專(zhuān)利名稱：具有診斷功能的開(kāi)關(guān)量輸出模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種開(kāi)關(guān)量輸出模塊。
背景技術(shù)：
目前，大量電子器件的使用在簡(jiǎn)化操作、提升性能的同時(shí)，卻帶來(lái)了新的問(wèn)題。由于電子器件均有可能發(fā)生失效，而且每種器件失效概率不同，失效模式各異，在設(shè)備由大量電子器件構(gòu)成的情況下，失效概率會(huì)有所提升。這就使得任何一個(gè)電子器件發(fā)生如斷路、短路等失效時(shí)都有可能導(dǎo)致系統(tǒng)失效，并進(jìn)一步對(duì)電子設(shè)備自身、工作人員及環(huán)境造成傷害。要解決器件失效引起的系統(tǒng)問(wèn)題的根本點(diǎn)就是使得設(shè)備本身故障概率降低，并且在故障發(fā)生時(shí)不會(huì)引起更嚴(yán)重的事故。該機(jī)制的實(shí)現(xiàn)需要從器件失效特性著手，引入診斷 機(jī)制，使得設(shè)備具備故障自診斷和故障警示功能，并且在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)設(shè)備本質(zhì)安全的特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種具有診斷功能的開(kāi)關(guān)量輸出模塊，其能夠檢測(cè)出開(kāi)關(guān)量輸出通道在工作時(shí)的工作狀態(tài)，判斷開(kāi)關(guān)量輸出通道是否發(fā)生了故障。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種具有診斷功能的開(kāi)關(guān)量輸出模塊，包括微處理器和至少一個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出通道；每一開(kāi)關(guān)量輸出通道包括一場(chǎng)效應(yīng)管，場(chǎng)效應(yīng)管具有控制端、第一導(dǎo)通端和第二導(dǎo)通端；控制端與微處理器的輸出端連接，第一導(dǎo)通端與電源連接，第二導(dǎo)通端與該開(kāi)關(guān)量輸出通道的輸出端子連接；其特點(diǎn)在于，該開(kāi)關(guān)量輸出模塊還包括與至少一個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出通道對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)故障檢測(cè)電路；每一故障檢測(cè)電路包括第一檢測(cè)電路和第二檢測(cè)電路；第一檢測(cè)電路包括分壓電路、開(kāi)關(guān)電路、第一開(kāi)關(guān)管和第一電壓采樣電路；分壓電路的一端與場(chǎng)效應(yīng)管的第一導(dǎo)通端連接，另一端與輸出端子連接；開(kāi)關(guān)電路設(shè)置在分壓電路至輸出端子的連接路徑上，并可在微處理器的控制下實(shí)現(xiàn)分壓電路與輸出端子之間的導(dǎo)通和斷開(kāi)；第一開(kāi)關(guān)管具有控制端、第一導(dǎo)通端和第二導(dǎo)通端，第一開(kāi)關(guān)管的控制端與分壓電路的分壓點(diǎn)連接，第一開(kāi)關(guān)管的第一導(dǎo)通端與電源連接，第一開(kāi)關(guān)管的第二導(dǎo)通端與第一電壓米樣電路的輸入端連接；第一電壓米樣電路的輸出端與微處理器的輸入端連接；第二檢測(cè)電路包括第一限流電路、第二開(kāi)關(guān)管和第二電壓采樣電路;第一限流電路的一端與所述場(chǎng)效應(yīng)管的第二導(dǎo)通端連接；第二開(kāi)關(guān)管具有控制端、第一導(dǎo)通端和第二導(dǎo)通端，第二開(kāi)關(guān)管的控制端與第一限流電路的另一端連接，第二開(kāi)關(guān)管的第一導(dǎo)通端與電源連接，第二開(kāi)關(guān)管的第二導(dǎo)通端與第二電壓采樣電路的輸入端連接，第二電壓采樣電路的輸出端與微處理器的輸入端連接。本發(fā)明通過(guò)故障檢測(cè)電路采集到的與開(kāi)關(guān)量輸出通道的工作狀態(tài)有關(guān)的工作電壓，能夠檢測(cè)出開(kāi)關(guān)量輸出通道在工作時(shí)的工作狀態(tài)，判斷開(kāi)關(guān)量輸出通道是否發(fā)生了故障。通過(guò)設(shè)置在微處理器中的ROM診斷單元和RAM診斷單元，本發(fā)明還能對(duì)開(kāi)關(guān)量輸出模塊的內(nèi)存是否發(fā)生了故障進(jìn)行診斷。此外，本發(fā)明還具有使用方便、抗干擾能力強(qiáng)、安全性聞的優(yōu)點(diǎn)。


圖I是本發(fā)明開(kāi)關(guān)量輸出模塊的一個(gè)實(shí)施例的原理框圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的模塊電源子模塊的電路原理圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的通道電源子模塊的電路原理圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的開(kāi)關(guān)量輸出通道和診斷電路的電路框圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的開(kāi)關(guān)量輸出通道和診斷電路的電路原理圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的微處理器的原理框圖。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的對(duì)應(yīng)關(guān)系表。圖8是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的開(kāi)關(guān)量輸出通道的診斷流程示意圖。圖9是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的內(nèi)存診斷時(shí)序框圖。圖10是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的齊步法診斷步驟示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作出進(jìn)一步描述。參考圖I。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的具有診斷功能的開(kāi)關(guān)量輸出模塊，包括微處理器I、至少一個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出通道2、與至少一個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出通道2 對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)故障檢測(cè)電路3、CAN通信模塊4、外部存儲(chǔ)器5和電源模塊6。其中，微處理器I米用嵌入式微處理器芯片。在一具體實(shí)施例中，微處理器I米用NXP公司基于32位的ARM7處理器LPC2129。開(kāi)關(guān)量輸出通道2的數(shù)量是根據(jù)具體的應(yīng)用而選擇的，如8通道、16通道等等，此外為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，圖中僅示出了一個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出通道作為示例。CAN通信模塊4包括一主CAN通信模塊41和一冗余CAN通信模塊42，微處理器I可通過(guò)該主CAN通信模塊和冗余CAN通信模塊連接至CAN總線，冗余的CAN通信模塊實(shí)現(xiàn)了高速的冗余CAN總線通信。外部存儲(chǔ)器5包括外部ROM和外部RAM，從而大大提升了數(shù)據(jù)及程序存儲(chǔ)空間。電源模塊6為微處理器I、開(kāi)關(guān)量輸出通道2、故障檢測(cè)電路3、CAN通信模塊4和外部存儲(chǔ)器5提供穩(wěn)定的電源，其包括通道電源子模塊61和模塊電源子模塊62兩部分。模塊電源子模塊62采用了 DC/DC隔離設(shè)計(jì)，保證了板上的處理電路供電的穩(wěn)定性，可接收+30%和-25%的寬幅供電范圍。通道電源子模塊61采用非隔離的DC/DC電路，轉(zhuǎn)換效率高，發(fā)熱量低，并且能夠提供最大2A的電流。圖2是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的模塊電源子模塊62的電路原理圖。光電隔離DC/DC模塊U25使用COSEL公司的ZUS32405，它內(nèi)部的濾波機(jī)制可以提供平滑的+5V電源，從而在電源進(jìn)線端大幅度降低地線干擾的強(qiáng)度。圖3中，并聯(lián)電容C12、C13和電解電容Cll能夠起到一定濾波作用。橋路芯片Dl保證了模塊電源輸入反接時(shí)不會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤。為了實(shí)現(xiàn)輸入電壓的限幅，電源輸入端的末端加入了熱敏電阻R384，以保證電壓瞬間高峰不會(huì)影響模塊電路正常工作。此外，使用熔斷器F33，其熔斷電流為1A，確保模塊自身短路時(shí)不會(huì)因?yàn)殡娏鬟^(guò)大而燒壞外部電源,提升了模塊的本質(zhì)安全特性。電源模塊的開(kāi)關(guān)量OC輸出供電使用兩種模式，即統(tǒng)一電源供電和分離電源供電。前一個(gè)模式下使用同一個(gè)DC24V作為供電源；后一個(gè)模式下的模塊供電和開(kāi)關(guān)量輸出供電采用兩個(gè)不同的DC24V，模塊內(nèi)部通過(guò)總線隔離芯片實(shí)現(xiàn)隔離。圖3是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的通道電源子模塊的電路原理圖。圖中，U27為DC/DC轉(zhuǎn)換芯片，能夠?qū)崿F(xiàn)單路2A電流輸出。P7、P8為四個(gè)跳線，完成分離電源和統(tǒng)一電源的切換。如圖4所示，每一開(kāi)關(guān)量輸出通道2包括一場(chǎng)效應(yīng)管21，場(chǎng)效應(yīng)管21具有控制端、第一導(dǎo)通端和第二導(dǎo)通端?？刂贫伺c微處理器I的輸出端連接，第一導(dǎo)通端與通道電源子模塊61連接，第二導(dǎo)通端與該開(kāi)關(guān)量輸出通道的輸出端子DOl連接，輸出端子DOl連接到用電設(shè)備7。每一故障檢測(cè)電路包括第一檢測(cè)電路、第二檢測(cè)電路和第三檢測(cè)電路。第一檢測(cè)電路包括分壓電路311、第一開(kāi)關(guān)管312、第一電壓采樣電路313和開(kāi)關(guān)電路314。分壓電路311的一端與場(chǎng)效應(yīng)管21的第一導(dǎo)通端連接，另一端與輸出端子DOl連接。開(kāi)關(guān)電路314設(shè)置在分壓電路311至輸出端子DOl的連接路徑上，并可在微處理器I的控制下實(shí)現(xiàn)分壓電路311與輸出端子DOl之間的導(dǎo)通和斷開(kāi)。第一開(kāi)關(guān)管312具有控制端、第一導(dǎo)通端和第二導(dǎo)通端，第一開(kāi)關(guān)管313的控制端與分壓電路311的分壓點(diǎn)連接，第一導(dǎo)通端與通道電源子模塊61提供的24V電源連接，第二導(dǎo)通端與第一電壓采樣電路313的輸入端連接。第一電壓米樣電路313的輸出端與微處理器I的輸入端連接。第二檢測(cè)電路包括第一限流電路321、第二開(kāi)關(guān)管322和第二電壓采樣電路323。第一限流電路321的一端與場(chǎng)效應(yīng)管21的第二導(dǎo)通端連接。第二開(kāi)關(guān)管322具有控制端、第一導(dǎo)通端和第二導(dǎo)通端，第二開(kāi)關(guān)管322的控制端與第一限流電路321的另一端連接，第一導(dǎo)通端與通道電源子模塊61提供的24V電源連接，第二導(dǎo)通端與第二電壓采樣電路323的輸入端連接，第二電壓采樣電路323的輸出端與微處理器I的輸入端連接。 第三檢測(cè)電路包括第二限流電路331、第三開(kāi)關(guān)管332和第三電壓采樣電路333。第二限流電路331的一端與場(chǎng)效應(yīng)管21的第一導(dǎo)通端連接。第三開(kāi)關(guān)管332具有控制端、第一導(dǎo)通端和第二導(dǎo)通端。第三開(kāi)關(guān)管332的控制端與第二限流電路331的另一端連接，第一導(dǎo)通端與通道電源子模塊61提供的24V電源連接，第二導(dǎo)通端與第三電壓采樣電路333的輸入端連接。第三電壓采樣電路333的輸出端與微處理器I的輸入端連接。圖5示出了圖4的一個(gè)具體應(yīng)用實(shí)例。其中，場(chǎng)效應(yīng)管21為NMOS管Q5，NMOS管Q5的柵極為控制端，漏極為第一導(dǎo)通端，源極為第二導(dǎo)通端。在該NMOS管的漏極與柵極之間串聯(lián)有電阻R9。第一開(kāi)關(guān)管312、第二開(kāi)關(guān)管322和第三開(kāi)關(guān)管332分別為PNP三極管Q3、PNP三極管Q7和PNP三極管Ql。各PNP三極管的基極為控制端，發(fā)射極為第一導(dǎo)通端，集電極為第二導(dǎo)通端。在第一開(kāi)關(guān)管Q3的發(fā)射極至通道電源子模塊61提供的24V電源的連接路徑上設(shè)有保險(xiǎn)絲Fl。第一電壓采樣電路313包括電阻R13和電阻R14，電阻R13的一端與第一開(kāi)關(guān)管Q3的集電極連接，另一端與電阻R14的一端連接，電阻R14的另一端接地。電阻R13與電阻R14的公共節(jié)點(diǎn)為第一電壓采樣電路313的輸出端。第二電壓采樣電路323包括電阻R19和電阻R20，電阻R19的一端與第二開(kāi)關(guān)管Q7的集電極連接，另一端與電阻R20的一端連接，電阻R20的另一端接地。電阻R19與電阻R20的公共節(jié)點(diǎn)為第二電壓采樣電路323的輸出端。第三電壓采樣電路333包括電阻R4和電阻R3，電阻R4的一端與第三開(kāi)關(guān)管Ql的集電極連接，另一端與電阻R3的一端連接，電阻R3的另一端接地。電阻R4與電阻R3的公共節(jié)點(diǎn)為第三電壓采樣電路333的輸出端。分壓電路311包括電阻R7和電阻R11，電阻R7的一端與場(chǎng)效應(yīng)管Q5的漏極連接，另一端與電阻Rll的一端連接，電阻Rll的另一端與開(kāi)關(guān)電路314連接。電阻R7與電阻Rll的公共節(jié)點(diǎn)與第一開(kāi)關(guān)管Q3的基極連接。在一個(gè)具體的實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)電路314為一繼電器，該繼電器的觸點(diǎn)串聯(lián)在分壓電路311至輸出端子DOl的連接路徑上。第一限流電路由電阻R17構(gòu)成，第二限流電路由電阻Rl構(gòu)成。如圖6所示，微處理器I包括開(kāi)關(guān)電路控制單元11、輸出通道控制單元12、第一檢測(cè)信號(hào)比較單元13、第二檢測(cè)信號(hào)比較單元14、第三檢測(cè)信號(hào)比較單元15和通道故障診斷單元16。開(kāi)關(guān)電路控制單元11用于在進(jìn)行故障檢測(cè)時(shí)控制開(kāi)關(guān)電路314導(dǎo)通和斷開(kāi)各一次。輸出通道控制單元12用于控制場(chǎng)效應(yīng)管21的工作。第一檢測(cè)信號(hào)比較單元13用于將第一電壓采樣電路313輸出的電壓信號(hào)與預(yù)設(shè)的第一電壓基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，若大于該第一電壓基準(zhǔn)值，則判斷該電壓信號(hào)為高電平，若小于等于該第一電壓基準(zhǔn)值，則判斷該電壓信 號(hào)為低電平。第二檢測(cè)信號(hào)比較單元14用于將第二電壓采樣電路323輸出的電壓信號(hào)與預(yù)設(shè)的第二電壓基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，若大于該第二電壓基準(zhǔn)值，則判斷該電壓信號(hào)為高電平，若小于等于該第二電壓基準(zhǔn)值，則判斷該電壓信號(hào)為低電平。第三檢測(cè)信號(hào)比較單元15用于將第三電壓采樣電路333輸出的電壓信號(hào)與預(yù)設(shè)的第三電壓基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，若大于該第三電壓基準(zhǔn)值，則判斷該電壓信號(hào)為高電平，若小于等于該第三電壓基準(zhǔn)值，則判斷該電壓信號(hào)為低電平。通道故障診斷單元16用于將輸出通道控制單元12的輸出狀態(tài)、以及第一、第二和第三檢測(cè)信號(hào)比較單元的比較結(jié)果，與預(yù)先存儲(chǔ)的輸出通道控制單元工作狀態(tài)、第一、第二和第三檢測(cè)信號(hào)比較單元的比較結(jié)果與開(kāi)關(guān)量輸出通道工作狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系表進(jìn)行比對(duì)，判斷是否發(fā)生了故障，并輸出故障診斷結(jié)果，該故障診斷結(jié)果可通過(guò)CAN通信模塊4傳輸?shù)酵獠康膱?bào)警設(shè)備。圖7不出了該對(duì)應(yīng)關(guān)系表,表中，I代表高電平,O代表低電平。圖8不出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的開(kāi)關(guān)量輸出通道的診斷流程示意圖。結(jié)合圖5至圖8所示，微處理器I輸出的用于控制場(chǎng)效應(yīng)管Q5的信號(hào)為OUTPUT+，用于控制開(kāi)關(guān)電路314的信號(hào)為SWITCH+。第一、第二和第三電壓米樣電路313、323和333輸出給微處理器I的電壓信號(hào)分別為IIN1+、EIN+和SIN+。在每次進(jìn)行通道的故障檢測(cè)時(shí)，輸出通道控制單元12保持OUTPUT+信號(hào)不便，開(kāi)關(guān)電路控制單元11控制開(kāi)關(guān)電路314導(dǎo)通(SWITCH+為I)和斷開(kāi)(SWITCH+為O)各一次。第一、第二和第三檢測(cè)信號(hào)比較單元13、14和15將采集到的兩組IIN1+、EIN+和SIN+信號(hào)與基準(zhǔn)電壓信號(hào)進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果發(fā)送給通道故障診斷單元16，然后再由通道故障診斷單元16與圖7中的表格進(jìn)行比較。例如，當(dāng)OUTPUT+為O時(shí)，通道故障診斷單元16獲得的信息為在SWITCH+為O時(shí)，IINl+, EIN+和SIN+的信號(hào)電平均為低電平，而在SWITCH+為I時(shí)，IIN1+、EIN+和SIN+的信號(hào)電平分別為1、0和0，就可以判斷通道中的場(chǎng)效應(yīng)管Q5發(fā)生了短路故障。當(dāng)外部用電設(shè)備7發(fā)生短路時(shí)，保險(xiǎn)絲Fl會(huì)熔斷，第三開(kāi)關(guān)管Ql導(dǎo)通，SIN+為高電平。圖7表格中的“/”表示信號(hào)可以是任意的電平。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的微處理器I還包括RAM診斷單元17和ROM診斷單元18。RAM診斷單元17和ROM診斷單元18可對(duì)微處理器I內(nèi)部以及外部存儲(chǔ)器5的RAM和ROM進(jìn)行診斷。RAM診斷單元17用于通過(guò)齊步法檢測(cè)RAM是否發(fā)生故障；R0M診斷單元18用于通過(guò)按字節(jié)的CRC校驗(yàn)算法檢測(cè)ROM是否發(fā)生故障。圖9是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的內(nèi)存診斷時(shí)序框圖。圖10是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的齊步法(Marching)診斷步驟示意圖。齊步法的過(guò)程描述為先將所有單元寫(xiě)‘0’，從首單元開(kāi)始升序?qū)γ總€(gè)單元先讀‘0’再寫(xiě)‘1’，然后再?gòu)淖詈笠粋€(gè)單元降序依次將各單元先讀‘I’再寫(xiě)‘O’。圖中，按照(a)至(f)步驟順序執(zhí)行。該方法不但診斷效率高，而且能夠達(dá)到中級(jí)診斷覆蓋率。若任何一次讀O或讀I操 作失敗，則說(shuō)明該內(nèi)存區(qū)產(chǎn)生錯(cuò)誤，并產(chǎn)生一條失效報(bào)文。按字節(jié)的CRC校驗(yàn)算法將程序存儲(chǔ)器中的代碼通過(guò)CRC校驗(yàn)算法和按字節(jié)查表法結(jié)合，快速生成CRC校驗(yàn)和，即存儲(chǔ)器的簽名。診斷時(shí)，ROM診斷單元運(yùn)行同樣的除法，并將求出值與該簽名比較，有差異則產(chǎn)生一條失效報(bào)文，從而實(shí)現(xiàn)高效率和高診斷覆蓋率。
權(quán)利要求
1.一種具有診斷功能的開(kāi)關(guān)量輸出模塊，包括微處理器和至少一個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出通道；每一所述的開(kāi)關(guān)量輸出通道包括一場(chǎng)效應(yīng)管，所述場(chǎng)效應(yīng)管具有控制端、第一導(dǎo)通端和第二導(dǎo)通端；所述控制端與所述微處理器的輸出端連接，所述第一導(dǎo)通端與電源連接，所述第二導(dǎo)通端與該開(kāi)關(guān)量輸出通道的輸出端子連接；其特征在于，該開(kāi)關(guān)量輸出模塊還包括與所述至少一個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出通道一一對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)故障檢測(cè)電路；每一所述故障檢測(cè)電路包括第一檢測(cè)電路和第二檢測(cè)電路； 所述第一檢測(cè)電路包括分壓電路、開(kāi)關(guān)電路、第一開(kāi)關(guān)管和第一電壓采樣電路；所述分壓電路的一端與場(chǎng)效應(yīng)管的第一導(dǎo)通端連接，另一端與所述輸出端子連接；所述開(kāi)關(guān)電路設(shè)置在分壓電路至所述輸出端子的連接路徑上，并可在所述微處理器的控制下實(shí)現(xiàn)分壓電路與輸出端子之間的導(dǎo)通和斷開(kāi)；第一開(kāi)關(guān)管具有控制端、第一導(dǎo)通端和第二導(dǎo)通端，第一開(kāi)關(guān)管的控制端與分壓電路的分壓點(diǎn)連接，第一開(kāi)關(guān)管的第一導(dǎo)通端與電源連接，第一開(kāi)關(guān)管的第二導(dǎo)通端與第一電壓采樣電路的輸入端連接；第一電壓采樣電路的輸出端與所述微處理器的輸入端連接； 所述第二檢測(cè)電路包括第一限流電路、第二開(kāi)關(guān)管和第二電壓采樣電路；第一限流電路的一端與所述場(chǎng)效應(yīng)管的第二導(dǎo)通端連接；第二開(kāi)關(guān)管具有控制端、第一導(dǎo)通端和第二導(dǎo)通端，第二開(kāi)關(guān)管的控制端與所述第一限流電路的另一端連接，第二開(kāi)關(guān)管的第一導(dǎo)通端與電源連接，第二開(kāi)關(guān)管的第二導(dǎo)通端與第二電壓采樣電路的輸入端連接，第二電壓采樣電路的輸出端與所述微處理器的輸入端連接。
2.如權(quán)利要求I所述的開(kāi)關(guān)量輸出模塊，其特征在于， 所述的場(chǎng)效應(yīng)管為NMOS管，該NMOS管的柵極為控制端，漏極為第一導(dǎo)通端，源極為第二導(dǎo)通端；在該NMOS管的漏極與柵極之間串聯(lián)有電阻R9 ； 所述的第一開(kāi)關(guān)管和第二開(kāi)關(guān)管均為PNP三極管；該P(yáng)NP三極管的基極為控制端，發(fā)射極為第一導(dǎo)通端，集電極為第二導(dǎo)通端； 所述的第一電壓米樣電路包括電阻R13和電阻R14，電阻R13的一端與第一開(kāi)關(guān)管的集電極連接，另一端與電阻R14的一端連接，電阻R14的另一端接地；電阻R13與電阻R14的公共節(jié)點(diǎn)為該第一電壓采樣電路的輸出端； 所述的第二電壓采樣電路包括電阻R19和電阻R20，電阻R19的一端與第二開(kāi)關(guān)管的集電極連接，另一端與電阻R20的一端連接，電阻R20的另一端接地；電阻R19與電阻R20的公共節(jié)點(diǎn)為該第二電壓采樣電路的輸出端； 所述的第一限流電路由電阻R17構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求2所述的開(kāi)關(guān)量輸出模塊，其特征在于， 所述的分壓電路包括電阻R7和電阻R11，電阻R7的一端與所述場(chǎng)效應(yīng)管的漏極連接，另一端與電阻Rll的一端連接，電阻Rll的另一端與所述開(kāi)關(guān)電路連接；電阻R7與電阻Rll的公共節(jié)點(diǎn)與第一開(kāi)關(guān)管的基極連接。
4.如權(quán)利要求3所述的開(kāi)關(guān)量輸出模塊，其特征在于，所述的開(kāi)關(guān)電路為一繼電器，所述繼電器的觸點(diǎn)串聯(lián)在分壓電路至所述輸出端子的連接路徑上。
5.如權(quán)利要求I至4中任何一項(xiàng)所述的開(kāi)關(guān)量輸出模塊,其特征在于,還包括一第三檢測(cè)電路；所述的第三檢測(cè)電路包括第二限流電路、第三開(kāi)關(guān)管和第三電壓采樣電路;第二限流電路的一端與場(chǎng)效應(yīng)管的第一導(dǎo)通端連接；第三開(kāi)關(guān)管具有控制端、第一導(dǎo)通端和第二導(dǎo)通端，第三開(kāi)關(guān)管的控制端與所述第二限流電路的另一端連接，第三開(kāi)關(guān)管的第一導(dǎo)通端與電源連接，第三開(kāi)關(guān)管的第二導(dǎo)通端與第三電壓采樣電路的輸入端連接；第三電壓采樣電路的輸出端與所述微處理器的輸入端連接；在第一開(kāi)關(guān)管的第一導(dǎo)通端至電源的連接路徑上設(shè)有保險(xiǎn)絲。
6.如權(quán)利要求5所述的開(kāi)關(guān)量輸出模塊，其特征在于，所述的第三開(kāi)關(guān)管為PNP三極管；該P(yáng)NP三極管的基極為控制端，發(fā)射極為第一導(dǎo)通端，集電極為第二導(dǎo)通端； 所述的第三電壓采樣電路包括電阻R4和電阻R3，電阻R4的一端與第三開(kāi)關(guān)管的集電極連接，另一端與電阻R3的一端連接，電阻R3的另一端接地；電阻R4與電阻R3的公共節(jié)點(diǎn)為該第三電壓米樣電路的輸出端； 所述的第二限流電路由電阻Rl構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求6所述的開(kāi)關(guān)量輸出模塊，其特征在于，所述的微處理器包括 輸出通道控制單元，用于控制所述場(chǎng)效應(yīng)管的工作； 開(kāi)關(guān)電路控制單元，用于在進(jìn)行故障檢測(cè)時(shí)控制所述開(kāi)關(guān)電路導(dǎo)通和斷開(kāi)各一次； 第一檢測(cè)信號(hào)比較單元，用于將第一電壓采樣電路輸出的電壓信號(hào)與預(yù)設(shè)的第一電壓基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，若大于該第一電壓基準(zhǔn)值，則判斷該電壓信號(hào)為高電平，若小于等于該第一電壓基準(zhǔn)值，則判斷該電壓信號(hào)為低電平； 第二檢測(cè)信號(hào)比較單元，用于將第二電壓采樣電路輸出的電壓信號(hào)與預(yù)設(shè)的第二電壓基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，若大于該第二電壓基準(zhǔn)值，則判斷該電壓信號(hào)為高電平，若小于等于該第二電壓基準(zhǔn)值，則判斷該電壓信號(hào)為低電平； 第三檢測(cè)信號(hào)比較單元，用于將第三電壓采樣電路輸出的電壓信號(hào)與預(yù)設(shè)的第三電壓基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，若大于該第三電壓基準(zhǔn)值，則判斷該電壓信號(hào)為高電平，若小于等于該第三電壓基準(zhǔn)值，則判斷該電壓信號(hào)為低電平； 通道故障診斷單元，用于將所述輸出通道控制單元的輸出狀態(tài)、以及第一、第二和第三檢測(cè)信號(hào)比較單元的比較結(jié)果，與預(yù)先存儲(chǔ)的輸出通道控制單元工作狀態(tài)、第一、第二和第三檢測(cè)信號(hào)比較單元的比較結(jié)果與開(kāi)關(guān)量輸出通道工作狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系表進(jìn)行比對(duì)，判斷是否發(fā)生了故障，并輸出故障診斷結(jié)果。
8.如權(quán)利要求7所述的開(kāi)關(guān)量輸出模塊，其特征在于，所述的微處理器還包括 RAM診斷單元，用于通過(guò)齊步法檢測(cè)RAM是否發(fā)生故障； ROM診斷單元，用于通過(guò)按字節(jié)的CRC校驗(yàn)算法檢測(cè)ROM是否發(fā)生故障。
9.如權(quán)利要求I所述的開(kāi)關(guān)量輸出模塊，其特征在于，包括一主CAN通信模塊和一冗余CAN通信模塊，所述的微處理器通過(guò)該主CAN通信模塊和冗余CAN通信模塊連接至CAN總線。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有診斷功能的開(kāi)關(guān)量輸出模塊，包括微處理器、至少一個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出通道、與至少一個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出通道一一對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)故障檢測(cè)電路。每一開(kāi)關(guān)量輸出通道包括一場(chǎng)效應(yīng)管，場(chǎng)效應(yīng)管的控制端與微處理器的輸出端連接，第一導(dǎo)通端與電源連接，第二導(dǎo)通端與該開(kāi)關(guān)量輸出通道的輸出端子連接。每一故障檢測(cè)電路包括第一檢測(cè)電路和第二檢測(cè)電路。第一檢測(cè)電路包括分壓電路、開(kāi)關(guān)電路、第一開(kāi)關(guān)管和第一電壓采樣電路。第二檢測(cè)電路包括第一限流電路、第二開(kāi)關(guān)管和第二電壓采樣電路。第一和第二電壓采樣電路的輸出端與微處理器的輸入端連接。本發(fā)明能夠檢測(cè)出開(kāi)關(guān)量輸出通道在工作時(shí)的工作狀態(tài)，判斷開(kāi)關(guān)量輸出通道是否發(fā)生了故障。
文檔編號(hào)H03K17/082GK102970012SQ201210476429
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月22日
發(fā)明者張平, 吳帆, 孫聚川, 張益兵, 劉赟 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一一研究所