带有自诊断功能的开关信号检测电路制造技术

本实用新型专利技术提供了带有自诊断功能的开关信号检测电路，属于计量信号检测领域，包括：电阻R1，以及与电阻R1串联的电阻R2，在电阻R1远离电阻R2的一端设有POW_CTR引脚，在电阻R1、电阻R2之间设有SW_IO引脚和电容C1，电容C1远离SW_IO引脚的一端接地，电阻R2远离电阻R1的另一端为开关信号输入接口。通过中断或查询检测法，ADC检测法等软件方法和硬件电路供电电源可控的方式相互配合，实现了在满足检测工作的前提下，具有更低的功耗，当输入信号短路时，可通过控制电路的供电电源自动切换为定时间歇供电方式并配合查询检测法，避免产生额外功耗，影响产品电源使用寿命。

Switch signal detection circuit with self diagnostic function

The utility model provides a switching signal detection circuit with a self-diagnostic function, which belongs to the field of measurement signal detection, including resistance R1 and resistance R2 in series with resistance R1, a POW_CTR pin is arranged at one end of resistance R1 far from resistance R2, a SW_IO pin and a capacitor C1 are arranged between resistance R1 and resistance R2, and a capacitor C1 far from SW_IO. One end of the pin is grounded, the resistance R2 is far away from the resistance R1, and the other end is the switch signal input interface. Through interruption or inquiry detection method, ADC detection method and other software methods and hardware circuit power supply controllable way to cooperate with each other, to achieve the premise of satisfying the detection work, with lower power consumption, when the input signal short-circuit, can automatically switch the power supply of the control circuit to a fixed-time intermittent power supply mode and cooperate. The query detection method avoids additional power consumption and affects the service life of the product.

【技术实现步骤摘要】
带有自诊断功能的开关信号检测电路
本技术属于计量信号检测领域，特别涉及带有自诊断功能的开关信号检测电路。
技术介绍
随着时代的发展和科学技术的进步，智能化仪表得到普及。开关量检测技术因具有简单、可靠、成本低等优点，在智能化仪表中得到广泛应用。如按键触发，阀门到位，流量计输出的计量脉冲信号等。在上述应用中，检测系统会先通过外部接口接收开关量信号，经降压或滤波等过程后，再通过内部接口将信号传递给控制器，进行最终的分析和处理。由于智能仪表的使用环境复杂且基数庞大，因此其接口不可避免的会发生故障。例如：当内外接口短路或者内部接口开路并受到干扰时，会产生功耗大问题，并且只有在电池电量耗完时，才能识别出来，造成能量的浪费；当外部接口与信号源之间的连接信号线发生断线时，在现有技术中是无法通过其接口状态来识别的，只能在发现不计数后，进行排查和维修。这样容易造成企业与用户、服务提供商与消费者之间的经济纠纷。因此，非常有必要在智能仪表中增加自诊断功能，确保当发生故障时，能够及时检测出故障原因并进行相应处理，以便不影响其它功能模块的正常运行。在总结了现有技术中开关量检测方法的不足，本文以工业物联网智能燃气表为例，设计了低功耗且能够及时检测出内外接口故障的，一种带有自诊断功能的开关量检测系统，有效的解决了上述的实际问题。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本技术提供了中断与查询检测法对开关信号进行检测，从而降低检测功耗的带有自诊断功能的开关信号检测电路。为了达到上述技术目的，一方面本技术提供了带有自诊断功能的开关信号检测电路，所述开关信号检测电路，包括：电阻R1，以及与电阻R1串联的电阻R2，在电阻R1远离电阻R2的一端设有POW_CTR引脚，在电阻R1、电阻R2之间设有SW_IO引脚和电容C1，电容C1远离SW_IO引脚的一端接地，电阻R2远离电阻R1的另一端为开关信号输入接口。可选的，在所述开关信号检测电路的开关信号输入接口上连接有信号线断线检测电路；在所述信号线断线检测电路的输出端连接有开关检测电路，在所述信号线断线检测电路的输出端连接有无源信号输出电路或有源信号输出电路、或无源信号输出电路以及有源信号输出电路；其中，在信号线断线检测电路的输出端与有源信号输出电路之间还连接有信号转换电路。可选的，在所述信号线断线检测电路中，设有三极管Q1，在三极管Q1的基极连接有发出控制信号的第一控制端，在控制端与基极之间设有电阻R4，在三极管Q1的集电极处连接有电阻R3，三极管Q1的发射极接地。可选的，在所述开关信号检测电路中，还设有源信号转换电路，包括：包括有源输出电路，包括MOS管Q3和三极管Q4，MOS管Q3的栅极与三极管Q4的集电极相连，MOS管Q3的漏极经二极管D2连接信号转换电路；在三极管Q4的集电极与MOS管Q3的源极之间设有电阻R7，三极管Q4的基极经电阻R8连接有第二控制端。可选的，所述有源信号电路中还包括与有源输出电路连接的有源信号转换电路，包括：MOS管Q2，MOS管Q2的漏极连接开关信号输入接口，MOS管Q2的源极接地，MOS管Q2的栅极连接有电阻R5，在电阻R5远离MOS管Q2的一端经电阻R6接地，电阻R6远离接地端的另一端连接信号输出电路。可选的，在所述在开关检测电路的输入接口与信号线断线检测电路的输出端之间还设有电压保护电路，电压保护电路的输出端作为外部接口。本技术提供的技术方案带来的有益效果是：1、通过开关量信号检测电路，开关量检测软件算法，自诊断软件算法(信号线断线检测和内部接口开路检测)，无线通信功能的相互配合，使产品在使用过程中，可自动监测开关状态和接口状态，包括：当与外部接口连接的输入信号线断线或与内部接口连接的控制器引脚脱焊等，在出现异常时可及时监测出来做好处理，并通过远程报警通知相关人员。2、可通过中断或查询检测法，ADC检测法等软件方法和硬件电路供电电源可控的方式相互配合，实现了在满足检测工作的前提下，具有更低的功耗，当输入信号短路时，可通过控制电路的供电电源自动切换为定时间歇供电方式，并配合查询检测法，避免产生功耗，影响产品电源使用寿命。4、实现对有源或无源输入信号的兼容。通过开关信号检测电路和有源到无源信号转换电路的设计，再配合开关检测软件算法，实现了无源或有源信号输入，电压不同的有源信号输入，常开和常闭输入信号的兼容，单一或多种输入信号的混合。5、通过检测电路电源可控，当产品经长期使用后，可降低元器件由于器件老化而出现故障的概率。另外，当电路出现故障时，可将供电电源断开，保护产品中的电路不受影响。附图说明为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本技术提供的带有自诊断功能的开关信号检测电路的结构示意图；图2是本技术提供的无源开关信号检测电路的结构示意图；图3是本技术提供的有源信号转换电路的结构示意图；图4是本技术提供的外部接口信号线断线检测电路的结构示意图；图5是本技术提供的电压保护电路的结构示意图；图6是本技术提供的内部接口开路检测的流程示意图；图7是本技术提供的内部接口开路检测的替换方案流程示意图；图8是本技术提供的信号线断线检测方法的流程示意图；图9是本技术提供的基于开关信号检测电路的系统框图。具体实施方式为使本技术的结构和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术的结构作进一步地描述。实施例一一方面本技术提供了带有自诊断功能的开关信号检测电路，如图1所示，所述开关信号检测电路的具体结构为电阻R1，以及与电阻R1串联的电阻R2，在电阻R1远离电阻R2的一端设有POW_CTR引脚，在电阻R1、电阻R2之间设有SW_IO引脚和电容C1，电容C1远离SW_IO引脚的一端接地，电阻R2远离电阻R1的另一端为开关信号输入接口。在实施中，开关检测电路POW_CTR与控制器引脚连接，SW_IO与控制器另一个引脚连接。R1作为上拉电阻，当按键未被按下时，使SW_IO引脚拉置高电平的确定状态。电阻R2作为保护电阻和采样电阻。在无源开关信号检测电路中，作为保护电阻，当SW_IO引脚输出高电平同时按键被按下与GND导通时，防止SW_IO与GND短路。采样电阻功能是用来检测电路故障，即断线时使用。R1电阻阻值可选择100k作为优选，选型原则：(1)当按键未被按下时，根据控制器数据手册(数据手册不同，电压不同)，在本控制器中，高电平判别电压门限为：SW_IO引脚电压高于0.7倍的POW_CTR高电平电压。例如POW_CTR高电平电压为3V时，SW_IO引脚电压为大于2.1V。(2)当按键被按下时，产生的电流越低越好。控制器引脚的低电平判断可根据控制器数据手册设计，在本控制器中，低电平判别电压门限为：SW_IO引脚的电压低于0.3倍的POW_CTR高电平电压。例如：POW_CTR电压为3V，串连100k电阻，最大产生电流为I0＝30uA。SW_IO引脚电压低于0.9V。R2电阻选择100Ω作为优选，当按键未按下时，R2电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.带有自诊断功能的开关信号检测电路，其特征在于，所述开关信号检测电路，包括：电阻R1，以及与电阻R1串联的电阻R2，在电阻R1远离电阻R2的一端设有POW_CTR引脚，在电阻R1、电阻R2之间设有SW_IO引脚和电容C1，电容C1远离SW_IO引脚的一端接地，电阻R2远离电阻R1的另一端为开关信号输入接口。

【技术特征摘要】
1.带有自诊断功能的开关信号检测电路，其特征在于，所述开关信号检测电路，包括：电阻R1，以及与电阻R1串联的电阻R2，在电阻R1远离电阻R2的一端设有POW_CTR引脚，在电阻R1、电阻R2之间设有SW_IO引脚和电容C1，电容C1远离SW_IO引脚的一端接地，电阻R2远离电阻R1的另一端为开关信号输入接口。2.根据权利要求1所述的带有自诊断功能的开关信号检测电路，其特征在于，在所述开关信号检测电路的开关信号输入接口上连接有信号线断线检测电路；在所述信号线断线检测电路的输出端连接有开关检测电路，在所述信号线断线检测电路的输出端连接有无源信号输出电路或有源信号输出电路、或无源信号输出电路以及有源信号输出电路；其中，在信号线断线检测电路的输出端与有源信号输出电路之间还连接有信号转换电路。3.根据权利要求2所述的带有自诊断功能的开关信号检测电路，其特征在于，在所述信号线断线检测电路中，设有三极管Q1，在三极管Q1的基极连接有发出控制信号的第一控制端，在控制端与基极之间设有电阻R4，在三极管Q1的集电极处连接有电阻R3，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴燕娟，李大伟，钭伟明，丁渊明，盛成龙，谭华，
申请(专利权)人：金卡智能集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33