高安全等级的速度脉冲和开关量采集电路及采集方法技术

本发明专利技术提供一种高安全等级的速度脉冲和开关量采集电路和采集方法。采集电路包括两组数据采集单元，每组数据采集单元均包括脉冲采集电路和开关量采集电路。CANFD通道获取速度脉冲信号采集指令或开关量信号采集指令，处理器根据CANFD通道获取的速度脉冲信号采集指令或开关量信号采集指令，控制两组数据采集单元同步采集速度脉冲信号或同步开关量信号；经CANFD通道向外部平台发送处理器处理后的速度脉冲信号采集数据和开关量信号采集数据。其中，开关量采集使能信号为方波信号。本发明专利技术可实现高安全性，高可靠性的速度脉冲信号和开关量信号的数据采集。量信号的数据采集。量信号的数据采集。

【技术实现步骤摘要】
高安全等级的速度脉冲和开关量采集电路及采集方法


[0001]本专利技术涉及电路系统
，涉及一种速度脉冲和开关量采集电路和采集方法。

技术介绍

[0002]随着列车运行速度提高，对列车制动系统的功能、性能和安全性需求也越来越高。列车运行速度是影响列车制动的重要因素之一，它会直接影响列车的制动减速度和制动距离；另一方面列车制动的控制精度也会直接影响到列车乘客乘坐的舒适度，需要准确的采集当前的速度并作出合适的减速度设置。
[0003]目前在轨道交通领域，广泛应用速度传感器进行测速。但速度传感器的输出脉冲波形会有一定的上升和下降时间，一定程度上会影响到速度脉冲的采集；另一方面，速度脉冲采集硬件故障会导致速度信号采集异常，如果处理器并不能有效判断出该信号存在异常，及时导向安全，则会影响列车运行安全。因此，高安全等级的速度采集电路对列车的制动系统显得尤为重要。
[0004]此外，现有技术中开关量采集是通过采集信号对采集电路的驱动实现的，不具有采集使能信号。采集电路仅具有采集回路，不具有使能回路，不存在使能控制。如图8所示，在一个采集周期内，开关量信号是一直加在采集回路上的，只要有开关量信号输入，电路就导通。当列车控制系统需要使用开关量信号进行系统判断时，就采集开关量数据。但是实际上，只有列车系统CPU采集指令发出时，需要采集到开关量数据，而其他情况不需要采集开关量数据，开关量信号仍然输入在采集电路上，等待CPU采集，这样110V的开关量信号一直输入在采集电路上，功率较大，会导致电路的元器件发热严重，降低了系统的不稳定性和使用寿命。
[0005]此外，现有技术中开关量采集的方式，当开关量信号“1”，采集电路导通，输出低电平，开关量信号“0”，采集电路不导通，输出高电平。这是正常的采集逻辑，但是当采集电路中信号采集光耦U1输入端短路时，不影响外部开关量的导通回路，但是此时光耦失效了，光耦输出一直高电平，不论开关量是“0”或者“1”输入时，光耦输出一直是高电平，无法判断是外部采集电路故障还是采集到外部开关量信号“0”。同理，开关量电路信号采集光耦U1光耦输出侧短路，光耦输出一直低电平，此时也不影响外部开关量的导通回路，但无法判断是采集到外部开关量信号“1”，还是电路故障。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种应用于列车制动系统的高安全等级的速度脉冲和开关量采集电路和采集方法，解决现有技术中因速度脉冲电路硬件异常导致的采集值不准确，进而影响车辆控制的问题，最大程度满足速度脉冲采集电路的安全性和可靠性要求。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0008]一种速度脉冲和开关量采集电路，包括两组数据采集单元，每组数据采集单元均
包括：
[0009]脉冲采集电路：经外部接口与列车制动系统连接，用于采集速度脉冲信号；
[0010]开关量采集电路：经外部接口与列车制动系统连接，用于采集制动系统开关量信号；
[0011]CANFD通道：经外部接口与列车制动系统连接，用于获取速度脉冲信号采集指令，或，开关量信号采集指令；
[0012]数据处理器：每组采集单元中的数据处理器与该组数据采集单元中的脉冲采集通道和开关量采集通道连接，输入脉冲采集数据，或，输出开关量采集使能信号和输入开关量采集数据；两组数据采集单元之间的数据处理器连接，经双通道隔离同步单元通信；
[0013]所述处理器被配至为：根据CANFD通道获取的速度脉冲信号采集指令或开关量信号采集指令，控制两组数据采集单元同步采集速度脉冲信号或同步开关量信号；
[0014]所述双通道隔离同步单元被配置为：控制两组数据采集单元处理器之间进行隔离通信和数据同步处理；
[0015]所述开关量采集使能信号为方波信号；
[0016]所述CANFD通道进一步与外部平台连接，用于向外部平台发送处理器处理后的速度脉冲信号采集数据和开关量信号采集数据。
[0017]本专利技术一些实施例中，所述脉冲采集电路包括：
[0018]防护电路：其输入端连接脉冲采集外部接口，用于防止瞬时脉冲对脉冲采集电路的损害；
[0019]信号检测电路：连接防护电路的输出端，用于对采集脉冲信号进行限流处理，提取速度脉冲信号；
[0020]隔离采集电路：与信号检测电路的输出端连接，用于读取速度脉冲信号。
[0021]本专利技术一些实施例中，所述开关量采集电路包括：
[0022]防反电路：输入端连接开关量采集外部接口，用于过滤采集的开关量信号中极性反接的开关量信号；
[0023]稳压限流电路：与防反电路的输出端连接，用于限定开关量采集电路的工作电流；
[0024]采集使能电路：与稳压限流电路的输出端连接，用于输出开关量采集使能信号；
[0025]信号采集电路：输入端连接采集使能电路通信，输出端连接处理器单元，用于将采集的开关量信号传输至处理器。
[0026]本专利技术一些实施例中，所述开关量采集使能信号的占空比为25％。
[0027]本专利技术一些实施例中，进一步提供一种速度脉冲和开关量采集方法，包括以下步骤：
[0028]经CANFD通道接收速度脉冲采集指令后，处理器发出速度脉冲信号采集使能信号，两组数据采集单元同步采集速度脉冲信号；
[0029]经CANFD通道接收开关量采集指令后，处理器发出开关量信号采集使能信号，两组数据采集单元同步采集开关量信号，开关量采集使能信号为方波信号。
[0030]本专利技术一些实施例中，在第一时刻第一次采集速度脉冲信号，在延时后的第二时刻第二次采集速度脉冲信号，若第一次和第二次均采集到低(高)脉冲，则判断采集到低(高)脉冲信号，若两次采集信号不一致，则舍弃此次采集判断，再进行连续两次脉冲采集判
断。在采集有效的脉冲信号中，若两次采集到低脉冲，则判断采集到脉冲信号。
[0031]本专利技术一些实施例中，两组数据采集单元分别采集速度脉冲信号，统计速度脉冲信号采集数据，并对两组数据采集单元采集的脉冲信号进行2取2校验；
[0032]若校验通过，则经主数据采集单元将校验后的速度脉冲信号采集数据经CANFD通道发送至外部平台；
[0033]若校验不通过，则判定采集故障。
[0034]本专利技术一些实施例中，进一步对采集后的速度脉冲信号进行滤波处理。
[0035]本专利技术一些实施例中，两组数据采集单元分别采集开关量信号，统计开关量信号采集数据，并对两组数据采集单元采集的开关量信号进行2取2校验；
[0036]若校验通过，则经主数据采集单元将校验后的开关量信号采集数据经CANFD通道发送至外部平台；
[0037]若校验不通过，则判定采集故障。
[0038]本专利技术提供的速度脉冲和开关量采集电路及采集方法，其有益效果在于：
[0039](1)现有速度脉冲采集和开关量采集大都是单路采集模式，安全等级性不高，本专利技术采用2系独立隔离采集的方式，2系分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高安全等级的速度脉冲和开关量采集电路，其特征在于，包括两组数据采集单元，每组数据采集单元均包括：脉冲采集电路：经外部接口与列车制动系统连接，用于采集速度脉冲信号；开关量采集电路：经外部接口与列车制动系统连接，用于采集制动系统开关量信号；CANFD通道：经外部接口与列车制动系统连接，用于获取速度脉冲信号采集指令，或，开关量信号采集指令；数据处理器：每组采集单元中的数据处理器与该组数据采集单元中的脉冲采集通道和开关量采集通道连接，输入脉冲采集数据，或，输出开关量采集使能信号和输入开关量采集数据；两组数据采集单元之间的数据处理器连接，经双通道隔离同步单元通信；所述处理器被配至为：根据CANFD通道获取的速度脉冲信号采集指令或开关量信号采集指令，控制两组数据采集单元同步采集速度脉冲信号或同步开关量信号；所述双通道隔离同步单元被配置为：控制两组数据采集单元处理器之间进行隔离通信和数据同步处理；所述开关量采集使能信号为方波信号；所述CANFD通道进一步与外部平台连接，用于向外部平台发送处理器处理后的速度脉冲信号采集数据和开关量信号采集数据。2.如权利要求1所述的高安全等级的速度脉冲和开关量采集电路，其特征在于，所述脉冲采集电路包括：防护电路：其输入端连接脉冲采集外部接口，用于防止瞬时脉冲对脉冲采集电路的损害；信号检测电路：连接防护电路的输出端，用于对采集脉冲信号进行限流处理，提取速度脉冲信号；隔离采集电路：与信号检测电路的输出端连接，用于读取速度脉冲信号。3.如权利要求1所述的高安全等级的速度脉冲和开关量采集电路，其特征在于，所述开关量采集电路包括：防反电路：输入端连接开关量采集外部接口，用于过滤采集的开关量信号中极性反接的开关量信号；稳压限流电路：与防反电路的输出端连接，用于限定开关量采集电路的工作电流；采集使能电路：与稳压限流电路的输出端连接，用于输出开关量采集使能信号；信号采集电路：输入端连接采集使能电路通...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洋，杨帅，刘明希，张相田，
申请(专利权)人：中车青岛四方车辆研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：