正极)相连后再连接光耦b1的6脚，二极管d4的1脚(正极)和d8的1脚(正极)相连后再连接光耦b1的8脚；二极管d1～d4的2脚
(负极)分别连接外部28vgnd/开离散量信号，二极管d5～d8的2脚(负极)均连接继电器k1的4脚，激励信号输入端。通过这种方式，利用防反二极管将每一路光耦输入端离散量正常通道和离散量激励通道进行有效隔离。
30.其中电阻r1～r4为限流电阻，电阻r1～r4的一端短接，然后连接继电器k2的4脚，r1的另一端连接光耦b1的7脚，r2的另一端连接光耦b1的5脚，r3的另一端连接光耦b1的3脚，r4的另一端连接光耦b1的1脚；电容c1一端连接光耦b1的1脚，另一端连接光耦b1的2脚；电容c2一端连接光耦b1的3脚，另一端连接光耦b1的4脚；电容c3一端连接光耦b1的5脚，另一端连接光耦b1的6脚；电容c4一端连接光耦b1的7脚，另一端连接光耦b1的8脚；
31.其中电阻r5～r8为上拉电阻，上拉电阻r5～r6的一端短接，然后连接3.3v电源；r5的另一端连接光耦b1的16脚，r6的另一端连接光耦b1的14脚，r7的另一端连接光耦b1的12脚，r8的另一端连接光耦b1的10脚；光耦b1的9脚、11脚、13脚、15脚短接后连接到电源地，光耦b1的10脚、12脚、14脚、16脚还连接到cpu采集端。
32.图3中共4路28vgnd/开离散量采集通道，当需要更多路同类型离散量采集通道时，无需增加bit自检测电路，只需如图3中所示在光耦输入端将离散量激励信号和离散量正常通道利用二极管进行隔离即可。
33.上述方案中，通过一个单刀双掷微型继电器设计离散量激励信号电路，控制器上电时执行上电bit自检测时首先控制此继电器动作，离散量激励信号有效，此时cpu采集各离散量通道状态应为有效；然后通过另一路单刀双掷继电器实现输入端电源控制电路，控制继电器动作，此时光耦输入端 28v电源断开，cpu采集各离散量通道状态应为无效；待控制器完成数据采集和故障判断后，两路继电器释放恢复初始状态。
34.光耦输入端离散量正常通道和离散量激励通道利用防反二极管进行有效隔离，在进行bit检测时，离散量正常通道信号状态不会影响采集和检测结果。当进行bit自检测时，光耦b1输出端是否有效导通与离散量激励信号和输入端电源的导通有关。离散量激励信号有效(k1动作导通)时，光耦输出端导通有效；光耦输入端电源断开无效时，光耦输出端断开无效；外部离散量信号状态不影响cpu采集的检测结果，自检测结果可靠、有效。
35.机载设备集成度越来越高，本发明根据离散量采集通道数量多，但信号类型较为单一的特点，通过两路单刀双掷微型继电器分别控制28vgnd的接通和 28v电源的通断，实现离散量激励信号有效和光耦输入端无效两种工作状态的模拟(采用一路单刀双掷微型继电器去模拟离散量激励信号，用另一路单刀双掷微型继电器控制光耦输入端 28v电源的通断)，然后在上电bit检测中将cpu采集结果与模拟状态进行对比，进行故障检测(控制另一路继电器动作使 28v电源断开，分别实现离散量信号有效、无效两种状态的模拟，然后将cpu采集结果与模拟状态进行对比，不一致的通道即为故障通道)。此多路离散量采集通道bit自检测电路逻辑简单，元器件数量少，可靠性高，产品正常工作状态时采用继电器常闭端，可靠性较高；离散量采集通道数量增加后无需增加自检测电路规模，控制器集成度越高，离散量采集通道数越多，此多路离散量采集通道bit自检测电路优势越明显。电路通用性强，对于28v/开离散量信号采集电路，只需调整继电器控制端的信号类型即可。整个电路设计、计算过程符合机载产品正向设计思想。该电路已应用在机电管理计算机的离散量采集功能bit自检测电路中，检测效果良好，可靠性高，虚警率低，具有很好推广使用价值。
36.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人
员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。