智能容錯故障安全採集板卡的製作方法

2023-07-10 09:31:41

專利名稱：智能容錯故障安全採集板卡的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種信號採集裝置，尤其涉及一種智能容錯故障安全採集板卡。
背景技術：
近幾年來，隨著軌道交通的快速發展，對其控制設備的安全要求越來越高。而且隨 著列車速度的大幅提高，「故障導向安全」即當設備出現故障時，設備能及時發現故障，並且 導向安全的一側，避免危險情況的發生，這樣的一種「故障導向安全」的概念也發生了很大 的變化。現有技術中的故障導向安全的概念是控制設備一旦發生故障可以全場切斷電源， 目前車速很快，在很快的車速這種情況下，全場切斷電源勢必造成高速列車緊急停車，這樣 也會導致嚴重的事故。現有技術中，控制設備故障時均用繼電器切斷I/O電源，這樣存在切斷不可靠的 隱患，其次以前的控制設備I/O存在混線輸出隱患，即線路混聯造成錯誤輸出的防護功能 非常薄弱，線路一旦混線，輸出既有危險，混線就會帶動不應吸起的繼電器吸起，造成錯誤 的控制和啟動，這樣的情況如果發生在道岔，就會造成道岔轉動，後果非常嚴重；如果發生 在鐵路區間信號的電路裡，誤動的繼電器會給連鎖設備傳輸錯誤的信息，同樣會造成非常 嚴重的後果。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種安全、可靠的智能容錯故障安全採集板卡。本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的本實用新型的智能容錯故障安全採集板卡，包括微機控制器和採集電路，所述微 機控制器包括兩個並聯的CPU，所述採集電路包括異或邏輯電路；所述異或邏輯電路的輸出端分別與兩個CPU連接，兩個輸入端分別為脈衝波輸入 端和採集的直流量輸入端。由上述本實用新型提供的技術方案可以看出，本實用新型所述的智能容錯故障安 全採集板卡，由於微機控制器包括兩個並聯的CPU，採集電路包括異或邏輯電路；異或邏輯 電路的輸出端分別與兩個CPU連接，兩個輸入端分別為脈衝波輸入端和採集的直流量輸入 端。一方面脈衝波與採集的直流量進行異或運算，這樣採集到的數據就是與輸出脈衝有一 定相位關係的交流量，達到故障導向安全的設計目的；另一方面，微機控制器包括兩個並聯 的CPU，進一步保證了採集信號的可靠性。

圖1為本實用新型智能容錯故障安全採集板卡的電路總體結構示意圖；圖2為本實用新型中採集電路的具體實施例的結構示意圖；圖3為本實用新型中DA懸空時，DAT與PB的波形對比示意圖；圖4為本實用新型中DA接-24V時，DAT與PB的波形對比圖。
具體實施方式
本實用新型的智能容錯故障安全採集板卡，其較佳的具體實施方式
如圖1所示， 包括微機控制器和採集電路，所述微機控制器包括兩個並聯的CPU，所述採集電路包括異或 邏輯電路；所述異或邏輯電路的輸出端分別與兩個CPU連接，兩個輸入端分別為脈衝波輸入 端和採集的直流量輸入端。異或邏輯電路的輸出端可以與所述CPU的緩衝器連接。所述採集電路有相互獨立的多路，比如有相互獨立的32路採集電路。兩個CPU之間可以通信連接。該智能容錯故障安全採集板卡還包括安全電源。異或邏輯電路可以採用現有技術中的任何一種異或邏輯電路。也可以採用如圖2 所示的異或邏輯電路。如圖2所示，異或邏輯電路的脈衝波輸入端依次通過第一開關管(Ql)、第一光耦 合器(PCTl)、第二光電耦合器(PCT2)、第二開關管(Q2)、第三光耦合器PCT3與所述異或邏 輯電路的輸出端連接；第二光耦合器(PCT2)的射極與第二開關管(Q2)的集極之間連接有二級管(Dl)， 所述異或邏輯電路的採集的直流量輸入端連接在第二光耦合器(PCT2)與二級管(Dl)之 間，並通過穩壓二極體(TVSl)與24V電源連接。再參見圖1、圖2，本實用新型中，微機控制器由CPUA和CPUB雙CPU構成，兩個CPU 共同控制多路採集信號，每一路採集信號的採集電路採用異或邏輯採集，單片機輸出一個 脈衝波，該脈衝波與採集的直流量進行異或運算，這樣採集到的數據就是與輸出脈衝有一 定相位關係的交流量，可見就達到了故障導向安全的設計目的，32路採集原理是一樣的。採集電路包括3個埠 PB0、DAl和DAT1。其中，PBO與單片機的脈衝輸出口連 接，DAl與採集端連接，DATl與CPU的緩衝器連接。採集電路包括光耦合器PCT1、PCT2、PCT3，開關管Q1、Q2，電阻Rl R10，二級管Dl 和穩壓二極體TVSl等。PBO端依次通過開關管Ql、光耦合器PCTl和PCT2、開關管Q2、光耦合器PCT3與 DATl端連接；光耦合器PCT2的射極與開關管Q2的集極之間連接有二級管Dl ；DAl端連接 在光耦合器PCT2與二級管Dl之間，並通過穩壓二極體TVSl與24V電源連接。異或採集電路邏輯分析(I)DAl 懸空PBO 輸出高三級管Ql (PNP型三級管)截止，光耦PCTl不導通，PCT2不導通，Q2 (PNP型三級 管)截止，PCT3不導通，輸入DAT為低。PBO 輸出低三級管Ql基射極反偏，Ql導通，PCTl導通，PCT2導通，PCT3導通，DAT輸入高。(2)DA1 接到-24V PBO 輸出高三級管Ql截止，PCTl，PCT2都不導通，Q2截止，PCT3導通，DAT輸入為高。PBO 輸出低[0034]三極體Ql導通，PCTl導通，PCT2導通，PCT3有一個很短的瞬間導通，Q2導通，Q2 的射極電位為24VGND-(0. 2V 0. 5V)，這時夾在PCT3發光二級管兩端的電壓只有0. 2V 0. 5V，發光二級管的導通電壓1. 15V，所以發光二級管不能導通發光，PCT3截止，DAT輸入為 低。總結分析結果得出異或邏輯如下表所示
\ PB DAT \01懸空10-24V01上述的異或邏輯電路具有結構完善，控制嚴謹，運行穩定可靠，故障能及時發現並 導向安全的優點。其中PCT1、PCT2、PCT3選用光耦合器件TP521-1GB，R1為2. 2K歐姆貼片 電阻，R2、R3為510歐姆貼片電阻，R4為5. IK歐姆貼片電阻，R5、R6、R7為62歐姆貼片電 阻，R8為IOK歐姆表貼電阻，R9、R10為3. 3K歐姆貼片電阻，Ql、Q2為MMBT5401低速NPN開 關管，Dl為表貼二級管M7，穩壓二極體TVSl為1. 5KE43A。如圖3、圖4所示，本實用新型中，兩個CPU共同控制一路或多路採集信號，採集電 路採用異或邏輯採集，單片機輸出一個脈衝波，該脈衝波與採集的直流量進行異或運算，這 樣採集到的數據就是與輸出脈衝有一定相位關係的交流量，可見就達到了故障導向安全的 設計目的；另一方面，微機控制器包括兩個並聯的CPU，進一步保證了採集信號的可靠性。 經過測試和試用，效果非常好，極大的提高了設備的安全性，很好的滿足故障導向安全的要 求。以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護範圍並不 局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術範圍內，可輕易想到 的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求一種智能容錯故障安全採集板卡，其特徵在於，包括微機控制器和採集電路，所述微機控制器包括兩個並聯的CPU，所述採集電路包括異或邏輯電路；所述異或邏輯電路的輸出端分別與兩個CPU連接，兩個輸入端分別為脈衝波輸入端和採集的直流量輸入端。
2.根據權利要求1所述的智能容錯故障安全採集板卡，其特徵在於，所述異或邏輯電 路的輸出端與所述CPU的緩衝器連接。
3.根據權利要求2所述的智能容錯故障安全採集板卡，其特徵在於，所述採集電路有 相互獨立的32路。
4.根據權利要求3所述的智能容錯故障安全採集板卡，其特徵在於，所述兩個CPU之間 通信連接。
5.根據權利要求1至4任一項所述的智能容錯故障安全採集板卡，其特徵在於，所述異 或邏輯電路的脈衝波輸入端依次通過第一開關管(Ql)、第一光耦合器(PCTl)、第二光電耦 合器(PCT2)、第二開關管(Q2)、第三光耦合器(PCT3)與所述異或邏輯電路的輸出端連接；第二光耦合器(PCT2)的射極與第二開關管(Q2)的集極之間連接有二級管(Dl)，所述 異或邏輯電路的採集的直流量輸入端連接在第二光耦合器(PCT2)與二級管(Dl)之間，並 通過穩壓二極體(TVSl)與24V電源連接。
6.根據權利要求1至4任一項所述的智能容錯故障安全採集板卡，其特徵在於，該智能 容錯故障安全採集板卡還包括安全電源。
專利摘要本實用新型公開了一種智能容錯故障安全採集板卡，包括微機控制器和採集電路，微機控制器包括兩個並聯的CPU，採集電路包括異或邏輯電路；異或邏輯電路的輸出端分別與兩個CPU連接，兩個輸入端分別為脈衝波輸入端和採集的直流量輸入端。一方面脈衝波與採集的直流量進行異或運算，這樣採集到的數據就是與輸出脈衝有一定相位關係的交流量，達到故障導向安全的設計目的；另一方面，微機控制器包括兩個並聯的CPU，進一步保證了採集信號的可靠性。
文檔編號G05B19/04GK201754225SQ20102028351
公開日2011年3月2日 申請日期2010年8月5日 優先權日2010年8月5日
發明者張世強, 張衛東, 徐美發, 胡博宇 申請人:北京國正信安系統控制技術有限公司