一种实现模拟电压采样及动态自检电路的制作方法

本实用新型涉及电子检测技术领域，具体涉及一种模拟电压采样及动态自检电路。

背景技术：

模数转换是将具有模拟量的物理量转换为数字量，以方便传输至具有计算处理功能的数字控制芯片中进行分析处理，模数转换分为模拟量的采集和模数转换，通常的模数转换的采样电路中无采样通道自检功能或自检电平固定无法选择，当采样通道出现故障时，不能有效地进行电路故障的检测，而且若自检电平固定时，电路故障检测的范围受到限制，检测效果不够良好。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提供一种模拟电压采样及动态自检电路，实现采样通道的动态自检，提高采样数据的可信度的优点。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种模拟电压采样及动态自检电路，包括主控模块和与所述主控模块连接的模拟采样模块，所述主控模块还连接有自检信号发生模块和采样自检选择模块，所述自检信号发生模块通过采样自检选择模块与模拟电压采样模块连接。

所述采样自检选择模块包括采样选择端、自检选择端和采样自检控制端，所述自检选择端与自检信号发生模块的输出端连接，所述采样选择端和自检选择端均与模拟电压采样模块的输入端连接，所述采样选择端与采样自检控制端连接，所述自检选择端与采样自检控制端连接，采样自检控制端与主控模块连接。

所述采样自检选择模块包括继电器、第一自检二极管、第二自检二极管、采样二极管和切换保护二极管，所采样自检控制端为继电器的线圈，所述继电器的线圈一端连接有24v供电电压，线圈的另一端与主控模块连接，所述切换保护二极管并联在继电器的线圈两端，所述采样选择端为继电器的常闭开关，所述继电器的常闭开关通过过采样二极管与外部模拟电压连接，所述自检选择端为继电器的常开开关，所述继电器的常开开关通过第一自检二极管和第二自检二极管与自检信号发生模块的输出端连接。

所述模拟电压采样模块包括采样电路和模数转换电路，所述采样电路与模数转换电路连接。

所述采样电路包括第一采样电阻、第二采样电阻、保护二极管、限流电阻、第一滤波电容和第二滤波电容，所述第一采样电阻与第二采样电阻串联后接地，所述保护二极管和第一滤波电容均并联与第二采样电阻两端，所述限流电阻的一端连接在第一采样电阻和第二采样电阻之间，所述限流电阻的另一端通过第二滤波电容接地，所述限流电阻与滤波电容之间的连接点与模数转换电路连接。

所述模数转换电路包括模数转换芯片和参考电压转换芯片，所述参考电压转换芯片与模数转换芯片的电压参考输入端连接，所述模数转换芯片包括多路模拟采样输入通道、控制转换信号输入端和模数转换输出端，任一路模拟采样输入通道与采样电路连接，所述控制转换信号输入端和模数转换输出端均与主控模块连接。

所述自检信号发生模块包括自检信号发生芯片，所述自检信号发生芯片包括自检信号控制端、自检信号第一输出端和自检信号第二输出端，所述自检信号第一输出端和自检信号第二输出端均与自检选择端连接，所述自检信号控制端与主控模块连接。

所述主控模块为mcu。

本实用新型公开了一种模拟电压采样及动态自检电路，无论模拟电压采样模块的输入端为高电平或者低电平，自检信号发生模块均可以输出高低电平信号通过第一自检二极管和第二自检二极管完成电路的高电平电路自检和低电平的电路自检，此外采样自检选择模块可以进行自检和采样两种模式的选择，具有电路简洁，方便，提高采样数据的可信度的有益效果。

附图说明

图1是模拟电压采样及动态自检总体结构示意图。

图2是采样自检选择模块电路结构示意图。

图3是电压采样模块电路结构示意图。

图4是自检信号发生模块电路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施，而不是全部的实施，基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种模拟电压采样及动态自检电路，包括主控模块1和与所述主控模块1连接的模拟电压采样模块3，所述主控模块1还连接有自检信号发生模块2和采样自检选择模块7，所述自检信号发生模块2通过采样自检选择模块7与模拟电压采样模块3连接。

所述采样自检选择模块7包括采样选择端4、自检选择端5和采样自检控制端6，所述自检选择端5与自检信号发生模块2的输出端连接，所述采样选择端4和自检选择端5均与模拟电压采样模块3的输入端连接，所述采样选择端4与采样自检控制端6连接，所述自检选择端5与采样自检控制端6连接，采样自检控制端6与主控模块1连接。

如图2所示，所述采样自检选择模块7包括继电器11、第一自检二极管8、第二自检二极管9、采样二极管10和切换保护二极管12，所采样自检控制端为继电器11的线圈，所述继电器的线圈一端连接有24v供电电压，线圈的另一端与主控模块1连接，所述切换保护二极管12并联在继电器11的线圈两端，所述采样选择端4为继电器11的常闭开关，所述继电器11的常闭开关通过过采样二极管10与外部模拟电压连接，所述自检选择端5为继电器11的常开开关，所述继电器11的常开开关通过第一自检二极管8和第二自检二极管9与自检信号发生模块2的输出端连接，所述第一自检二极管8的阳极与自检信号第一输出端27连接，所述第二自检二极管9的阴极与自检信号第二输出端28连接，所述采样二极管10的阴极与继电器11的常闭开关连接，所述采样二极管10、所述第一自检二极管8和第二自检二极管9的型号优选fm407，所述切换保护二极管12的阳极与主控模块1连接，切换保护二极管12的阴极与24v供电电压连接，所述切换保护二极管的型号优选为sm360a，所述继电器11优选为24v继电器，型号优选为sfs2-24v，采样自检选择模块的输出端13与模拟电压采样模块3的输入端14相连接。

所述模拟电压采样模块3包括采样电路和模数转换电路，所述采样电路与模数转换电路连接。

如图3所示，所述采样电路包括第一采样电阻15、第二采样电阻16、保护二极管17、限流电阻18、第一滤波电容19和第二滤波电容20，所述第一采样电阻15与第二采样电阻16串联后接地，所述保护二极管17和第一滤波电容19均并联与第二采样电阻16两端，所述限流电阻18的一端连接在第一采样电阻15和第二采样电阻16之间，所述限流电阻18的另一端通过第二滤波电容20接地，所述限流电阻18与滤波电容20之间的连接点与模数转换电路连接。

所述模数转换电路包括模数转换芯片21和参考电压转换芯片25，所述参考电压转换芯片25与模数转换芯片21的电压参考输入端连接，所述模数转换芯片21包括多路模拟采样输入通道22、控制转换信号输入端24和模数转换输出端23，任一路模拟采样输入通道22与采样电路连接，本实施例优选为模数转换芯片21的第一管脚ain1与采样电路连接，其余模拟采样输入通道均接地，所述控制转换信号输入端24和模数转换输出端23均与主控模块1连接。所述模数转换芯片21的型号优选为ad7194bcpz，所述参考电压转换芯片25的型号优选为ltc6655chl-4096。

如图4所示，所述自检信号发生模块2包括自检信号发生芯片26，所述自检信号发生芯片26包括自检信号控制端29、自检信号第一输出端27和自检信号第二输出端28，自检信号第一输出端27与第一自检二极管8的阳极连接，自检信号第二输出端28与第二自检二极管9的阴极连接，所述自检信号控制端29与主控模块1连接，所述自检信号控制端29为两路控制,分别为控制端iojz1和控制端iojz2。所述自检信号发生模块2的型号优选为adg5436bruz。

所述主控模块1为mcu。所述mcu的型号优选为stm32。

所述模拟电压采样及动态自检电路的工作过程如下：

主控模块1即mcu的输出端传输至采样自检控制端6的电平信号为高电平，此时继电器11不动作，继电器的常闭开关导通工作，采样选择端4与模拟电压采样模块3的输入端14相连接，可将外部输入的模拟电压进行采集和模数转换后，模数转换输出端23输入至mcu中，上述过程为正常的模数转换工作过程。

进行电路自检时，模拟电压采样模块的输入端14默认为低电平，此时的的自检过程为，mcu输出低电平至采样自检控制端6，此时，继电器11动作，继电器11的由常闭状态切换为常开状态，常开开关导通工作，自检选择端5与模拟电压采样模块的输入端14连接，同时自检信号发生芯片26产生高低电平动态自检信号开始进行电路自检工作。自检信号发生芯片26的自检信号控制端29可控制自检高低动态信号的产生。

如图4所示，控制端iojz1接收到mcu发出的高电平信号且控制端iojz2接收到mcu发出的低电平信号时，自检信号发生芯片26上的s1a与自检第一输出端27导通，s2b与自检第二输出端26导通，此时s1a和s2b上的5v电压传送至自检第一输出端27和自检第二输出端26两端，由于自检第一输出端27与第一输出端27与第一自检二极管8的阳极连接，自检信号第二输出端28与第二自检二极管9的阴极连接，所以5v电压经过第一自检二极管8时导通，第二自检二极管9时截止，5v高电平自检电压与模拟电压采样模块的输入端14连接，进行电压采集和模数转换后，模数转换输出端23输入至mcu中，此时完成高电平的电路自检。

控制端iojz1接收到mcu发出的低电平信号且控制端iojz2接收到mcu发出的高电平信号时，自检信号发生芯片26上的s1b与自检第一输出端27导通，s2a与自检第二输出端28导通，此时s1b和s2a上的接地电压即低电平电压传送至自检第一输出端27和自检第二输出端26两端，由于自检第一输出端27与第一输出端27与第一自检二极管8的阳极连接，自检信号第二输出端28与第二自检二极管9的阴极连接，所以低电平电压经过第一自检二极管8时截止，经过第二自检二极管9时也截止，模拟电压采样模块的输入端14保持默认的接地低电平，进行电压采集和模数转换后，模数转换输出端23输入至mcu中，此时完成低电平的电路自检。

模拟电压采样模块的输入端14默认为低电平，若模拟电压采样模块的输入端14出现持续固定的高电平的时，电路高低电平自检过程如下：

mcu控制继电器11动作，切换到自检状态，开始进行电路自检，mcu控制自检信号芯片26的自检第一输出端27和自检第二输出端28输出为高电平，由于模拟电压采样模块的输入端14为高电平，此时，第一自检二极管8和第二自检二极管9均截止，高电平经模数转换芯片21输入至mcu中，完成电路高电平的自检。

mcu控制自检信号发生芯片26在自检第一输出端27和自检第二输出端28输出为低电平，此时，第一自检二极管8截止，第二自检二极管9导通，则模拟电压采样模块的输入端14由高电平跳变到低电平，此时模拟电压采样模块的输入端14变为低电平，低电平经模数转换芯片21后输入到mcu中完成低电平自检。

所述mcu向采样自检控制端6和自检信号控制端29发送高低电平信号，以及接收模数转换输出端23的转换信号对本领域技术人员来说均属于现有技术。

本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。