带断线监测的数字量输出电路、电路板及监测方法与流程

本发明主要涉及数字量输出通道检测，具体涉及一种带断线监测的数字量输出电路、电路板及监测方法。

背景技术：

1、在典型的自动化测量与控制系统中，数字输出量控制着系统中很多重要设备，影响着整个系统的可靠性，在一些振动、连接线经过多次中转却又对连接可靠性有要求的特殊场合，或者是对数字量输出故障诊断有明确要求场合，一般需要对数字量输出通道进行自检，以保证及时发现通道问题。但是目前技术中并没有数字量输出通道的外部断线监测。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种电路简单、不影响数字量输出的带断线监测的数字量输出电路及其监测方法。

2、为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

3、一种带断线监测的数字量输出电路，包括数字量开关k1、比较器d1、比较器d2、电流源i1、电源vdd1、基准电压源vref1、基准电压源vref2和电阻r1；所述电源vdd1经电阻r1与数字量开关k1的一端和比较器d1的同相输入端相连，所述数字量开关k1的另一端则分别与比较器d2的同相输入端和负载相连；所述基准电压源vref1与比较器d1的反相输入端相连；所述基准电压源vref2与比较器d2的反相输入端相连；所述电流源i1与数字量开关k1的另一端相连。

4、作为上述技术方案的进一步改进：

5、还包括开关管q1、开关管q2、电阻r2、电阻r3和电源vdd2；所述开关管q1的基极与比较器d1的输出端相连，所述开关管q1的集电极通过电阻r2与电源vdd2相连；所述开关管q2的基极与比较器d2的输出端相连，所述开关管q2的集电极通过电阻r3与电源vdd2相连。

6、所述开关管q1和开关管q2均为晶闸管。

7、所述数字量开关k1为继电器开关。

8、所述数字量开关k1为mos管。

9、本发明还公开了一种集成电路板，包括如上所述的带断线监测的数字量输出电路。

10、本发明还公开了一种基于如上所述的带断线监测的数字量输出电路的监测方法，包括：

11、当数字量开关k1断开时，由比较器d2的输出电压vout21来监控是否断线；若vout21输出低电平，则判断外部接线正常；若vout21输出高电平，则判断外部断线；

12、当数字量开关k1闭合时，由比较器d1的输出电压vout11来监控是否断线；若vout11输出低电平，则判断外部接线正常；若vout11输出高电平，则判断外部断线。

13、作为上述技术方案的进一步改进：

14、还包括开关管q1、开关管q2、电阻r2、电阻r3和电源vdd2；所述开关管q1的基极与比较器d1的输出端相连，所述开关管q1的集电极通过电阻r2与电源vdd2相连；所述开关管q2的基极与比较器d2的输出端相连，所述开关管q2的集电极通过电阻r3与电源vdd2相连；通过开关管q1和开关管q1的输出电压来判断外部接线状态，具体地：

15、在比较器d2输出低电平时，开关管q2不导通，开关管q2的集电极vout2输出高电平；在比较器d2输出高电平时，开关管q2导通，开关管q2的集电极vout2输出低电平。

16、在比较器d1输出低电平时，开关管q1不导通，开关管q1的集电极vout1输出高电平；在比较器d1输出高电平时，开关管q1导通，开关管q1的集电极vout1输出低电平。

17、在判断外部断线时进行报警提示。

18、与现有技术相比，本发明的优点在于：

19、本发明通过引入电流源和比较器，能够准确判断数字量输出通道外部是否有效连接，不影响通道的正常输出(比较器d1和d2仅仅只是对电压进行采集并判断，不会对输出通道产生信号；电流源i1和电阻r1对输出通道的影响极小，可忽略)，且在通道不输出的情况下仍然可以判断是否断线，可应用于工业自动化测量与控制系统当中，适用于对连接可靠性有要求的特殊场合，或者对数字量输出故障诊断有明确要求的场合(如需要判断数字输出通道的外部接线是否断线)；上述整体电路结构简单。

技术特征：

1.一种带断线监测的数字量输出电路，其特征在于，包括数字量开关k1、比较器d1、比较器d2、电流源i1、电源vdd1、基准电压源vref1、基准电压源vref2和电阻r1；所述电源vdd1经电阻r1与数字量开关k1的一端和比较器d1的同相输入端相连，所述数字量开关k1的另一端则分别与比较器d2的同相输入端和负载相连；所述基准电压源vref1与比较器d1的反相输入端相连；所述基准电压源vref2与比较器d2的反相输入端相连；所述电流源i1与数字量开关k1的另一端相连。

2.根据权利要求1所述的带断线监测的数字量输出电路，其特征在于，还包括开关管q1、开关管q2、电阻r2、电阻r3和电源vdd2；所述开关管q1的基极与比较器d1的输出端相连，所述开关管q1的集电极通过电阻r2与电源vdd2相连；所述开关管q2的基极与比较器d2的输出端相连，所述开关管q2的集电极通过电阻r3与电源vdd2相连。

3.根据权利要求2所述的带断线监测的数字量输出电路，其特征在于，所述开关管q1和开关管q2均为晶闸管。

4.根据权利要求1或2或3所述的带断线监测的数字量输出电路，其特征在于，所述数字量开关k1为继电器开关。

5.根据权利要求1或2或3所述的带断线监测的数字量输出电路，其特征在于，所述数字量开关k1为mos管。

6.一种集成电路板，其特征在于，包括如权利要求1～5中任意一项所述的带断线监测的数字量输出电路。

7.一种基于权利要求1所述的带断线监测的数字量输出电路的监测方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的监测方法，其特征在于，还包括开关管q1、开关管q2、电阻r2、电阻r3和电源vdd2；所述开关管q1的基极与比较器d1的输出端相连，所述开关管q1的集电极通过电阻r2与电源vdd2相连；所述开关管q2的基极与比较器d2的输出端相连，所述开关管q2的集电极通过电阻r3与电源vdd2相连；通过开关管q1和开关管q1的输出电压来判断外部接线状态。

9.根据权利要求8所述的监测方法，其特征在于，在比较器d2输出低电平时,开关管q2不导通，开关管q2的集电极vout2输出高电平；在比较器d2输出高电平时,开关管q2导通，开关管q2的集电极vout2输出低电平。

10.根据权利要求9所述的监测方法，其特征在于，在比较器d1输出低电平时,开关管q1不导通，开关管q1的集电极vout1输出高电平；在比较器d1输出高电平时,开关管q1导通，开关管q1的集电极vout1输出低电平。

11.根据权利要求7～10中任意一项所述的监测方法，其特征在于，在判断外部断线时进行报警提示。

技术总结
本发明公开了一种带断线监测的数字量输出电路、集成电路板及监测方法，此数字量输出电路包括数字量开关K1、比较器D1、比较器D2、电流源I1、电源VDD1、基准电压源Vref1、基准电压源Vref2和电阻R1；所述电源VDD1经电阻R1与数字量开关K1的一端和比较器D1的同相输入端相连，所述数字量开关K1的另一端则分别与比较器D2的同相输入端和负载相连；所述基准电压源Vref1与比较器D1的反相输入端相连；所述基准电压源Vref2与比较器D2的反相输入端相连；所述电流源I1与数字量开关K1的另一端相连。本发明具有电路简单、不影响数字量输出、监测精准等优点。

技术研发人员：杨磊,曹洋,王婷,何成昭,黄敏,佘岳,刘斐,徐振,张志敏,初蕊,王超,陈孟君
受保护的技术使用者：株洲变流技术国家工程研究中心有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12