[发明专利]一种安全型数字量采集电路及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及铁路信号技术和工业自动化控制技术领域，尤其涉及一种安全型数字量采集电路及其实现方法。

背景技术

在绝大多数工业自动化控制和铁路信号采集中都不可避免地会涉及数字量采集的问题，数字量信号采样的准确可靠性对于整个测控系统以及列控系统能否正常稳定可靠地工作，起着重要的作用。当前，数字量信号采集电路的发展重点基本上集中在提高采集精度，增强抗干扰能力，降低功耗以及防腐蚀、冲击、震动等方面，缺乏对采集电路本身安全性的检测；而已有的对自身电路进行自检的设计又缺乏实时性，不能第一时间发现故障的存在。如果采集电路本身的线路由于物理挤压、线路自身老化，老鼠破坏等不可抗原因出现断线，或者由于受潮，橡胶皮脱落等原因出现短路，现场信号无法传送至处理器，使得处理单元不能正确、及时地接收到现场指令信号，这将会大大降低检测信号的真实性与控制系统的可靠性，使系统存在安全隐患。故，目前迫切需要一种能对自身电路进行实时自检的数字量采集电路。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种安全型数字量采集电路及其实现方法，以解决现有采集电路虽然可以实现对自身电路的自检，但缺乏实时性，不能第一时间发现故障存在的技术问题。

一种安全型数字量采集电路, 包括用来生成数字量信号的数字量信号生成单元、 检测用信号生成单元、数字量输入单元、处理单元；

所述检测用信号生成单元用来产生检测信号以及与检测信号同周期的参考信号；

所述数字量输入单元，用来采集数字量信号和检测信号叠加产生的信号，并输送给处理单元；

所述处理单元用来对数字量信号进行读取，并借助参考信号和检测信号对数字量输入单元进行检测；

其中，所述检测用信号生成单元与所述数字量信号生成单元并联接入数字量输入单元；所述处理单元分别与所述数字量输入单元和检测用信号生成单元连接。

较佳地，所述检测用信号生成单元包括信号生成子单元、检测信号放大子单元；

所述信号生成子单元用来向检测信号放大子单元提供实时的原始检测信号，以及为处理单元提供检测用参考信号；

所述检测信号放大子单元用来放大原始检测信号，从而得到需要幅值的检测信号；

所述信号生成子单元分别与所述检测信号放大子单元及处理单元连接；所述检测信号放大子单元与数字量信号生成单元并联接入所述数字量输入单元。

较佳地，所述检测信号放大子单元包括光电耦合器、三极管、电阻，所述光电耦合器的一个输入端通过电阻接第一电源，另一个输入端接检测用信号生成单元；所述光电耦合器的一个输出端接第二电源，另一个输出端通过电阻接三极管的基极；所述三极管的集电极接第二电源，其发射极与数字量信号生成单元并联接入所述数字量输入单元。

较佳地，所述数字量输入单元包括光电耦合器、二极管、电容和电阻，光电耦合器的输入端并联有二极管和电容，且该述光电耦合器的一个输入端连接并联的检测信号放大子单元与数字量信号生成单元，另一个输入端接地；该述光电耦合器的一个输出端接电源，另一个输出端连接处理单元，并且通过电阻接地。

较佳地，所述信号生成子单元为脉冲发生器。

较佳地，所述检测用信号生成单元包括原始检测信号生成子单元、检测信号放大子单元、参考信号生成子单元；

所述原始检测信号生成子单元与所述检测信号放大子单元连接在一起，用来向检测信号放大子单元提供实时的原始检测信号；

所述检测信号放大子单元与数字量信号生成单元并联接入所述数字量输入单元，用来放大原始检测信号，从而得到需要幅值的检测信号；

参考信号生成子单元与所述处理单元连接在一起，用来产生检测用参考信号。

一种安全型数字量采集电路实现方法，其包括下列步骤：

1）提供一种安全型数字量采集电路，包括用来生成数字量信号的数字量信号生成单元、检测用信号生成单元、数字量输入单元、处理单元；

其中，所述检测用信号生成单元与所述数字量信号生成单元并联接入数字量输入单元；所述处理单元分别与所述数字量输入单元和检测用信号生成单元连接；

2）由检测用信号生成单元产生参考信号；

3）由检测用信号生成单元产生检测信号；

4）数字量信号生成单元产生数字量信号；

5）检测信号和数字量信号进行叠加；

6）检测信号和数字量信号叠加后输入数字量输入单元；数字量输入单元对该叠加信号处理后输入处理单元；