【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及工业控制过程中频率信号检测故障诊断领域，尤其涉及一种频率信号采集电路和诊断方法。
技术介绍
1、在工业控制领域，常常涉及到传感器输出信号的频率采集工作，对于安全性要求较高的系统，就要保证频率信号采集的准确性和可靠性。在信号采集电路中，传感器输出信号经过信号处理后由处理器进行频率检测。然而，单一的频率采集方式可能出现检测误差较大或信号处理错误等情况，而且处理器自身的频率采集误差或错误也无法估计。
技术实现思路
1、专利技术目的：为了解决采样信号频率检测的低诊断覆盖率的问题，提供了一种频率信号采集电路和诊断方法。通过外部传感器采集信号输入至两路信号处理电路，经过信号处理后输入fpga进行信号频率检测，两通道检测结果差值表征本次测量误差；外部mcu产生的固定频率的标准信号输入fpga进行信号频率检测，检测误差表征测量的准确性。
2、本专利技术提供了一种频率信号采集电路，包括外部传感器、第一信号处理通道、第二信号处理通道，第一通道选择器、第二通道选择器、第一诊断通道、第二诊断通道、第一校验通道、第二校验通道、fpga、外部mcu；
3、所述外部传感器分别与第一信号处理通道、第二信号处理通道连接，第一信号处理通道、第二信号处理通道为两个完全相同的通道；
4、所述第一信号处理通道与第一通道选择器中的第一诊断通道连接；
5、所述第二信号处理通道与第二通道选择器中的第二诊断通道连接；
6、所述第一通道选择器、第二通道选择器为
7、所述第一通道选择器、第二通道选择器包括两个输入通道、单个输出通道，用于将输入通道轮询输出，所述第一通道选择器、第二通道选择器用于轮询第一诊断通道、第二诊断通道的输出诊断通道信号和第一校验通道、第二校验通道的校验通道信号。
8、所述fpga包括第一检测引脚，第二检测引脚。
9、所述外部mcu包括输出引脚。
10、所述第一通道选择器的第一诊断通道与fpga的第一检测引脚连接，实现第一诊断通道的频率信号检测；
11、所述第二通道选择器的第二诊断通道与fpga的第二检测引脚连接，实现第二诊断通道的频率信号检测。
12、所述输出引脚分别与第一通道选择器的第一校验通道、第二通道选择器的第二校验通道连接。
13、本专利技术还提供了一种频率信号采集电路的诊断方法，包括如下步骤：
14、步骤1，由外部传感器采集得到频率传感器输出信号，并分别输入值至第一信号处理通道、第二信号处理通道；
15、步骤2，所述第一信号处理通道、第二信号处理通道对外部传感器采集的频率传感器输出信号进行处理；
16、步骤3，在频率传感器输出信号经过步骤2的处理后，输出至第一通道选择器的第一诊断通道和第二通道选择器的第二诊断通道中；
17、步骤4，对双通道信号分别进行频率检测；
18、步骤5，所述外部mcu产生的标准频率信号，通过输出引脚分别输出至第一通道选择器的第一校验通道、第二通道选择器的第二校验通道；
19、步骤6，进行标准信号回检。
20、步骤2中，所述第一信号处理通道和第二信号处理通道为完全相同的两个通道，信号处理的过程具体包括：端口防护、电容隔直、带通滤波、迟滞比较器比较和施密特触发器整形；
21、所述端口防护部分包括二极管、电阻和电容，用于对频率信号采集端口进行保护；
22、所述电容隔直部分包括铝电解电容、陶瓷电容和电阻，用于隔直流电；
23、所述带通滤波部分包括电阻和电容，用于实现1hz～32khz的频率信号采集；
24、所述迟滞比较器包括lm311d芯片和外围电路，输出0～3.3v的电压，具有迟滞回环传输特性，用于加快比较器的响应速度，免除由于电路寄生耦合而产生的自激振荡；所述外围电路包括若干电阻和电容，决定输入电压vil和vih的大小；
25、所述施密特触发器采用aip74hc14芯片，按照cmos电平标准对迟滞比较器输出的0～3.3v信号再次进行信号整形。
26、步骤4中，所述第一诊断通道和第二诊断通道检测频率值分别为f1和f2，计算两通道的频率采集差值|f1-f2|，如果某一次诊断采样下，两通道的频率采集差值|f1-f2|超过x(一般取值为10)时，即说明本次采样受到较大干扰或者自身出现较大误差，舍弃本次采样结果；另外，如果持续y(一般取值为10)次采样出现较大误差的情况，则判断相应检测通路出现故障，需要及时维修。
27、步骤6中，标准频率信号经过第一通道选择器、第二通道选择器输入至fpga的第一检测引脚和第二检测引脚，fpga对第一检测引脚和第二检测引脚输入的标准频率信号进行频率检测，判断各自检测的准确性；
28、所述外部mcu产生的标准信号频率为f，fpga的第一检测引脚和第二检测引脚的内部检测频率分别为f3和f4，计算第一检测引脚的频率回检差值|f-f3|和第二检测引脚的频率回检差值|f-f4|，如果频率回检差值超过x时，则丢弃采集数据并记录连续错误次数，当持续y次出现错误时，则判断相应检测通路出现故障，并终止外部传感器采集频率信号的检测。
29、本专利技术与现有技术相比，具有的优点和有益效果是：
30、本专利技术提出的一种频率信号采集电路和诊断方法，一方面，通过双通道的方式，每次采样获得两个采样值，通过对比同一次采样的两个采样值判断采样误差，故可以舍弃受到干扰时误差较大的采样数据，且如果持续出现采样误差较大的情况，可以判断某一通道出现故障；另一方面，两通路通过标准频率信号回检的方式，通过对比源信号频率与回检信号频率的值，可以判断处理器采样的准确性。因此，通过双通道采样和标准频率信号回检，可以避免误差、干扰、采样通道故障和采样值失准等情况，极大的提高了检测结果的可靠性。
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1.一种频率信号采集电路，其特征在于，包括外部传感器(1)、第一信号处理通道(2-1)、第二信号处理通道(3-1)，第一通道选择器(2-2)、第二通道选择器(3-2)、第一诊断通道(2-2-1)、第二诊断通道(3-2-1)、第一校验通道(2-2-2)、第二校验通道(3-2-2)、FPGA(4)、外部MCU(5)；
2.根据权利要求1所述的一种频率信号采集电路，其特征在于，所述第一通道选择器(2-2)、第二通道选择器(3-2)包括两个输入通道、单个输出通道，用于将输入通道轮询输出，所述第一通道选择器(2-2)、第二通道选择器(3-2)用于轮询第一诊断通道(2-2-1)、第二诊断通道(3-2-1)的输出诊断通道信号和第一校验通道(2-2-2)、第二校验通道(3-2-2)的校验通道信号。
3.根据权利要求2所述的一种频率信号采集电路，其特征在于，所述FPGA(4)包括第一检测引脚(4-1)，第二检测引脚(4-2)。
4.根据权利要求3所述的一种频率信号采集电路，其特征在于，所述外部MCU(5)包括输出引脚(5-1)。
5.根据权利要求4所
6.根据权利要求5所述的一种频率信号采集电路，其特征在于，所述输出引脚(5-1)分别与第一通道选择器(2-2)的第一校验通道(2-2-2)、第二通道选择器(3-2)的第二校验通道(3-2-2)连接。
7.一种频率信号采集电路的诊断方法，其特征在于，包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤2中，所述第一信号处理通道(2-1)和第二信号处理通道(3-1)为完全相同的两个通道，信号处理的过程具体包括：端口防护、电容隔直、带通滤波、迟滞比较器比较和施密特触发器整形；
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤4中，所述第一诊断通道(2-2-1)和第二诊断通道(3-2-1)检测频率值分别为F1和F2，计算两通道的频率采集差值|F1-F2|，如果某一次诊断采样下，两通道的频率采集差值|F1-F2|超过X时，即说明本次采样受到较大干扰或者自身出现较大误差，舍弃本次采样结果；另外，如果持续Y次采样出现较大误差的情况，则判断相应检测通路出现故障。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤6中，标准频率信号经过第一通道选择器(2-2)、第二通道选择器(3-2)输入至FPGA(4)的第一检测引脚(4-1)和第二检测引脚(4-2)，FPGA(4)对第一检测引脚(4-1)和第二检测引脚(4-2)输入的标准频率信号进行频率检测，判断各自检测的准确性；
...【技术特征摘要】
1.一种频率信号采集电路，其特征在于，包括外部传感器(1)、第一信号处理通道(2-1)、第二信号处理通道(3-1)，第一通道选择器(2-2)、第二通道选择器(3-2)、第一诊断通道(2-2-1)、第二诊断通道(3-2-1)、第一校验通道(2-2-2)、第二校验通道(3-2-2)、fpga(4)、外部mcu(5)；
2.根据权利要求1所述的一种频率信号采集电路，其特征在于，所述第一通道选择器(2-2)、第二通道选择器(3-2)包括两个输入通道、单个输出通道，用于将输入通道轮询输出，所述第一通道选择器(2-2)、第二通道选择器(3-2)用于轮询第一诊断通道(2-2-1)、第二诊断通道(3-2-1)的输出诊断通道信号和第一校验通道(2-2-2)、第二校验通道(3-2-2)的校验通道信号。
3.根据权利要求2所述的一种频率信号采集电路，其特征在于，所述fpga(4)包括第一检测引脚(4-1)，第二检测引脚(4-2)。
4.根据权利要求3所述的一种频率信号采集电路，其特征在于，所述外部mcu(5)包括输出引脚(5-1)。
5.根据权利要求4所述的一种频率信号采集电路，其特征在于，所述第一通道选择器(2-2)的第一诊断通道(2-2-1)与fpga(4)的第一检测引脚(4-1)连接，实现第一诊断通道(2-2-1)的频率信号检测；
6.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：于金生，申建伟，李梦龙，
申请(专利权)人：南京科远智慧科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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