[发明专利]端口复用及故障检测电路及具有该电路的智能模块

说明书

技术领域

本发明涉及电信号传输技术，具体涉及一种端口复用及故障检测电路及具有该电路的智能模块。

背景技术

为满足各种自动化控制系统的要求，近年来各种类型的智能模块不断被开发出来。这种智能模块的主要功能是，对各种检测信号进行运算、处理，输出所需的驱动信号。

由于智能模块实际上为多输入多输出系统，因此需要大量的输入输出端口，这势必造成与智能模块小型化趋势之间的矛盾。同时，由于用户应用的差异化、个性化需求，处理的输入输出信号类型千差万别，使得智能模块对应用场合具有较强的依赖性，需要用户配备各种模块组合以用于不同场合。这极大地降低了开发效率、增加了开发成本。为解决这个问题，目前在一些电子类产品中已经有一些端口复用的实践，主要是输入复用或者输出复用。但由于未很好地解决输入端口与输出端口的复用问题，存在端口使用效率低、应用灵活性差的问题。

另外，根据统计资料表明，在控制系统的故障中，约有20％的故障属于智能模块的内部故障，而其余80％的故障属于外部故障，因此研制、发展具有检测外部故障功能的智能模块，具有广阔的市场前景。目前，智能模块的外部故障检测需通过其它仪器或设备进行，难以实现智能模块的在线检测，存在占用资源多、检测效率低的缺陷。

由于上述问题的存在，现有智能模块的输入输出端口电路不能满足控制系统应用的差异化需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种端口复用及故障检测电路，可使智能模块输入输出电路共用端口，实现外部故障的在线检测，满足各种控制系统应用的差异化需求。在此基础上，本发明还提供一种具有该电路的智能模块。

为解决以上技术问题，本发明提供的端口复用及故障检测电路，包括一输入电路、一输出电路、一反馈电路及一外部端口；其中，

所述输入电路，输入端连接所述外部端口，输出端连接主处理器输入口，用于根据外部检测信号，生成所述主处理器的输入信号；

所述输出电路，输入端连接所述主处理器输出口，输出端连接所述外部端口；所述输出电路输入端与输出端之间依次串接：一驱动电路，用于根据所述主处理器的输出信号，生成负载的驱动信号；一采样电路，用于生成所述驱动信号的采样信号；一开关电路，用于控制所述输出电路输入端与输出端的正向导通、反向截止；

所述反馈电路，输入端连接所述采样电路，输出端连接所述主处理器反馈口，用于根据所述采样信号，生成所述主处理器的反馈信号。

优选地，所述输入电路包括过流保护电路，用于防止所述主处理器的输入信号过大。

优选地，所述过流保护电路为一过流保护电阻。

优选地，所述驱动电路为一驱动芯片。

优选地，所述驱动芯片输出端连接一续流电路，用于释放感性负载产生的反向电动势。

优选地，所述续流电路为一二极管，阳极接地，阴极连接所述驱动芯片输出端。

优选地，所述开关电路为一二极管，阳极连接所述采样电路，阴极连接所述外部端口。

优选地，所述采样电路为一采样电阻。

优选地，所述反馈电路包括一运算放大器，同、反相输入端分别连接所述采样电阻一端，输出端连接所述主处理器反馈口。

优选地，所述运算放大器输出端与所述主处理器反馈口之间连接一滤波电路。

优选地，所述滤波电路为RC滤波电路。

优选地，所述检测信号为数字量或脉冲信号；所述驱动信号为数字量或PWM信号。

本发明提供的智能模块，包括主处理器及上述端口复用及故障检测电路。

与现有技术相比，本发明可使智能模块输入输出电路共用端口，实现外部故障的在线检测，满足各种控制系统应用的差异化需求，具体而言：

在输出电路上设置开关电路，一方面，消除输入电路对输出电路的影响，避免输入信号过大而造成输出电路元件的损坏；另一方面，输出信号也可经输入电路反馈至主处理器。通过多类型输入输出信号共用端口实现数据采集及信号输出，其同一端口既可以作为输入点，也可以作为输出点；其中，输入和输出电路可共存于一块电路板上并具有统一的外部端口，输入/输出操作互不影响；当输入/输出需要切换使用时无需附加操作即可实现，提高端口使用效率和应用灵活性。

输入信号输出信号复用端口，同一个端口既可以作为输出点，也可以作为输入点反馈信号；由此，可利用输入电路进行外部设备的短路检测，还可方便地利用反馈电路实现外部设备的掉线检测。这些检测仅需占用一个端口即可实现，从而极大地提高了端口的使用效率和控制操作的便捷性，简化了外部设备故障检测功能的实现。

附图说明