K与K0的差值在预定范围内，即偏移量在 允许的范围内则确认检测电路正常，可以获得开关量信号的电压。当K与K0的差值在预定 范围之外时，表示检测电路出现问题，此时检测的开关量信号的电压无效。即本实施例中并 不是像现有技术中获得简单的逻辑1和逻辑0,而是通过对比Κ与Κ0判断检测电路是否正 常，当正常时，才获得此时检测的开关量信号的电压。
[0048] 参见图3,该图为本发明提供的可靠的开关量信号检测电路实施例二示意图。
[0049] 本实施例中，如果Κ与Κ0的差值在预定范围内，则获得检测的开关量信号的电压 U0,具体依据以下公式获得：
[0050] U0 = (R1+R2)*U1/R2 ;
[0051] 其中，R1和R2分别为第一分压电阻和第二分压电阻的阻值。
[0052] 如果U1/U2与理论比值的差值超过所述预定范围，则确定检测电路异常，根据以 下公式获得第一分压电阻的阻值偏移量；
[0053]
[0054] 上式中只考虑R1的阻值偏移时，K和R1的关系为一元函数，其中，Rl、R2、R3和 R4分别为第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻和第四分压电阻的阻值；第二分压 电阻、第三分压电阻和第四分压电阻的阻值偏移量等效为第一分压电阻的偏移量。
[0055] 当所述U0小于第一预设电压时，判断所述开关量信号对应的逻辑为0;当所述U0 大于第二预设电压时，判断所述开关量信号对应的逻辑为1。
[0056] 当所述U0大于所述第一预设电压且小于所述第二预设电压时，判断采集的开关 量信号无效。当开关量信号无效时，可能是分压电阻出现异常或者开关量信号异常。
[0057] 可以理解的是，开关量信号可以为0V、24V的电平信号，另外，还可以为触点信号， 例如开关闭合，开关断开呈现的电压信号。
[0058] 另外，本实施例提供的可靠的开关量信号检测电路，还包括：第一调理电路500和 第二调理电路600 ;
[0059] 所述第一分压电阻R1的第二端通过所述第一调理电路500连接所述AD转换器 300的第一输入端；
[0060] 所述第三分压电阻R3的第二端通过所述第二调理电路600连接所述AD转换器 300的第二输入端；
[0061] 所述第一调理电路500,用于将所述U1进行滤波和线性变换后发送给所述AD转换 器300的第一输入端；
[0062] 所述第二调理电路600,用于将所述U2进行滤波和线性变换后发送给所述AD转换 器300的第二输入端。
[0063] 为了防止两个分压支路（R1和R2组成第一分压支路，R3和R4组成第二分压支路） 同时出现相同的偏差或ADC转换器的信号粘连，所述R1/R2的值与R3/R4的值不同。
[0064] 例如，R1、R2、R3和R4可以选用不同阻值的电阻器，从而可以在一定程度上消减因 分压电阻随机失效、阻值飘移、腐蚀、回路浪涌等原因而导致的阻值变化。
[0065] R1、R2、R3和R4的阻值可以根据实际开关量信号的电压大小进行选取。在开关量 信号的电压范围为0-24V的应用中，通常对R1与R2、R3与R4的阻值比值进行选择，所述 R1/R2的值与R3/R4的值的取值范围为4. 8-12。例如，所述R1为4. 7k欧姆，所述R2为lk 欧姆，所述R3为8. 2k欧姆，所述R4为1. 2k欧姆。
[0066] 如图3所示，第一调理电路输出的电压为U3,第二调理电路输出的电压为U4,AD转 换器300将U3转换为U5,AD转换器300将U4转换为U6,可以理解的是，Ul、U3和U5之间 均是线性转换，不影响比例关系，U2、U4和U6之间均是线性转换，不影响比例关系。
[0067] 控制器400将U5和U6换算为U1和U2,并计算得到K值与K0的偏移量，即可得到 等效的R1的电阻偏移量。如果K与K0的差值超过预定范围，则认为检测电路故障，本次采 集的开关量信号的电压无效。
[0068] 由于第一调理电路、第二调理电路和ADC转换器的都是线性变换，检测电路的任 何器件的参数发生偏移时，都可以等效为K的变化。通过K的允许误差的合理选择，可以对 整个检测电路进行诊断，从而达到高诊断覆盖率。
[0069] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽 然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人 员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明 技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离 本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同 变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
【主权项】
1. 一种可靠的开关量信号检测电路，其特征在于，包括：第一分压电阻、第二分压电 阻、第三分压电阻、第四分压电阻、AD转换器和控制器； 所述第一分压电阻的第一端连接开关量信号的输入端，所述第一分压电阻的第二端通 过所述第二分压电阻接地；所述第一分压电阻的第二端连接所述AD转换器的第一输入端； 所述第三分压电阻的第一端连接所述开关量信号的输入端，所述第三分压电阻的第二 端通过所述第四分压电阻接地；所述第三分压电阻的第二端连接所述AD转换器的第二输 入端； 所述AD转换器，用于分别将所述第二分压电阻上的电压和第四分压电阻上的电压转 换为数字信号发送给所述控制器； 所述控制器，用于由所述第二分压电阻上的电压Ul和第四分压电阻上的电压U2获得 U1/U2,将U1/U2与理论比值进行比较，如果U1/U2与理论比值的差值在预定范围内，则确定 检测电路正常，获得检测的开关量信号的电压。2. 根据权利要求1所述的可靠的开关量信号检测电路，其特征在于，所述获得检测的 开关量信号的电压U0,具体依据以下公式获得： UO = (R1+R2)*U1/R2 ; 其中，Rl和R2分别为第一分压电阻和第二分压电阻的阻值。3. 根据权利要求1所述的可靠的开关量信号检测电路，其特征在于，如果U1/U2与理论 比值的差值超过所述预定范围，则确定检测电路异常，根据以下公式获得第一分压电阻的 阻值偏移量；其中，RU R2、R3和R4分别为第一分压电阻、第二分压电阻、第三分压电阻和第四分压 电阻的阻值；第二分压电阻、第三分压电阻和第四分压电阻的阻值偏移量等效为第一分压 电阻的偏移量。4. 根据权利要求2所述的可靠的开关量信号检测电路，其特征在于，当所述UO小于第 一预设电压时，判断所述开关量信号对应的逻辑为〇 ;当所述UO大于第二预设电压时，判断 所述开关量信号对应的逻辑为1。5. 根据权利要求4所述的可靠的开关量信号检测电路，其特征在于，当所述UO大于所 述第一预设电压且小于所述第二预设电压时，判断采集的开关量信号无效。6. 根据权利要求1所述的可靠的开关量信号检测电路，其特征在于，还包括：第一调理 电路和第二调理电路； 所述第一分压电阻的第二端通过所述第一调理电路连接所述AD转换器的第一输入 端； 所述第三分压电阻的第二端通过所述第二调理电路连接所述AD转换器的第二输入 端； 所述第一调理电路，用于将所述Ul进行滤波和线性变换后发送给所述AD转换器的第 一输入端； 所述第二调理电路，用于将所述U2进行滤波和线性变换后发送给所述AD转换器的第 二输入端。7. 根据权利要求6所述的可靠的开关量信号检测电路，其特征在于，所述R1/R2的值与 R3/R4的值不同。8. 根据权利要求1或6所述的可靠的开关量信号检测电路，其特征在于，所述R1/R2的 值与R3/R4的值的取值范围为4. 8-12。9. 根据权利要求8所述的可靠的开关量信号检测电路，其特征在于，所述Rl为4. 7k欧 姆，所述R2为Ik欧姆，所述R3为8. 2k欧姆，所述R4为I. 2k欧姆。
【专利摘要】本发明提供一种可靠的开关量信号检测电路，包括：R1的第一端连接开关量信号的输入端，R1的第二端通过第二分压电阻接地；R1的第二端连接AD转换器的第一输入端；R3的第一端连接开关量信号的输入端，R3的第二端通过第四分压电阻接地；R3的第二端连接AD转换器的第二输入端；AD转换器将R2上的电压和R4上的电压转换为数字信号发送给控制器；控制器用于由R2上的电压U1和R4上的电压U2获得U1/U2，将U1/U2与理论比值进行比较，如果U1/U2与理论比值的差值在预定范围内，则确定检测电路正常；在预定范围之外，检测电路出现问题。该电路能够准确地检测开关量信号，并且能够检测出检测电路是否发生故障。
【IPC分类】G01R31/327, G01R19/165
【公开号】CN105425019
【申请号】CN201510811597
【发明人】徐士斌, 王保国, 董良健, 任翔
【申请人】浙江中控技术股份有限公司
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年11月20日