專利名稱：信號采集和驅(qū)動(dòng)的測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信號控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種信號采集和驅(qū)動(dòng)的測試裝置。
背景技術(shù)：
在信號控制領(lǐng)域中，尤其是涉及軌道交通等的大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)中，由于工程項(xiàng)目中信號設(shè)備控制系統(tǒng)使用的采集和驅(qū)動(dòng)的開關(guān)量數(shù)目繁多，經(jīng)常需要將不同廠家設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)集成，才能完成整個(gè)系統(tǒng)的需求。目前最常見的采集驅(qū)動(dòng)接口是應(yīng)用繼電器等元件設(shè)計(jì)成干節(jié)點(diǎn)的方式進(jìn)行信號開關(guān)量的采集和驅(qū)動(dòng)，這種設(shè)計(jì)方式可以對不同設(shè)備之間彼此的電源系統(tǒng)進(jìn)行有效的隔離，使信號采集和驅(qū)動(dòng)不會受到公共電源或地端的電壓異常干擾信號等的影響，是一種安全可靠的信號驅(qū)動(dòng)采集方式。但是基于上述干節(jié)點(diǎn)方式的開關(guān)量信號采集和驅(qū)動(dòng)，如果要配合設(shè)備接口進(jìn)行安全操作需要對信號采集和驅(qū)動(dòng)進(jìn)行測試，考慮到接口數(shù)量龐大，通常會占用較大的測試空間，因而需要根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)備情況自行開發(fā)仿真的測試裝置，其設(shè)備架構(gòu)復(fù)雜難以實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)有技術(shù)中，一般使用數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行多路開關(guān)量信號采集和驅(qū)動(dòng)的測試，如圖1 所示，常見的數(shù)據(jù)采集板卡一般是將被測試設(shè)備的輸出開關(guān)量的信號直接引入，并且將測試設(shè)備和被測試設(shè)備選擇共地的方式連接，這種方式雖然簡單易連，但是若采集板卡出現(xiàn)故障或是地線產(chǎn)生串?dāng)_信息，不但會損壞采集卡自身的功能，同時(shí)也可能對被測試設(shè)備造成損壞。另外，常見的數(shù)據(jù)采集板卡雖然采集速度較高，微秒級的信號都能采集到，但在軌道交通領(lǐng)域中，所用到的開關(guān)量信號輸出時(shí)通常都配有信號自檢脈沖，一般的采集板卡無法屏蔽該脈沖信號，極易產(chǎn)生串?dāng)_。而如果采用硬件程度更高的采集和驅(qū)動(dòng)裝置(一般是大型的重力式繼電器)進(jìn)行測試，在測試多路的信號時(shí)需要的功率較大且對測試場地要求嚴(yán)格，受這些限制，該方式實(shí)現(xiàn)起來較為困難，費(fèi)用較高。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中多路開關(guān)量信號采集和驅(qū)動(dòng)的測試效果不佳的技術(shù)問題，提供了一種信號采集和驅(qū)動(dòng)的測試裝置。( 二 )技術(shù)方案為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種信號采集和驅(qū)動(dòng)的測試裝置，所述裝置包括控制終端、信號采集卡、信號驅(qū)動(dòng)卡、繼電器采集板、繼電器驅(qū)動(dòng)板和導(dǎo)軌式AC-DC電源；其中，控制終端對被測設(shè)備輸入輸出開關(guān)量信號進(jìn)行配置和控制；信號采集卡采集來自繼電器采集板輸出的開關(guān)量信號狀態(tài)，將采集到的開關(guān)量信號狀態(tài)傳輸至控制終端，控制終端由對開關(guān)量狀態(tài)信息進(jìn)行測試控制；信號驅(qū)動(dòng)卡接收控制終端根據(jù)測試控制需求發(fā)出的開關(guān)量信號輸出狀態(tài)命令，再將開關(guān)量信號輸出狀態(tài)傳輸至繼電器驅(qū)動(dòng)板；繼電器采集板采集來自被測設(shè)備輸出的開關(guān)量信號狀態(tài)，將采集到的開關(guān)量信號狀態(tài)傳輸至信號采集卡；繼電器驅(qū)動(dòng)板接收來自信號驅(qū)動(dòng)卡的開關(guān)量信號輸出狀態(tài)，輸出開關(guān)量信號至被測設(shè)備；導(dǎo)軌電源實(shí)現(xiàn)對繼電器采集板、繼電器驅(qū)動(dòng)板、信號采集卡、信號驅(qū)動(dòng)卡的供電。優(yōu)選地，所述繼電器采集板包括輸入接口模塊與被測設(shè)備開關(guān)量輸出接口連接，采集被測設(shè)備輸出開關(guān)量信號狀態(tài)；濾波模塊連接所述輸入接口模塊和繼電器模塊，對采集到的開關(guān)量信號進(jìn)行濾波處理；繼電器模塊實(shí)現(xiàn)信號采集卡與被測設(shè)備之間開關(guān)量信號狀態(tài)的傳輸，并實(shí)現(xiàn)二者之間的電氣隔離；采集開關(guān)量信號指示模塊采用發(fā)光二極管對信號采集卡采集到的開關(guān)量信號進(jìn)行指示；輸出接口模塊與信號采集卡接口連接，將采集到的開關(guān)量信號狀態(tài)傳輸至信號采集卡。優(yōu)選地，所述濾波模塊包括串聯(lián)的1個(gè)二極管和1個(gè)RC濾波電路，RC濾波電路利用電容充放電原理對信號進(jìn)行濾波，二極管阻斷經(jīng)過濾波處理后的信號流入被測設(shè)備自檢信號輸入接口。優(yōu)選地，所述繼電器驅(qū)動(dòng)板包括輸入接口模塊與信號驅(qū)動(dòng)卡接口連接，接收信號驅(qū)動(dòng)卡的輸出開關(guān)量信號狀態(tài)；繼電器模塊實(shí)現(xiàn)信號驅(qū)動(dòng)與被測設(shè)備之間開關(guān)量信號狀態(tài)的傳輸，并實(shí)現(xiàn)二者之間的電氣隔離；驅(qū)動(dòng)開關(guān)量信號指示模塊采用發(fā)光二極管對向被測設(shè)備發(fā)送的開關(guān)量信號進(jìn)行指示；輸出接口模塊與被測設(shè)備開關(guān)量輸入接口連接，輸出開關(guān)量信號給被測設(shè)備。優(yōu)選地，所述控制終端與信號采集卡和信號驅(qū)動(dòng)卡之間通過PCI總線進(jìn)行交互。優(yōu)選地，在所述繼電器采集板和所述繼電器驅(qū)動(dòng)板中，開關(guān)量信號的數(shù)量以32路為一單元進(jìn)行管理。(三)有益效果本發(fā)明的方案中，采用繼電器干節(jié)點(diǎn)方式保證了被測設(shè)備與測試設(shè)備之間的開關(guān)量信號極性和/或功率不受對方限制；采用繼電器輸入輸出方式實(shí)現(xiàn)了被測設(shè)備與測試設(shè)備之間的電氣隔離；此外，通過濾波電路的使用既實(shí)現(xiàn)了微秒級的信號采集又不受微秒級脈沖干擾信號的影響；最后，本發(fā)明的采集和驅(qū)動(dòng)開關(guān)量信號數(shù)量可自由調(diào)節(jié)配置，可模擬鐵路系統(tǒng)重力型繼電器設(shè)備，體積小、實(shí)現(xiàn)靈活。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中測試設(shè)備與被測設(shè)備的直接電氣連接示意圖；圖2為本發(fā)明的實(shí)施例中信號采集和驅(qū)動(dòng)的測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的實(shí)施例中繼電器輸入輸出方式的電氣隔離原理示意圖；圖4為本發(fā)明的實(shí)施例中繼電器采集板的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明的實(shí)施例中繼電器驅(qū)動(dòng)板的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明的實(shí)施例中繼電器采集板的濾波模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。在本發(fā)明中對繼電器干節(jié)點(diǎn)方式和采集卡方式進(jìn)行了改進(jìn)，將繼電器的輸入輸出分開進(jìn)行，此外，在開關(guān)量采集驅(qū)動(dòng)處采用繼電器采集板和驅(qū)動(dòng)板進(jìn)行采集和驅(qū)動(dòng)，在系統(tǒng)控制端采用信號采集卡和驅(qū)動(dòng)卡進(jìn)行信號控制和測試，由此實(shí)現(xiàn)了信號的隔離，提高了采集精度和速度，并可靈活地應(yīng)用于大規(guī)模開關(guān)量的采集和驅(qū)動(dòng)測試中。參見圖2，本發(fā)明的測試裝置分為控制側(cè)和接口側(cè)兩部分，包括控制終端、信號采集卡、信號驅(qū)動(dòng)卡、繼電器采集板、繼電器驅(qū)動(dòng)板、導(dǎo)軌式AC-DC電源控制終端通過其平臺上運(yùn)行的測試控制程序，實(shí)現(xiàn)對被測設(shè)備輸入輸出開關(guān)量信號的靈活配置和控制；信號采集卡主要采集來自繼電器采集板輸出的開關(guān)量信號狀態(tài)，通過PCI總線將采集到的開關(guān)量信號狀態(tài)先傳輸至控制終端，控制終端得到響應(yīng)后，對開關(guān)量狀態(tài)信息進(jìn)行測試控制；信號驅(qū)動(dòng)卡的功能原理與信號采集卡剛好相反，控制終端根據(jù)測試控制需求發(fā)出開關(guān)量信號輸出狀態(tài)命令，通過PCI總線將開關(guān)量信號輸出狀態(tài)傳輸至信號驅(qū)動(dòng)卡，信號驅(qū)動(dòng)卡再將開關(guān)量信號輸出狀態(tài)傳輸至繼電器驅(qū)動(dòng)板；繼電器采集板采集來自被測設(shè)備輸出的開關(guān)量信號狀態(tài)，將采集到的開關(guān)量信號狀態(tài)傳輸至信號采集卡；繼電器驅(qū)動(dòng)板接收來自信號驅(qū)動(dòng)卡的開關(guān)量信號輸出狀態(tài)，輸出開關(guān)量信號至被測設(shè)備；導(dǎo)軌電源實(shí)現(xiàn)對繼電器采集板、繼電器驅(qū)動(dòng)板、信號采集卡、信號驅(qū)動(dòng)卡的供電。本發(fā)明的測試裝置中，由于采用了繼電器輸入輸出的方式，實(shí)現(xiàn)了被測設(shè)備與測試設(shè)備之間的電氣隔離，使設(shè)備之間不會因?yàn)楸粶y設(shè)備發(fā)生電氣故障而損壞測試設(shè)備，也不會因?yàn)闇y試設(shè)備發(fā)生電氣故障而損壞被測設(shè)備，繼電器輸入輸出方式的電氣隔離原理如圖3所示。圖3中，被測設(shè)備開關(guān)量信號和測試設(shè)備信號量分別與繼電器(集成在繼電器驅(qū)動(dòng)板和繼電器采集板中)連接，屬于被測設(shè)備開關(guān)量信號的第一源電壓VCCl和第一地電壓GNDl接入繼電器的一端，屬于測試設(shè)備開關(guān)量信號的第二源電壓VCC2和連接至第二地電壓GND2的負(fù)載LOAD接入繼電器的另一端，繼電器中的開關(guān)根據(jù)測試控制的需求閉合或斷開實(shí)現(xiàn)不同的連接，從而進(jìn)行輸入(開關(guān)量信號驅(qū)動(dòng))和輸出(開關(guān)量信號采集)的測試控制。具體地，本發(fā)明中的繼電器采集板原理如圖4所示，繼電器采集板主要包括以下五個(gè)模塊1)輸入接口模塊與被測設(shè)備開關(guān)量輸出接口連接，采集被測設(shè)備輸出開關(guān)量信號狀態(tài)；2)濾波模塊連接所述輸入接口模塊和繼電器模塊，對采集到的開關(guān)量信號進(jìn)行濾波處理，將來自被測設(shè)備的自檢脈沖信號幅度緩沖到測試設(shè)備可識別電平信號以下，以達(dá)到屏蔽干擾信號的目的；3)繼電器模塊實(shí)現(xiàn)信號采集卡與被測設(shè)備之間開關(guān)量信號狀態(tài)的傳輸，并實(shí)現(xiàn)二者之間的電氣隔離；其中，采集到的開關(guān)量信號經(jīng)濾波模塊處理后的正、負(fù)極性信號由繼電器模塊的第1和第16管腳分別接收；此外，繼電器模塊的第11和第6管腳N.C 口(Normal Close，即常閉)虛接；4)采集開關(guān)量信號指示模塊包括在繼電器模塊的第13管腳COM 口(Common， 即公共端)和源電壓VCC之間串聯(lián)的發(fā)光二極管和限流電阻(在這一側(cè)，第9管腳N. 0 口 (Normal Open，即常開)接地電壓GND)，采用發(fā)光二極管對信號采集卡采集到的開關(guān)量信號進(jìn)行指示；5)輸出接口模塊通過繼電器模塊的第4管腳COM 口和第8管腳N. 0 口與信號采集卡接口連接，將采集到的開關(guān)量信號狀態(tài)傳輸至信號采集卡。而繼電器驅(qū)動(dòng)板原理如圖5所示，繼電器驅(qū)動(dòng)板主要包括四個(gè)模塊1)輸入接口模塊與信號驅(qū)動(dòng)卡接口連接，接收信號驅(qū)動(dòng)卡的輸出開關(guān)量信號狀態(tài)；2)繼電器模塊實(shí)現(xiàn)信號驅(qū)動(dòng)與被測設(shè)備之間開關(guān)量信號狀態(tài)的傳輸，并實(shí)現(xiàn)二者之間的電氣隔離；其中，信號驅(qū)動(dòng)卡的輸出開關(guān)量信號狀態(tài)的正、負(fù)極性信號由繼電器模塊的第1和第16管腳分別接收；此外，繼電器模塊的第11和第6管腳N. C 口虛接；3)驅(qū)動(dòng)開關(guān)量信號指示模塊包括在繼電器模塊的第13管腳COM 口和源電壓VCC 之間串聯(lián)的發(fā)光二極管和限流電阻(在這一側(cè)，第9管腳N. 0 口接地電壓GND)，采用發(fā)光二極管對向被測設(shè)備發(fā)送的開關(guān)量信號進(jìn)行指示；4)輸出接口模塊通過繼電器模塊的第4管腳COM 口和第8管腳N. 0 口與被測設(shè)備開關(guān)量輸入接口連接，輸出開關(guān)量信號給被測設(shè)備。在上述繼電器采集板和繼電器驅(qū)動(dòng)板中，為了更有效地針對多路開關(guān)量信號進(jìn)行處理，優(yōu)選地，采集和驅(qū)動(dòng)開關(guān)量信號的數(shù)量以32路為一單元進(jìn)行管理，即每32路采集開關(guān)量信號在一塊繼電器采集板上實(shí)現(xiàn)、每32路驅(qū)動(dòng)開關(guān)量信號在一塊繼電器驅(qū)動(dòng)板上實(shí)現(xiàn)；可自由調(diào)節(jié)配置采集板和/或驅(qū)動(dòng)板的數(shù)量實(shí)現(xiàn)更多路信號的測試控制。更優(yōu)選地，本發(fā)明中進(jìn)行1 路采集和1 路驅(qū)動(dòng)開關(guān)量信號的測試控制。更進(jìn)一步地，在繼電器采集板中使用的濾波模塊的電路原理如圖6所示被測設(shè)備自檢信號輸入接口與被測設(shè)備輸出信號接口并聯(lián)后接入濾波模塊，經(jīng)濾波模塊處理由繼電器模塊接收后由信號采集卡接口輸出給信號采集卡；其中，濾波模塊包括串聯(lián)的1個(gè)二極管(1N4007)和1個(gè)RC濾波電路，RC濾波電路利用電容充放電原理對信號進(jìn)行濾波，二極管的作用為阻斷經(jīng)過濾波處理后的信號流入被測設(shè)備自檢信號輸入接口。
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通過上述實(shí)施方式，本發(fā)明可達(dá)到以下技術(shù)效果1、本發(fā)明的測試裝置采用了繼電器干節(jié)點(diǎn)的方式，測試設(shè)備的開關(guān)量信號極性和 /或功率不會受被測設(shè)備的開關(guān)量信號極性所限制；被測設(shè)備的開關(guān)量信號極性和/或功率也不會受測試設(shè)備的開關(guān)量信號極性所限制；2、本發(fā)明的測試裝置采集和驅(qū)動(dòng)開關(guān)量信號數(shù)量以32路為一單元，可自由調(diào)節(jié)配置數(shù)量；3、本發(fā)明的測試裝置采用了繼電器輸入輸出的方式，實(shí)現(xiàn)了被測設(shè)備與測試設(shè)備之間的電氣隔離，使設(shè)備之間發(fā)生電氣故障時(shí)不會產(chǎn)生相互影響導(dǎo)致其他設(shè)備受損；4、本發(fā)明的測試裝置可模擬鐵路系統(tǒng)重力型繼電器設(shè)備，相對鐵路系統(tǒng)重型繼電器具有體積小的優(yōu)勢；5、本發(fā)明的測試裝置設(shè)計(jì)有獨(dú)特的濾波電路，即可對進(jìn)入測試設(shè)備的微秒級脈沖干擾信號進(jìn)行濾波處理，將脈沖信號幅度緩沖到測試設(shè)備可識別電平信號以下，以達(dá)到屏蔽干擾信號的目的；同時(shí)，又不影響被測設(shè)備自身對微秒級脈沖信號的采集。以上實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種信號采集和驅(qū)動(dòng)的測試裝置，其特征在于，所述裝置包括控制終端、信號采集卡、信號驅(qū)動(dòng)卡、繼電器采集板、繼電器驅(qū)動(dòng)板和導(dǎo)軌式AC-DC電源；其中，控制終端對被測設(shè)備輸入輸出開關(guān)量信號進(jìn)行配置和控制；信號采集卡采集來自繼電器采集板輸出的開關(guān)量信號狀態(tài)，將采集到的開關(guān)量信號狀態(tài)傳輸至控制終端，控制終端由對開關(guān)量狀態(tài)信息進(jìn)行測試控制；信號驅(qū)動(dòng)卡接收控制終端根據(jù)測試控制需求發(fā)出的開關(guān)量信號輸出狀態(tài)命令，再將開關(guān)量信號輸出狀態(tài)傳輸至繼電器驅(qū)動(dòng)板；繼電器采集板采集來自被測設(shè)備輸出的開關(guān)量信號狀態(tài)，將采集到的開關(guān)量信號狀態(tài)傳輸至信號采集卡；繼電器驅(qū)動(dòng)板接收來自信號驅(qū)動(dòng)卡的開關(guān)量信號輸出狀態(tài)，輸出開關(guān)量信號至被測設(shè)備；導(dǎo)軌電源實(shí)現(xiàn)對繼電器采集板、繼電器驅(qū)動(dòng)板、信號采集卡、信號驅(qū)動(dòng)卡的供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述繼電器采集板包括輸入接口模塊與被測設(shè)備開關(guān)量輸出接口連接，采集被測設(shè)備輸出開關(guān)量信號狀態(tài)；濾波模塊連接所述輸入接口模塊和繼電器模塊，對采集到的開關(guān)量信號進(jìn)行濾波處理；繼電器模塊實(shí)現(xiàn)信號采集卡與被測設(shè)備之間開關(guān)量信號狀態(tài)的傳輸，并實(shí)現(xiàn)二者之間的電氣隔離；采集開關(guān)量信號指示模塊采用發(fā)光二極管對信號采集卡采集到的開關(guān)量信號進(jìn)行指示；輸出接口模塊與信號采集卡接口連接，將采集到的開關(guān)量信號狀態(tài)傳輸至信號采集卡。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述濾波模塊包括串聯(lián)的1個(gè)二極管和1 個(gè)RC濾波電路，RC濾波電路利用電容充放電原理對信號進(jìn)行濾波，二極管阻斷經(jīng)過濾波處理后的信號流入被測設(shè)備自檢信號輸入接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述繼電器驅(qū)動(dòng)板包括輸入接口模塊與信號驅(qū)動(dòng)卡接口連接，接收信號驅(qū)動(dòng)卡的輸出開關(guān)量信號狀態(tài)； 繼電器模塊實(shí)現(xiàn)信號驅(qū)動(dòng)與被測設(shè)備之間開關(guān)量信號狀態(tài)的傳輸，并實(shí)現(xiàn)二者之間的電氣隔離；驅(qū)動(dòng)開關(guān)量信號指示模塊采用發(fā)光二極管對向被測設(shè)備發(fā)送的開關(guān)量信號進(jìn)行指示；輸出接口模塊與被測設(shè)備開關(guān)量輸入接口連接，輸出開關(guān)量信號給被測設(shè)備。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述控制終端與信號采集卡和信號驅(qū)動(dòng)卡之間通過PCI總線進(jìn)行交互。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，在所述繼電器采集板和所述繼電器驅(qū)動(dòng)板中，開關(guān)量信號的數(shù)量以32路為一單元進(jìn)行管理。
全文摘要
本發(fā)明涉及信號控制技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種信號采集和驅(qū)動(dòng)的測試裝置。該裝置包括控制終端、信號采集卡、信號驅(qū)動(dòng)卡、繼電器采集板、繼電器驅(qū)動(dòng)板和導(dǎo)軌式AC-DC電源。本發(fā)明的方案中，采用繼電器干節(jié)點(diǎn)方式保證了被測設(shè)備與測試設(shè)備之間的開關(guān)量信號極性和/或功率不受對方限制；采用繼電器輸入輸出方式實(shí)現(xiàn)了被測設(shè)備與測試設(shè)備之間的電氣隔離；此外，通過濾波電路的使用既實(shí)現(xiàn)了微秒級的信號采集又不受微秒級脈沖干擾信號的影響；最后，本發(fā)明的采集和驅(qū)動(dòng)開關(guān)量信號數(shù)量可自由調(diào)節(jié)配置，可模擬鐵路系統(tǒng)重力型繼電器設(shè)備，體積小、實(shí)現(xiàn)靈活。
文檔編號G01R31/00GK102539967SQ20111045245
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者徐大鵬, 馬立保 申請人:北京交控科技有限公司