[发明专利]一种具有动态诊断故障能力的高速脉冲量采集电路

说明书

本发明属于脉冲信号采集技术领域，具体涉及一种具有动态诊断故障能力的高速脉冲量采集电路。动态诊断实现如下：控制光耦O3关闭输入通道，然后控制光耦O47开关诊断通道，FPGA输入脉冲信号，此时光耦O25的输出接到光耦O26的输入侧，脉冲信号通过打开关断光耦O26将信号传递至光耦O26输出端的5管脚，然后FPGA能正确接收到相应的脉冲个数则判断为正常状态，反之则为故障态。本发明的硬件电路不仅能判断高速脉冲量信号采集的电路是否采集有故障，而且能实时将状态信息上送。

技术领域

本发明属于脉冲信号采集技术领域，具体涉及一种具有动态诊断故障能力的高速脉冲量采集电路。

背景技术

在工业控制领域，核电DCS系统是其一个重要的分支。核电DCS系统针对现场到DCS系统的数字信号，如电机运行状态、故障信号、核堆中子辐射量信号等重要信号输入会专门设计相应的模块进行采集，然后将采集来的信号上送给控制站进行处理。由于核电站的特性，现场信号对于DCS系统需进行隔离，保证在某一部分特殊损坏的情况下，不影响整个主控制站安全运行。目前国内外针对DCS系统脉冲量输入使用最多且较为稳定的方案是通过光耦或者光继等隔离器件来实现的。

上述采用的方案有可能因现场不可预测的风险或事件导致其采集的通道失效，如采集电路的电阻虚焊或者光耦的前级输入损坏等等。那么一旦出现这些问题也就意味着现场设备的脉冲量输入状态已不能获取，也无法对现场做出相应的控制，这些问题对于核电安全级系统来说是不可接受的。工业上自诊断方法为一段时间接收不到相应的信号则认为通道失效。但是这种判断并不能绝对的确定是否真的是模块自身输入信道的问题还是现场信号输入不正确或信号在进模块之前为正确传输进来。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有动态诊断故障能力的高速脉冲量采集电路，以克服现有技术存在的上述不足。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种具有动态诊断故障能力的高速脉冲量采集电路，光耦O26的前端输入二极管正极串接电阻R59并连接到光耦O47输出端的发射极和光耦O3输出端的发射极，光耦O26的前端输入二极管负极接通道输入的信号地，光耦O26输出端的6管脚接FPGA的3.3V供电电源正极，光耦O26输出端的4管脚接FPGA的3.3V供电电源负极，光耦O26输出端的5管脚串接电阻R79到FPGA管脚，光耦O26输出端的5管脚与电源地跨接表贴陶瓷电容C77进行输入信号滤波，光耦O26输出端的6和4管脚跨接表贴陶瓷电容C78进行供电电源滤波；光耦O3的输入侧二极管正极通过电阻R13接3.3V上拉电源正极，光耦O3的输入侧二极管负极接FPGA的IO管脚，光耦O3的输出端的集电极接现场的信号输入正极，再与现场的信号输入正与输入地之间并联一个双向TVS管；光耦O47的输入侧二极管正极通过电阻R116接3.3V上拉电源正极；光耦O25的前端输入的二极管正极串接电阻R55上拉到FPGA电源正极，光耦O25的前端输入的二极管负极串接电阻R56到FPGA的IO管脚，光耦O25输出端的6管脚接通道信号的5V供电电源正极，光耦O25输出端的4管脚接通道信号的5V供电电源负极，光耦O25输出端的5管脚串接电阻R80到光耦O47的输出端集电极，光耦O25输出端的5管脚与电源地跨接表贴陶瓷电容C6进行输入信号滤波，光耦O25输出端的6和4管脚跨接表贴陶瓷电容C2进行供电电源滤波。

所述的光耦O26的导通阈值在3～5V范围内。

所述的电阻R79的阻值为10Ω。

所述的表贴陶瓷电容C77为15pF。

所述的表贴陶瓷电容C78为100nF。

所述的电阻R80的阻值为10Ω。

所述的表贴陶瓷电容C6为15pF。

所述的表贴陶瓷电容C2为100nF。