模拟量输出板卡和模拟量输出方法技术

本发明专利技术提供了一种模拟量输出板卡和模拟量输出方法，模拟量输出板卡包括：控制器局域网的驱动电路、处理器、高压隔离电源电路、低压信号处理电路、隔离采集电路和高压输出电路。本发明专利技术的模拟量输出板卡和模拟量输出方法，通过控制器局域网的驱动电路接收控制器局域网发送的数字信号，通过低压信号处理电路进行初步升压，采用了隔离采集电路来进行电气隔离，提高了整个模拟量输入板卡的稳定性，本发明专利技术的模拟量输出板卡和模拟量输出方法可靠性高，抗干扰能力强，能够满足高电压输出的需求。

【技术实现步骤摘要】
模拟量输出板卡和模拟量输出方法
本专利技术涉及轨道交通领域，特别是涉及模拟量输出板卡和模拟量输出方法。
技术介绍
在列车网络的控制系统中，需要向外部设备输出模拟量电压信号，其中，模拟量输出板卡是远程输入输出模块的重要组成部分，负责模拟量的采集输出，其稳定性关系到远程输入输出模块的稳定性与可靠性，对列车的安全运行发挥着重要作用。目前，中国列车的网络控制系统的模拟量输出板卡向外部设备输出的电压一般都在0-15V之间，无法满足其他国家外部设备的高电压的需求。
技术实现思路
本专利技术提供一种模拟量输出板卡和模拟量输出方法，用以解决现有技术中的模拟量输出板卡无法满足高电压输出的问题。本专利技术一方面提供一种模拟量输出板卡，包括：控制器局域网的驱动电路、处理器、高压隔离电源电路、低压信号处理电路、隔离采集电路和高压输出电路；所述控制器局域网的驱动电路分别与所述控制器局域网的总线及处理器连接，用于接收所述控制器局域网发送的数字信号，并将所述数字信号转换成数字差分信号发送给所述处理器；所述处理器与所述低压信号处理电路连接，所述处理器用于将所述数字差分信号转换成低压模拟信号，并将所述低压模拟信号发送给所述低压信号处理电路；所述低压信号处理电路与所述隔离采集电路连接，所述低压信号处理电路用于将所述低压模拟信号进行升压处理，生成第一高压模拟信号，并将所述第一高压模拟信号发送给所述隔离采集电路；所述隔离采集电路与所述高压输出电路连接，所述隔离采集电路用于隔离所述低压信号处理电路与所述高压输出电路，并对所述第一高压模拟信号进行线性处理，生成第二高压模拟信号，并将所述第二高压信号发送给所述高压输出电路；所述高压隔离电源电路与所述高压输出电路的供电输入端连接，用于对所述高压输出电路供电；所述高压输出电路与外部设备连接，所述高压输出电路用于将所述第二高压信号进行升压处理，生成满足所述外部设备的输入电压。本专利技术另一方面提供一种模拟量输出方法，包括：控制器局域网的驱动电路接收控制器局域网发送的数字信号，并将所述数字信号转换成数字差分信号发送给处理器；所述处理器接收控制器局域网的驱动电路发送的数字差分信号，将所述数字差分信号转换成低压模拟信号，并将所述低压模拟信号发送给低压信号处理电路；所述低压信号处理电路接收所述低压模拟信号，将所述低压模拟信号进行升压处理，生成第一高压模拟信号，并将所述第一高压模拟信号发送给隔离采集电路；所述隔离采集电路隔离所述低压信号处理电路与高压输出电路，接收所述第一高压模拟信号，对所述第一高压模拟信号进行线性处理，生成第二高压模拟信号，并将所述第二高压模拟信号发送给所述高压输出电路；所述高压输出电路接收所述第二高压模拟信号，并对所述第二高压模拟信号进行升压处理，输出第三高压模拟信号给外部设备。本专利技术提供的模拟量输出板卡和模拟量采集方法，通过控制器局域网的驱动电路接收控制器局域网发送的数字信号，通过低压信号处理电路进行初步升压，为了避免高压输出电路输出的高压信号带来的强干扰影响低压信号处理电路及处理器的工作，因此采用了隔离采集电路来进行电气隔离，提高了整个模拟量输出板卡的稳定性。进一步的，对隔离采集电路输出的信号进行升压处理，输出满足外部设备需求的电压。本专利技术的模拟量输出板卡和模拟量采集方法可靠性高，抗干扰能力强，能够满足高电压输出的需求。附图说明图1为本专利技术实施例一提供的模拟量输出板卡的结构示意图；图2为本专利技术实施例二提供的高压隔离电源电路的结构示意图；图3为本专利技术实施例二提供的低压信号处理电路的结构示意图；图4为本专利技术实施例二提供的隔离采集电路的结构示意图；图5为本专利技术实施例二提供的高压输出电路的结构示意图；图6为本专利技术实施例三提供的模拟量输出方法的流程示意图。具体实施方式实施例一图1为本专利技术实施例一提供的模拟量输出板卡的结构示意图。如图1所示，本专利技术提供一种模拟量输出板卡包括：控制器局域网的驱动电路1、处理器2、高压隔离电源电路3、低压信号处理电路4、隔离采集电路5和高压输出电路6。其中，控制器局域网的驱动电路1分别与控制器局域网的总线(图中未示出)及处理器2连接，用于接收控制器局域网发送的数字信号，并将该数字信号转换成数字差分信号发送给处理器2。处理器2与低压信号处理电路4连接，处理器2用于将上述数字差分信号转换成低压模拟信号，并将该低压模拟信号发送给低压信号处理电路4。具体的，该低压模拟信号为0-2.5V的电压信号。此外，处理器2还用于接收控制器局域网的总线发送的信号，并将该信号解析成标准数据存储在自身的缓存区，以供控制器读取。举例来说，处理器2可以包括STM32F103单片机和控制器局域网协议控制芯片，STM32F103单片机负责控制控制器局域网协议控制芯片的工作时序以及与外部系统进行数据的交互。为了满足隔离采集电路5的工作电流，需要利用低压信号处理电路4对处理器2输出的低压模拟信号进一步升压。具体的，低压信号处理电路4与隔离采集电路5连接，低压信号处理电路4用于将低压模拟信号进行升压处理，生成第一高压模拟信号，并将该第一高压模拟信号发送给隔离采集电路5。其中，第一高压模拟信号为0-10V的电压信号。进一步的，由于高压输出电路6输出的高压信号会带来强干扰影响低压信号处理电路4及处理器2的工作，因此采用了隔离采集电路5来进行电气隔离，使得低压信号处理电路4中的信号不受高压输出电路的干扰，同时，也能消除高压对于处理器的影响，保证了板卡后端与高压输入端无电气连接，从而增强模拟量输出板卡的稳定性。具体的，隔离采集电路5与高压输出电路6连接，隔离采集电路5用于隔离低压信号处理电路4与高压输出电路5，并对第一高压模拟信号进行线性处理，生成第二高压模拟信号，并将该第二高压信号发送给高压输出电路6，其中，隔离采集电路5可以采用线性元件，即保证第一低压模拟信号与第二低压模拟信号之间呈线性关系，可选的，第一高压模拟信号与第二高压模拟信号相等。为了满足对外部设备的输出电压，需要进一步的对隔离采集电路5输出的电压信号进行升压。其中，采用了高压隔离电源电路3对高压输出电路进行供电。具体的，高压隔离电源电路3对高压输出电路6的供电电压为0-50V，高压隔离电源电路3与高压输出电路6的供电输入端连接，高压输出电路6与外部设备连接，高压输出电路6用于将第二高压信号进行升压处理，生成满足外部设备的输入电压。由以上技术方案可知，本专利技术的模拟量输出板卡通过控制器局域网的驱动电路1接收控制器局域网发送的数字信号，通过低压信号处理电路进行初步升压，为了避免高压输出电路6输出的高压信号带来的强干扰影响低压信号处理电路4及处理器2的工作，因此采用了隔离采集电路5来进行电气隔离，提高了整个模拟量输出板卡的稳定性。进一步的，对隔离采集电路5输出的信号进行升压处理，输出满足外部设备需求的电压。本专利技术的模拟量输出板卡可靠性高，抗干扰能力强，能够满足高电压输出的需求。实施例二本实施例对上述实施例做进一步的补充说明，图2为本专利技术实施例二提供的高压隔离电源电路的结构示意图，如图2所示，高压隔离电源电路1包括第一电阻1101、第一电容1201、第二电容1202、第三电容1203、第四电容1204、第五电容1205、第一控制芯片1001、第六电容1206和第一防反二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟量输出板卡，其特征在于，包括：控制器局域网的驱动电路、处理器、高压隔离电源电路、低压信号处理电路、隔离采集电路和高压输出电路；所述控制器局域网的驱动电路分别与所述控制器局域网的总线及处理器连接，用于接收所述控制器局域网发送的数字信号，并将所述数字信号转换成数字差分信号发送给所述处理器；所述处理器与所述低压信号处理电路连接，所述处理器用于将所述数字差分信号转换成低压模拟信号，并将所述低压模拟信号发送给所述低压信号处理电路；所述低压信号处理电路与所述隔离采集电路连接，所述低压信号处理电路用于将所述低压模拟信号进行升压处理，生成第一高压模拟信号，并将所述第一高压模拟信号发送给所述隔离采集电路；所述隔离采集电路与所述高压输出电路连接，所述隔离采集电路用于隔离所述低压信号处理电路与所述高压输出电路，并对所述第一高压模拟信号进行线性处理，生成第二高压模拟信号，并将所述第二高压信号发送给所述高压输出电路；所述高压隔离电源电路与所述高压输出电路的供电输入端连接，用于对所述高压输出电路供电；所述高压输出电路与外部设备连接，所述高压输出电路用于将所述第二高压信号进行升压处理，生成满足所述外部设备的输入电压。...

【技术特征摘要】
1.一种模拟量输出板卡，其特征在于，包括：控制器局域网的驱动电路、处理器、高压隔离电源电路、低压信号处理电路、隔离采集电路和高压输出电路；所述控制器局域网的驱动电路分别与所述控制器局域网的总线及处理器连接，用于接收所述控制器局域网发送的数字信号，并将所述数字信号转换成数字差分信号发送给所述处理器；所述处理器与所述低压信号处理电路连接，所述处理器用于将所述数字差分信号转换成低压模拟信号，并将所述低压模拟信号发送给所述低压信号处理电路；所述低压信号处理电路与所述隔离采集电路连接，所述低压信号处理电路用于将所述低压模拟信号进行升压处理，生成第一高压模拟信号，并将所述第一高压模拟信号发送给所述隔离采集电路；所述隔离采集电路与所述高压输出电路连接，所述隔离采集电路用于隔离所述低压信号处理电路与所述高压输出电路，并对所述第一高压模拟信号进行线性处理，生成第二高压模拟信号，并将所述第二高压信号发送给所述高压输出电路；所述高压隔离电源电路与所述高压输出电路的供电输入端连接，用于对所述高压输出电路供电；所述高压输出电路与外部设备连接，所述高压输出电路用于将所述第二高压信号进行升压处理，生成满足所述外部设备的输入电压；所述高压隔离电源电路包括：第一电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第一控制芯片、第六电容和第一防反二极管；所述第一电阻、第一电容、第二电容、第三电容并联设置在所述高压隔离电源电路的第一输入端与第二输入端之间；所述第四电容的第一端连接在所述第二电容和所述第三电容之间，所述第四电容的第二端与所述第五电容的第一端连接，所述第五电容的第二端连接在所述第二电容和所述第三电容之间；所述第四电容的第一端与所述第一控制芯片的第一输入端连接，所述第五电容的第二端与所述第一控制芯片的第二输入端连接；所述第六电容和所述第一防反二极管并联设置在所述第一控制芯片的第一输出端与第二输出端之间，所述第一防反二极管与所述高压输出电路的供电输入端连接，所述第一防反二极管用于防浪涌及电压突变对所述高压差分处理电路的供电输入端产生的冲击；所述处理器包括STM32F103单片机和控制器局域网协议控制芯片。2.根据权利要求1所述的模拟量输出板卡，其特征在于，所述低压信号处理电路包括：第一运算放大器、第二电阻、第七电容、第三电阻、第四电阻、第二运算放大器和第五电阻；所述第一运算放大器的同相输入端与所述处理器连接，所述第二电阻的第一端连接在所述处理器及第一运算放大器的同相输入端之间，所述第二电阻的第二端接地，所述第七电容的第一端连接在所述第二电阻的第一端与所述第一运算放大器的同相输入端之间，所述第七电容的第二端连接于所述第二电阻与大地之间；所述第一运算放大器的反相输入端通过所述第三电阻接地，所述第一运算放大器的输出端通过所述第四电阻与所述第二运算放大器的同相输入端连接；所述第一运算放大器还包括第一反馈电阻和第十电容，所述第一反馈电阻和第十电容相互并联，连接在所述第一运算放大器的反相输入端与输出端之间；所述第二运算放大器的输出端通过所述第五电阻与所述隔离采集电路连接。3.根据权利要求2所述的模拟量输出板卡，其特征在于，所述隔离采集电路包括第三运算放大器、第二控制芯片、第六电阻、第八电容、第四运算放大器和第七电阻；所述第三运算放大器的反相输入端与所述第二控制芯片的第一输入端连接，所述第三运算放大器的输出端通过所述第六电阻与所述第二控制芯片的第二输入端连接；所述第八电容的第一端连接在所述第三运算放大器的反相输入端与所述第二控制芯片的第一输入端之间，所述第八电容的第二端连接在所述第三运算放大器的输出端与所述第六电阻之间；所述第二控制芯片的第一输出端与所述第四运算放大器的反相输入端连接，所述第二控制芯片的第二输出端与所述第四运算放大器的同相输入端...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨军，陶冶，
申请(专利权)人：中车大连电力牵引研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21