一種適用于安全輸出的看門狗電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及看門狗電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在軌道交通、航空電子等具有安全完整性要求的控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)的安全電路(如:安全電源)需要具備故障導(dǎo)向安全功能，實(shí)現(xiàn)故障導(dǎo)向安全功能需要使用看門狗電路。
[0003]看門狗電路通過(guò)監(jiān)測(cè)處理器單元等處理單元行為，當(dāng)處理單元按照預(yù)定的執(zhí)行動(dòng)作運(yùn)行時(shí)，看門狗電路輸出允許運(yùn)行信號(hào)，如:繼電器吸合，電源輸出；當(dāng)看門狗電路監(jiān)測(cè)到處理單元未按預(yù)定的狀態(tài)，看門狗輸出電路輸出安全信號(hào)，如:繼電器斷開(kāi)，電源關(guān)閉。
[0004]從檢測(cè)范圍看，大部分的看門狗電路只檢測(cè)喂狗周期的下限，即只有喂狗信號(hào)周期大于設(shè)定周期時(shí)才能檢測(cè)出來(lái)，處理單元故障導(dǎo)致喂狗周期過(guò)于頻繁則無(wú)法檢測(cè)。而有安全完整性要求的系統(tǒng)往往即監(jiān)控喂狗周期的下限，還需要監(jiān)控喂狗周期的上限，即需要使用“具備時(shí)間窗口檢測(cè)功能”的看門狗電路。
[0005]現(xiàn)有的具備時(shí)間窗口檢測(cè)功能的看門狗電路常規(guī)實(shí)現(xiàn)方案是，使用現(xiàn)有的具備時(shí)間窗口檢測(cè)功能的看門狗芯片或使用PLD等可編程邏輯電路搭建實(shí)現(xiàn)，再用晶體管或驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)繼電器進(jìn)行監(jiān)控。該實(shí)現(xiàn)方法無(wú)法解決看門狗輸出信號(hào)的自身粘連失效或者輸出的晶體管失效使得看門狗無(wú)法輸出安全信號(hào)，最終導(dǎo)致輸出狀態(tài)處于危險(xiǎn)狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題就是提供一種適用于安全輸出的看門狗電路，具有看門狗電路及驅(qū)動(dòng)電路的自身故障導(dǎo)向安全的功能。
[0007]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種適用于安全輸出的看門狗電路，由處理單元向看門狗電路輸入喂狗信號(hào)，看門狗電路向繼電器輸出安全信號(hào)，該看門狗電路包括窗口檢測(cè)單元、驅(qū)動(dòng)單元、信號(hào)轉(zhuǎn)換單元；
[0008]所述窗口檢測(cè)單元對(duì)喂狗信號(hào)的頻率范圍進(jìn)行檢測(cè)，若檢測(cè)到的喂狗信號(hào)頻率符合設(shè)定要求，則繼續(xù)輸送喂狗信號(hào)，若檢測(cè)到的喂狗信號(hào)頻率異常，則切斷喂狗信號(hào)傳輸；
[0009]所述驅(qū)動(dòng)單元不改變處理單元輸出的方波喂狗信號(hào)頻率，轉(zhuǎn)換成繼電器的額定電壓；
[0010]所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元將方波喂狗信號(hào)轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定電壓信號(hào)，并且該電壓信號(hào)與驅(qū)動(dòng)單元的電壓相反，用于直接驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作。
[0011]優(yōu)選的，所述窗口檢測(cè)單元包括高頻檢測(cè)模塊、低頻檢測(cè)模塊、控制開(kāi)關(guān)，所述高頻檢測(cè)模塊用于對(duì)頻率過(guò)高的喂狗信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，所述低頻檢測(cè)模塊用于對(duì)頻率過(guò)低的喂狗信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)；若高頻檢測(cè)模塊及低頻檢測(cè)模塊檢測(cè)到的喂狗信號(hào)頻率均符合要求，所述控制開(kāi)關(guān)閉合，若高頻檢測(cè)模塊及低頻檢測(cè)模塊檢測(cè)到的喂狗信號(hào)頻率異常，所述控制開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。
[0012]優(yōu)選的，所述驅(qū)動(dòng)單元包括電平轉(zhuǎn)換電路，所述電平轉(zhuǎn)換電路將看門狗電路的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成繼電器的額定電壓。
[0013]優(yōu)選的，所述驅(qū)動(dòng)單元還包括驅(qū)動(dòng)增強(qiáng)電路，所述驅(qū)動(dòng)增強(qiáng)電路對(duì)看門狗電路的輸出電流進(jìn)行增強(qiáng)，使看門狗電路的輸出電流能夠直接驅(qū)動(dòng)繼電器。
[0014]優(yōu)選的，所述驅(qū)動(dòng)增強(qiáng)電路為由三極管Q6、三極管Q8組成的一個(gè)推挽式輸出電路。
[0015]優(yōu)選的，所述驅(qū)動(dòng)單元還設(shè)有電阻R9、電阻R10，所述電阻R9連接在三極管Q8的基極，所述電阻RlO連接在三極管Q6的基極。
[0016]優(yōu)選的，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換單元包括電容C3、電容C4、二級(jí)管D4、二級(jí)管D5、二極管D6以及輸出S2，電容C3 —端與驅(qū)動(dòng)單元輸出端相連，電容C3另一端與二極管D5的正極、二極管D4的負(fù)極相連，二極管D5的負(fù)極與GND連接，二極管D4的正極與輸出S2連接，電容C4與輸出S2及GND連接，二極管D6的正極與輸出S2連接，二極管D6的負(fù)極與GND連接。
[0017]本發(fā)明的看門狗電路不僅具備時(shí)間窗口檢測(cè)功能，還具備單一器件故障不會(huì)導(dǎo)致電路處于危險(xiǎn)側(cè)的能力，適用于安全電源、安全開(kāi)關(guān)等使用繼電器輸出驅(qū)動(dòng)的信號(hào)。
【附圖說(shuō)明】
[0018]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0019]圖1是本發(fā)明的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖1所示，一種適用于安全輸出的看門狗電路，該看門狗電路主要由窗口檢測(cè)單元、驅(qū)動(dòng)單元、信號(hào)轉(zhuǎn)換單元組成，該看門狗電路輸入為處理單元的喂狗信號(hào)，輸出為直接驅(qū)動(dòng)繼電器的電壓信號(hào)。
[0021]其中，窗口檢測(cè)單元對(duì)喂狗信號(hào)的頻率范圍進(jìn)行檢測(cè)，若檢測(cè)到的喂狗信號(hào)頻率符合設(shè)定要求，則繼續(xù)輸送喂狗信號(hào)，若檢測(cè)到的喂狗信號(hào)頻率異常，則切斷喂狗信號(hào)傳輸；驅(qū)動(dòng)單元不改變處理單元輸出的方波喂狗信號(hào)頻率，轉(zhuǎn)換成繼電器的額定電壓；信號(hào)轉(zhuǎn)換單元將方波喂狗信號(hào)轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定電壓信號(hào)，并且該電壓信號(hào)與驅(qū)動(dòng)單元的電壓相反，用于直接驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作。
[0022]以下對(duì)窗口檢測(cè)單元、驅(qū)動(dòng)單元、信號(hào)轉(zhuǎn)換單元做出具體說(shuō)明。
[0023]窗口檢測(cè)單兀包括尚頻檢測(cè)t旲塊、低頻檢測(cè)t旲塊、控制開(kāi)關(guān)K，控制開(kāi)關(guān)K被尚頻檢測(cè)模塊、低頻檢測(cè)模塊控制，所述高頻檢測(cè)模塊用于對(duì)頻率過(guò)高的喂狗信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，所述低頻檢測(cè)模塊用于對(duì)頻率過(guò)低的喂狗信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)；若高頻檢測(cè)模塊及低頻檢測(cè)模塊檢測(cè)到的喂狗信號(hào)頻率均符合要求，所述控制開(kāi)關(guān)K閉合，此時(shí)喂狗信號(hào)能夠按照原先的頻率、幅值往后一級(jí)輸出；若高頻檢測(cè)模塊及低頻檢測(cè)模塊檢測(cè)到的喂狗信號(hào)頻率異常，所述控制開(kāi)關(guān)K斷開(kāi)，此時(shí)喂狗信號(hào)不能輸出到驅(qū)動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)單元獲取不了喂狗信號(hào)，最終將安全繼電器斷開(kāi)，系統(tǒng)導(dǎo)向安全。
[0024]窗口檢測(cè)單元部分的電路實(shí)現(xiàn)可以通過(guò)基于觸發(fā)器組成的觸發(fā)電路實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)PLD等可編程單元通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)。
[0025]驅(qū)動(dòng)單元包括電平轉(zhuǎn)換電路、驅(qū)動(dòng)增強(qiáng)電路，其中電平轉(zhuǎn)換電路將看門狗電路的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成繼電器的額定電壓。驅(qū)動(dòng)增強(qiáng)電路對(duì)看門狗電路的輸出電流進(jìn)行增強(qiáng)，使看門狗電路的輸出電流能夠直接驅(qū)動(dòng)繼電器，而不需要經(jīng)過(guò)放大電路。在本實(shí)施例中驅(qū)動(dòng)增強(qiáng)電路為由三極管Q6、三極管Q8組成的一個(gè)推挽式輸出電路。另外，驅(qū)動(dòng)單元還設(shè)有電阻R9、電阻R10，電阻R9連接在三極管Q8的基極，電阻RlO連接在三極管Q6的基極，電阻R9、電阻RlO用于起到限流作用。
[0026]驅(qū)動(dòng)單元的電路可通過(guò)晶體管、集成驅(qū)動(dòng)IC等方式實(shí)現(xiàn)。如實(shí)例的應(yīng)用，使用的是12V需要30mA電流的繼電器，則電路驅(qū)動(dòng)部分電路將喂狗信號(hào)轉(zhuǎn)換成，具有50mA驅(qū)動(dòng)能力的12V電壓的方波信號(hào)，輸出的占空比、頻率與輸入一致。
[0027]信號(hào)轉(zhuǎn)換單元是將動(dòng)態(tài)信號(hào)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)靜態(tài)信號(hào)，具體電路包括電容C3、電容C4、二級(jí)管D4、二級(jí)管D5、二極管