一種多通道采集接口在線自檢測電路及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于航空電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是應(yīng)用于飛行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的多通道采集接 口在線自檢測電路及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 飛行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)需要采集大量的機(jī)上傳感器數(shù)據(jù)，其中模擬電壓信號多達(dá)幾十 路。為避免采集系統(tǒng)自身故障影響機(jī)上信號，根據(jù)ARINC717的要求，采集系統(tǒng)對模擬電壓 信號的采集接口電路中，需串入不小于150kQ的隔離電阻。
[0003] 由于模擬信號采集通道眾多，因此隔離電阻的數(shù)量也不少，運(yùn)些電阻在使用過程 中出現(xiàn)異常而無法檢測出來的話，會大幅降低產(chǎn)品的可測試性。同時，隔離電阻的異常也會 影響采集數(shù)據(jù)的可信度。
[0004] 目前，對于接口電路的異?；竞苌龠M(jìn)行自測試，主要通過選用高可靠的電阻器 來降低其失效概率。直接從信號輸入端加入測試信號的方式，由于會影響機(jī)上信號，也并不 可取。
[0005] 基于提高信號采集單元的自測試能力的考慮，同時考慮增加的測試電路不能占用 太多的印制板面積，影響信號采集模塊的接口能力，需要一種方式能夠在較少的硬件下實(shí) 現(xiàn)對接口電阻網(wǎng)絡(luò)的檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明目的：提供一種能夠有效數(shù)據(jù)采集可信度，提高自檢測能力的多通道采集 接口在線自檢測電路。
[0007] 另外，還提供一種多通道采集接口在線自檢測方法。
[0008] 本發(fā)明技術(shù)方案：一種多通道采集接口在線自檢測電路，其在多通道模擬信號采 集電路的多路模擬開關(guān)2差分輸出端上增加測試電路，該測試電路包括單刀Ξ?dāng)S模擬開關(guān) K16、單刀Ξ?dāng)S模擬開關(guān)K27、測試電阻R18、測試電阻R29,其中，測試電阻R18的一端連接到 多路模擬開關(guān)2差分輸出信號的負(fù)端，另一端連接到單刀Ξ?dāng)S模擬開關(guān)K16的公共端，單刀 Ξ?dāng)S模擬開關(guān)K16的另一側(cè)的Ξ個端子分別接參考電壓端VREF、接地和懸空；測試電阻R29 的一端連接到多路模擬開關(guān)2差分輸出信號的正端，另一端連接到單刀Ξ?dāng)S模擬開關(guān)K27 的公共端，單刀Ξ?dāng)S模擬開關(guān)K27另一側(cè)的Ξ個端子分別接參考電壓端VREF、接地和懸空。
[0009] 所述單刀Ξ?dāng)S模擬開關(guān)K16和單刀Ξ?dāng)S模擬開關(guān)K27均連接到多通道模擬信號采 集電路的采集控制模塊5,二者的開關(guān)切換由其控制。
[0010] 一種多通道采集接口在線自檢測方法，其基于前端調(diào)理電路1為電阻網(wǎng)絡(luò)的形 式，進(jìn)行任一通道采集接口檢測時，其操作步驟如下：
[0011] 步驟1 :選擇單刀Ξ?dāng)S模擬開關(guān)K16接地，單刀Ξ?dāng)S模擬開關(guān)K27接參考電壓端 VREF，采集待檢測通道數(shù)據(jù)得到電壓VI;
[0012] 步驟2 :選擇單刀Ξ?dāng)S模擬開關(guān)K16接參考電壓端VREF，單刀Ξ?dāng)S模擬開關(guān)K27接 地，采集該待檢測通道數(shù)據(jù)得到電壓V2 ; 陽01引步驟3 :計算Vk=V1-V2,Vk應(yīng)當(dāng)為一固定值，與輸入信號電壓無關(guān)；
[0014] 步驟4:如果Vk超出了給定值的誤差范圍，則認(rèn)為該通道采集接口電路異常，表 明，前端調(diào)理電路1異常，否則正常；
[0015] 步驟5 :選擇單刀Ξ?dāng)S模擬開關(guān)K16懸空通道，單刀Ξ?dāng)S模擬開關(guān)K27懸空，進(jìn)行 正常的數(shù)據(jù)采集。
[0016] 本發(fā)明有益效果：在使用本發(fā)明所述算法和硬件，可有效的提高對接口電阻網(wǎng)絡(luò) 的自檢測能力，尤其對于采用多路開關(guān)進(jìn)行多通道信號采集的系統(tǒng)中，可W在實(shí)現(xiàn)接口測 試的同時，大大減少了測試用硬件。
【附圖說明】
[0017] 圖1為多通道模擬信號采集電路自檢測電路原理框圖； 陽01引圖2為本發(fā)明硬件實(shí)施電路圖，
[0019] 其中，1-前端調(diào)理電路、2-多路模擬開關(guān)、3-放大器、4-模數(shù)轉(zhuǎn)化器、5-采集控制 模塊、6-K1、7-K2、8-R1、9-R2、11-R3、12-R4。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖對發(fā)明的一種實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0021] 請參閱圖2,本發(fā)明多通道采集接口在線自檢測電路在多路模擬開關(guān)2的差分輸 出端上，負(fù)端串接測試電阻R1和單刀Ξ?dāng)S模擬開關(guān)K1，單刀Ξ?dāng)S模擬開關(guān)K1的另一端分別 接VREF、懸空和接地；正端串接測試電阻R2和單刀Ξ?dāng)S模擬開關(guān)K2,單刀Ξ?dāng)S模擬開關(guān)K2 的另一端分別接VREF、懸空和接地。
[0022] 本發(fā)明多通道采集接口在線自檢測方法，基于前端調(diào)理電路1為電阻網(wǎng)絡(luò)的形 式，進(jìn)行任一通道采集接口檢測時，其操作步驟如下：
[0023] 步驟1 :選擇單刀Ξ?dāng)S模擬開關(guān)K1接地，單刀Ξ?dāng)S模擬開關(guān)K2接參考電壓端 VREF，采集待檢測通道數(shù)據(jù)得到電壓VI;
[0024] 步驟2 :選擇單刀Ξ?dāng)S模擬開關(guān)K1接參考電壓端VREF，單刀Ξ?dāng)S模擬開關(guān)K2接 地，采集該待檢測通道數(shù)據(jù)得到電壓V2 ; 陽02引步驟3 :計算Vk=V1-V2,Vk應(yīng)當(dāng)為一固定值，與輸入信號電壓無關(guān)；
[00%] 步驟4:如果Vk超出了給定值的誤差范圍，則認(rèn)為該通道采集接口電路異常，表 明，前端調(diào)理電路1異常，否則正常；
[0027] 步驟5 :選擇單刀Ξ?dāng)S模擬開關(guān)K1懸空通道，單刀Ξ?dāng)S模擬開關(guān)K2懸空，進(jìn)行正 常的數(shù)據(jù)采集。
[002引采集控制模塊的控制信號CT化可W控制兩個單刀Ξ?dāng)S模擬開關(guān)K1和K2的Ξ種 狀態(tài)，W圖2硬件中一個通道為例，取R1 =R2 =Rt，R3 =R4 =R，設(shè)信號接口輸入電壓為 VIN1，其中，R3、R4為前端調(diào)理電路中該信號接口通道的電阻，則Ξ種狀態(tài)下得到的輸出電 壓分別是：
[0029] a)K1選擇接地，K2選擇接VREF
[0030]
[0031] b)Κ2選擇接地，ΚΙ選擇接VREF
[0032]
[0033] c)Kl和Κ2 懸空
[0034] V3 =ViNi……③
[0035] 可見，ΚΙ和Κ2懸空時，對正常的信號采集是沒有影響的。而將公式①和公式②相 減則可W得到：
[0036]
[0037] 可見結(jié)果與輸入信號電壓無關(guān)，只與前端調(diào)理電路中信號接口通道的電阻值有 關(guān)，即該電阻開路、短路或參數(shù)漂移，都會影響V1-V2的值，通過判斷V1-V2的偏差實(shí)現(xiàn)采集 接口的自檢測。
[0038] 假定輸入信號V?=V?+-V?，其中ViNu為差分正端電壓，VIW為差分負(fù)端電壓。 則可知不同測試條件下，多路模擬開關(guān)輸出的電壓分別為：
[0039] a)K1選擇接地，K2選擇接VREF
[0042]VI=Vb-Vi，即公式⑥-公式⑧即可得到公式①。
[0043] b)K2選擇接地，K1選擇接VREF
[0046] 假設(shè)信號接口通道正端的電阻為R+，負(fù)端電阻為R-，則根據(jù)公式①~⑨，可得：
[0047]
[0048] 從而實(shí)現(xiàn)前端調(diào)理電路的各種失效模式的自檢測，即前端調(diào)理電路中信號接口通 道的電阻開路、短路和參數(shù)漂移都可W通過檢測到的V1-V2的值來判斷異常。
[0049] 待檢測的多通道采集接口的失效模式一般有電阻的開路、短路和參數(shù)漂移，現(xiàn)就 運(yùn)幾種失效模式分別進(jìn)行分析：
[0050] a)接口電阻R開路
[0051] 根據(jù)公式⑨可知，無論R+開路還是R-開路，均會導(dǎo)致V1-V2偏高。 陽05引 b)接口電阻R短路
[0053] 根據(jù)公式⑨可知，無論R+短路還是R-短路，均會導(dǎo)致V1-V2偏低。
[0054] C)接口電阻R參數(shù)漂移 陽化日]根據(jù)公式⑨可知，無論R+還是R-參數(shù)漂移，如果偏大會導(dǎo)致V1-V2偏高，反之會 導(dǎo)致V1-V2偏低。
[0056] 因此根據(jù)本發(fā)明多通道采集接口在線自檢測方法采集的結(jié)果與理論值的偏差，即 可W確定接口電路是否故障。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種多通道采集接口在線自檢測電路，其主要特征是，在多通道模擬信號采集電 路的多路模擬開關(guān)[2]差分輸出端上增加測試電路，該測試電路包括單刀三擲模擬開關(guān) Kl[6]、單刀三擲模擬開關(guān)K2[7]、測試電阻Rl[8]、測試電阻R2[9]，其中，測試電阻Rl[8] 的一端連接到多路模擬開關(guān)[2]差分輸出信號的負(fù)端，另一端連接到單刀三擲模擬開關(guān) K1 [6]的公共端，單刀三擲模擬開關(guān)K1 [6]的另一側(cè)的三個端子分別接參考電壓端VREF、接 地和懸空；測試電阻R2[9]的一端連接到多路模擬開關(guān)[2]差分輸出信號的正端，另一端連 接到單刀三擲模擬開關(guān)K2 [7]的公共端，單刀三擲模擬開關(guān)K2 [7]另一側(cè)的三個端子分別 接參考電壓端VREF、接地和懸空。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道采集接口在線自檢測電路，其主要特征是，所述單刀 三擲模擬開關(guān)Kl[6]和單刀三擲模擬開關(guān)K2[7]均連接到多通道模擬信號采集電路的采集 控制模塊[5]，二者的開關(guān)切換由其控制。3. -種多通道采集接口在線自檢測方法，其特征在于，基于前端調(diào)理電路[1]為電阻 網(wǎng)絡(luò)的形式，進(jìn)行任一通道采集接口檢測時，其操作步驟如下： 步驟1 :選擇單刀三擲模擬開關(guān)Κ1 [6]接地，單刀三擲模擬開關(guān)Κ2 [7]接參考電壓端VREF，采集待檢測通道數(shù)據(jù)得到電壓VI; 步驟2 :選擇單刀三擲模擬開關(guān)Κ1 [6]接參考電壓端VREF，單刀三擲模擬開關(guān)Κ2 [7]接 地，采集該待檢測通道數(shù)據(jù)得到電壓V2 ; 步驟3 :計算Vk=V1-V2,VkS當(dāng)為一固定值，與輸入信號電壓無關(guān)； 步驟4 :如果Vk超出了給定值的誤差范圍，則認(rèn)為該通道采集接口電路異常，表明，前 端調(diào)理電路[1]異常，否則正常； 步驟5 :選擇單刀三擲模擬開關(guān)K1 [6]懸空通道，單刀三擲模擬開關(guān)K2 [7]懸空，進(jìn)行 正常的數(shù)據(jù)采集。
【專利摘要】本發(fā)明屬于航空電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是應(yīng)用于飛行數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的多通道采集接口在線自檢測電路及方法。本發(fā)明在多通道模擬信號采集電路的多路模擬開關(guān)差分輸出端上增加測試電路。通過采集控制模塊設(shè)置測試電路單刀三擲模擬開關(guān)的不同狀態(tài)，將不同狀態(tài)下采集到的被檢測通道的信號電壓值進(jìn)行計算，比較計算結(jié)果與理論值的偏差，即可以確定接口電路是否故障。接口電路失效模式，如電阻的開路、短路和參數(shù)漂移等都可以通過本發(fā)明的方法檢測出。本發(fā)明可有效的提高對接口電阻網(wǎng)絡(luò)的自檢測能力，尤其對于采用多路開關(guān)進(jìn)行多通道信號采集的系統(tǒng)中，可以在實(shí)現(xiàn)接口測試的同時，大大減少了測試用硬件。
【IPC分類】G01R31/28, G01R31/00
【公開號】CN105277824
【申請?zhí)枴緾N201510654257
【發(fā)明人】田軍, 徐聞?wù)?
【申請人】陜西千山航空電子有限責(zé)任公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年10月10日