專利名稱：主從式通信系統(tǒng)中的主機(jī)及其總線電流檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，尤其涉及一種對(duì)主從式直流載波通信系統(tǒng) 中主機(jī)的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
專利申請(qǐng)文件200810172410.9中給出了一種雙線無(wú)極性區(qū)分的、 能在主機(jī)向從機(jī)提供直流工作電源的同時(shí)進(jìn)行單工雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)?主從式直流載波通信系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了主機(jī)和從機(jī)的設(shè)計(jì)和連接，使其適 用于諸如電子雷管網(wǎng)路、智能傳感網(wǎng)路等類似小型從機(jī)系統(tǒng)。
專利申請(qǐng)文件200810172410.9中給出了一種適用于類似電子雷管 網(wǎng)路或者智能傳感網(wǎng)路的主從式直流載波通信系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，主 機(jī)向從機(jī)提供工作電源，并同時(shí)在電源供給線上采用電壓調(diào)制的方式 向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。而從機(jī)采用電流調(diào)制的方式向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。這就 實(shí)現(xiàn)了主從機(jī)之間的單工雙向數(shù)據(jù)傳輸。
在上述主從式通信系統(tǒng)的實(shí)際工程應(yīng)用中，主機(jī)供電總線和/或 從機(jī)連接支線的表皮破損會(huì)導(dǎo)致總線供電的輸出漏電和從機(jī)儲(chǔ)能的 下降，從而影響系統(tǒng)的可靠工作。當(dāng)在諸如海水、鹽霧等潮濕環(huán)境中 布設(shè)系統(tǒng)時(shí)，由于環(huán)境介質(zhì)具有較高的導(dǎo)電性能，這種漏電對(duì)系統(tǒng)可 靠工作的影響尤為突出。例如在電子雷管網(wǎng)路中，這種漏電流的存在， 會(huì)導(dǎo)致從機(jī)(即電子雷管)儲(chǔ)能不足，從而影響電子雷管的可靠起爆。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于在上述現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步設(shè)計(jì)，提供一 種可提取總線電流的主機(jī)，該主機(jī)還將提取到的總線電流與依據(jù)從機(jī) 總數(shù)量計(jì)算得出的總線電流極限值相比較，進(jìn)而判斷系統(tǒng)中是否存在 漏電流，這就提高了系統(tǒng)工作的可靠性。
本發(fā)明的技術(shù)目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明在專利申請(qǐng)文件200810172410.9的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)，在原有結(jié)構(gòu)框圖的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的主從式直流載波通信系統(tǒng)中的主 機(jī)，包含時(shí)鐘電路、電源系統(tǒng)、控制模塊、和通信接口電路。通信接 口電路內(nèi)部包含信號(hào)調(diào)制模塊和信號(hào)解調(diào)模塊，信號(hào)調(diào)制模塊內(nèi)又進(jìn) 一步地包含總線電流檢測(cè)模塊、電子開(kāi)關(guān)和驅(qū)動(dòng)模塊。其中，電子開(kāi) 關(guān)的一對(duì)輸入端，輸入端一通向信號(hào)調(diào)制模塊外部，構(gòu)成該模塊的通
信電壓輸入端，接受外部電源系統(tǒng)提供的通信電壓；電子開(kāi)關(guān)的輸入 端二連接到總線電流檢測(cè)模塊。電子開(kāi)關(guān)的輸出端通向信號(hào)調(diào)制模塊 外部，構(gòu)成該模塊的調(diào)制信號(hào)輸出端；電子開(kāi)關(guān)的控制端連接驅(qū)動(dòng)模 塊。其中，總線電流檢測(cè)模塊的一端接地， 一端連接電子開(kāi)關(guān)的輸入 端二， 一端連接到電源系統(tǒng)的工作電壓輸出端，其余一端連接到控制 模塊。其中，驅(qū)動(dòng)模塊的一端連接到控制模塊， 一端連接電子開(kāi)關(guān)的 控制端， 一端與電子開(kāi)關(guān)的輸入端一共同構(gòu)成上述通信電壓輸入端， 一端連接到電源系統(tǒng)的工作電壓輸出端，其余一端接地。 上述設(shè)計(jì)方案的優(yōu)點(diǎn)在于
(1) 將總線電流檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)在電源地和電子開(kāi)關(guān)之間，使得 總線的輸出總是必須經(jīng)由該電流檢測(cè)模塊回到電源地，這就實(shí)現(xiàn)了檢 測(cè)總線電流的目的。
(2) 該電流檢測(cè)模塊獲取到的電流信號(hào)總是從總線回流到主機(jī) 電源地的信號(hào)，這就確保了總線電流檢測(cè)模塊獲取的信號(hào)相對(duì)于地總 是處于高電位，從而簡(jiǎn)化了總線電流檢測(cè)模塊的設(shè)計(jì)。
(3) 總線電流檢測(cè)模塊將檢測(cè)結(jié)果發(fā)送到控制模塊，從而控制 模塊可根據(jù)接收到的不同結(jié)果判斷總線狀態(tài)，進(jìn)而進(jìn)行分析處理。
進(jìn)一步地，上述總線電流檢測(cè)模塊可細(xì)化為信號(hào)取樣模塊、信號(hào) 調(diào)理模塊、和模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。其中，信號(hào)取樣模塊的一端與信號(hào)調(diào)理 模塊的一端相連，并共同連接到電子開(kāi)關(guān)的輸入端二；信號(hào)取樣模塊 的另一端與信號(hào)調(diào)理模塊的再一端共同接地。所述信號(hào)調(diào)理模塊的其 余兩端 一端與模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊相連，向模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊發(fā)送數(shù)據(jù)；另 一端通向總線電流檢測(cè)模塊外部，連接到電源系統(tǒng)的工作電壓輸出 端。所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的一端與信號(hào)調(diào)理模塊相連， 一端接地， 一端 通向總線電流檢測(cè)模塊外部，連接到電源系統(tǒng)的工作電壓輸出端；模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的其余一端通向信號(hào)調(diào)制模塊外部，連接到控制模塊。
上述實(shí)現(xiàn)方案的優(yōu)點(diǎn)在于由于總線上將并聯(lián)有多個(gè)從機(jī)，而單 個(gè)從機(jī)的工作電流通常為微安量級(jí)。因此當(dāng)主機(jī)輕負(fù)載時(shí)，即帶載少 量從機(jī)時(shí)，要求信號(hào)取樣模塊具有較高的取樣精度，能準(zhǔn)確提取到微 安量級(jí)的電流信號(hào)；而當(dāng)主機(jī)重負(fù)載時(shí)，即接入系統(tǒng)的從機(jī)數(shù)量增加、 主機(jī)帶載眾多從機(jī)時(shí)，總線電流將極大增加，這就要求信號(hào)取樣模塊 具有較小的壓降，以避免影響主機(jī)允許的帶載從機(jī)的數(shù)量。上述總線 電流檢測(cè)模塊的實(shí)現(xiàn)方案可以同時(shí)滿足主機(jī)處于輕、重負(fù)載情況的要 求，既能準(zhǔn)確提取總線上的電流信號(hào)，又不對(duì)主機(jī)的帶載數(shù)量造成明 顯影響。
上述總線電流檢測(cè)模塊中的信號(hào)取樣模塊可取為一電阻。該電阻 的一端連接電子開(kāi)關(guān)的輸入端二，另一端直接接地。采用電阻構(gòu)成取 樣模塊的實(shí)施方案簡(jiǎn)單易行。并且，由于電阻為無(wú)源器件，因此也不 會(huì)在取樣過(guò)程中產(chǎn)生附加噪聲。當(dāng)信號(hào)總線上有電流時(shí)，電阻兩端會(huì) 形成一定的壓降。隨著信號(hào)總線上電流的變化，該電阻兩端形成的壓 降呈線性變化。因此，輸入到信號(hào)調(diào)理模塊的壓降的變化即反映了信 號(hào)總線上電流的變化，從而實(shí)現(xiàn)了通過(guò)信號(hào)取樣模塊提取并表達(dá)來(lái)自 從機(jī)方向的電流信息的目的。
上述總線電流檢測(cè)模塊中的信號(hào)調(diào)理模塊可由放大電路構(gòu)成。該 放大電路一端接地， 一端連接電子開(kāi)關(guān)的輸入端二， 一端連接模/數(shù)轉(zhuǎn) 換模塊，其余一端通向總線電流檢測(cè)模塊外部，連接到電源系統(tǒng)的工 作電壓輸出端。
該方案實(shí)現(xiàn)了信號(hào)調(diào)理模塊的基本功能。放大電路將信號(hào)取樣模 塊提取到的微弱的電壓信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊可以識(shí)別的較 強(qiáng)的電壓信號(hào)，進(jìn)而經(jīng)由模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為控制模塊可以識(shí)別的數(shù) 字信號(hào)。另外，由于信號(hào)取樣模塊獲取到的電流信號(hào)總是從總線回流 到主機(jī)電源地的信號(hào)，因此，放大電路輸出的信號(hào)也始終是單極性的， 這也簡(jiǎn)化了調(diào)理模塊的設(shè)計(jì)。
上述總線電流檢測(cè)模塊中的信號(hào)調(diào)理模塊還可由濾波電路和放 大電路構(gòu)成。其中，濾波電路的一端與放大電路共同接地， 一端連接到電子開(kāi)關(guān)的輸入端二，其余一端與放大電路的再一端相連。放大電 路的其余兩端 一端與模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊相連，向模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊發(fā)送數(shù) 據(jù)；另一端通向總線電流檢測(cè)模塊外部，連接到電源系統(tǒng)的工作電壓 輸出端。
上述實(shí)施方案在放大電路的基礎(chǔ)上，在信號(hào)調(diào)理模塊中添加進(jìn)濾 波電路。該濾波電路可濾除從機(jī)工作時(shí)的動(dòng)態(tài)電流在總線上引起的噪 聲、以及總線形成閉環(huán)時(shí)空間電磁波在總線上引起的噪聲。經(jīng)濾波電 路濾波后，輸出到放大電路的將只有代表從機(jī)負(fù)載靜態(tài)工作電流的模 擬信號(hào)，這就提高了總線電流檢測(cè)模塊的抗噪性能，從而提高了檢測(cè) 的準(zhǔn)確性。
本發(fā)明還提供了本發(fā)明中的主機(jī)的總線電流檢測(cè)方法，其具體實(shí) 現(xiàn)步驟如下
第一步，控制模塊進(jìn)行初始化，即，控制模塊將在線從機(jī)數(shù)N和 從機(jī)預(yù)設(shè)最大工作電流I,的值調(diào)入控制模塊內(nèi)部的緩存中待用。
第二步，控制模塊向模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊發(fā)送控制信號(hào)，啟動(dòng)模/數(shù)轉(zhuǎn) 換模塊?？刂颇K通過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊獲取總線電流12。
第三步，控制模塊判斷總線電流I2是否大于諸在線從機(jī)的預(yù)設(shè)最 大工作電流之和NxI"若表達(dá)式I戶NxI,成立，則置總線電流異常標(biāo) 志；若表達(dá)式IpNxI,不成立，則置總線電流正常標(biāo)志。
第四步，結(jié)束本總線漏電判別流程。
在諸如電子雷管網(wǎng)路的主從式直流載波通信系統(tǒng)應(yīng)用中，確定電 壓下從機(jī)(此處即電子雷管)的靜態(tài)工作電流基本一致，可視為常量。 因此，執(zhí)行上述總線漏電判別流程前，可通過(guò)對(duì)從機(jī)進(jìn)行逐一點(diǎn)名等 方法獲取網(wǎng)路中在線的從機(jī)總數(shù)，再結(jié)合單個(gè)從機(jī)的靜態(tài)工作電流 值，即可計(jì)算得知網(wǎng)路中總的靜態(tài)工作電流。將這一計(jì)算結(jié)果與實(shí)際 檢測(cè)到的總線電流值進(jìn)行比對(duì)，即可判斷網(wǎng)路中是否存在漏電。通常 情況下，由于信號(hào)總線或者從機(jī)支線的表皮破裂引起的漏電流總是遠(yuǎn) 遠(yuǎn)大于單個(gè)從機(jī)的靜態(tài)工作電流，因此，采用上述總線漏電判別方法， 主機(jī)即可獲知從機(jī)網(wǎng)路的線路連接狀態(tài)，從而便于操作人員對(duì)網(wǎng)路進(jìn) 行檢查和維護(hù)，進(jìn)而提高了通信系統(tǒng)的工作可靠性。


圖1為本發(fā)明主從式直流載波通信系統(tǒng)中主機(jī)構(gòu)成的功能框圖； 圖2為本發(fā)明中的主機(jī)采用單極性通信接口電路時(shí)的實(shí)施示意
圖3為本發(fā)明中單極性信號(hào)調(diào)制模塊的構(gòu)成示意圖； 圖4為本發(fā)明中總線電流檢測(cè)模塊的構(gòu)成示意圖； 圖5為本發(fā)明中信號(hào)取樣模塊采用電阻的實(shí)施示意圖； 圖6為本發(fā)明中信號(hào)調(diào)理模塊采用濾波電路和放大電路的構(gòu)成示 意圖7為本發(fā)明中主機(jī)采用雙極性通信接口電路時(shí)的實(shí)施示意圖； 圖8為本發(fā)明中總線電流檢測(cè)模塊應(yīng)用于雙極性信號(hào)調(diào)制模塊的 構(gòu)成示意圖9為本發(fā)明中信號(hào)調(diào)理模塊采用放大電路構(gòu)成示意圖； 圖IO為本發(fā)明主機(jī)的總線電流檢測(cè)方法的流程示意圖； 圖11為本發(fā)明中主機(jī)采用雙極性通信接口電路時(shí)的另一種實(shí)施 示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步詳
細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明在專利申請(qǐng)文件200810172410.9公開(kāi)的主從式直流載波 通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)。圖1給出了主機(jī)構(gòu)成的基本框圖。其 中，主機(jī)100包含時(shí)鐘電路140、電源系統(tǒng)110、控制模塊130、和通 信接口電路120。其中，電源系統(tǒng)110的工作電壓輸出端31同時(shí)連接 時(shí)鐘電路140、控制模塊130、和通信接口電路120，電源系統(tǒng)110 的通信電壓輸出端32連接到通信接口電路120，其余一端接地。時(shí)鐘 電路140 —端連接控制模塊130， 一端連接電源系統(tǒng)110的工作電壓 輸出端31，其余一端接地。通信接口電路120—端連接控制模塊130， 一端連接電源系統(tǒng)110的工作電壓輸出端31， 一端連接電源系統(tǒng)110 的通信電壓輸出端32， 一端接地，其余兩端通向主機(jī)IOO外部，構(gòu)成 信號(hào)總線200。本通信系統(tǒng)中的一臺(tái)或多臺(tái)從機(jī)并聯(lián)連接在由主機(jī)100引出的信號(hào)總線200之間。
圖1中的通信接口電路120可取為單極性通信接口電路或者雙極 性通信接口電路。其中，單極性通信接口電路1201包括單極性信號(hào) 調(diào)制模塊210和單極性信號(hào)解調(diào)模塊，如圖2所示。單極性信號(hào)調(diào)制 模塊210與其外部單極性信號(hào)解調(diào)模塊的連接，可體現(xiàn)為圖2中單極 性信號(hào)解調(diào)模塊201、 202或者203中的任意一種連接方式。即單 極性信號(hào)解調(diào)模塊201連接到單極性信號(hào)調(diào)制模塊210的通信電壓輸 入端10;或者，單極性信號(hào)解調(diào)模塊202連接到單極性信號(hào)調(diào)制模塊 210的調(diào)制信號(hào)輸出端11;或者，單極性信號(hào)解調(diào)模塊203 —端接地， 另一端通向單極性通信接口電路1201的外部，構(gòu)成信號(hào)總線200的 一根。
圖7所示為通信接口電路取為雙極性通信接口電路1202時(shí)的構(gòu) 成示意圖。雙極性通信接口電路1202包含雙極性信號(hào)調(diào)制模塊220 和雙極性信號(hào)解調(diào)模塊。雙極性信號(hào)調(diào)制模塊220與雙極性信號(hào)解調(diào) 模塊的連接，可體現(xiàn)為圖7中雙極性信號(hào)解調(diào)模塊204或205中的任 意一種連接方式。即雙極性信號(hào)解調(diào)模塊204連接到雙極性信號(hào)調(diào) 制模塊220的通信電壓輸入端15;或者，雙極性信號(hào)解調(diào)模塊205 連接到雙極性信號(hào)調(diào)制模塊220的一對(duì)調(diào)制信號(hào)輸出端16之一。雙 極性通信接口電路1202還有一種實(shí)現(xiàn)方式，如圖11所示。雙極性通 信接口電路1202中，雙極性信號(hào)解調(diào)模塊207的一端接地， 一端與 雙極性信號(hào)調(diào)制模塊220相連， 一端連接到工作電壓輸出端31， 一端 連接到控制模塊130。
上述單極性信號(hào)調(diào)制模塊210和雙極性信號(hào)調(diào)制模塊220都由驅(qū) 動(dòng)模塊和電子開(kāi)關(guān)構(gòu)成，參見(jiàn)圖3和圖8。以圖3所示實(shí)施方案為例， 其具體連接關(guān)系描述如下
1.驅(qū)動(dòng)模塊401的一端連接電源系統(tǒng)110的工作電壓輸出端31， 接收電源系統(tǒng)110輸出的工作電壓，為驅(qū)動(dòng)模塊401提供低邊驅(qū)動(dòng)電 壓。驅(qū)動(dòng)模塊401的另一端連接控制模塊130，接收控制模塊130輸 出的低壓控制信號(hào)。該低壓控制信號(hào)經(jīng)由驅(qū)動(dòng)模塊401的變換作用后 轉(zhuǎn)換為高壓控制信號(hào)，輸出到電子開(kāi)關(guān)301的控制端，用以控制電子開(kāi)關(guān)301的閉合方向。
2. 電子開(kāi)關(guān)301的一對(duì)輸入端，輸入端1通向信號(hào)調(diào)制模塊210 外部，構(gòu)成該模塊的通信電壓輸入端10，連接到電源系統(tǒng)110的通信 電壓輸出端21。該通信電壓輸入端10用于接收電源系統(tǒng)110直接或 間接提供的較高通信電壓，并為驅(qū)動(dòng)模塊401提供高邊驅(qū)動(dòng)電壓。電 子開(kāi)關(guān)301的輸入端2連接到總線電流檢測(cè)模塊501，經(jīng)由總線電流 檢測(cè)模塊501接地。電子開(kāi)關(guān)301的輸出端通向信號(hào)調(diào)制模塊210外 部，構(gòu)成該模塊的調(diào)制信號(hào)輸出端11;電子開(kāi)關(guān)301的控制端連接到 驅(qū)動(dòng)模塊401，由驅(qū)動(dòng)模塊401輸出的控制信號(hào)控制其閉合方向。本 發(fā)明中所說(shuō)的電子開(kāi)關(guān)，可以采用繼電器、晶閘管、晶體管、模擬開(kāi) 關(guān)等多種形式實(shí)現(xiàn)。
3. 總線電流檢測(cè)模塊501的一端連接電子開(kāi)關(guān)301的輸入端2， 一端接地，使得電子開(kāi)關(guān)301經(jīng)由該模塊501接地；總線電流檢測(cè)模 塊501還有一端連接到電源系統(tǒng)110的工作電壓輸出端31,由電源系 統(tǒng)110提供工作電壓；總線電流檢測(cè)模塊501其余的一端連接到控制 模塊130，將檢測(cè)的結(jié)果輸出至控制模塊130供判斷。
圖8中給出了總線電流檢測(cè)模塊501在雙極性信號(hào)調(diào)制模塊220 中的應(yīng)用示例。類似地，總線電流檢測(cè)模塊501的一端連接電子開(kāi)關(guān) 302和303的輸入端2， 一端接地，從而電子開(kāi)關(guān)302和303經(jīng)由該 模塊501接地；總線電流檢測(cè)模塊501還有一端連接到電源系統(tǒng)110 的工作電壓輸出端31，由電源系統(tǒng)110提供工作電壓;總線電流檢測(cè) 模塊501其余的一端連接到控制模塊130，將檢測(cè)的結(jié)果輸出至控制 模塊130供判斷。
應(yīng)用于單極性信號(hào)調(diào)制模塊210和雙極性信號(hào)調(diào)制模塊220中的 總線電流檢測(cè)模塊501的內(nèi)部構(gòu)成完全一樣，可包含信號(hào)取樣模塊 511、信號(hào)調(diào)理模塊512和模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊514，如圖4所示。其具體 連接關(guān)系描述如下
1.信號(hào)取樣模塊511的一端與信號(hào)調(diào)理模塊512相連，并共同 連接到電子開(kāi)關(guān)的輸入端2。信號(hào)取樣模塊511的另一端與信號(hào)調(diào)理 模塊512、模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊514共同接地。信號(hào)取樣模塊511將經(jīng)由電子開(kāi)關(guān)流向信號(hào)參考地的電流信號(hào)變換為信號(hào)調(diào)理模塊512可以處理 的電壓信號(hào)，以便控制模塊130判斷總線200上的電流信號(hào)狀態(tài)。2. 信號(hào)調(diào)理模塊512的其余兩端 一端與模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊514相 連，將信號(hào)取樣模塊511輸出的微弱電壓信號(hào)調(diào)理為模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊可 以識(shí)別的信號(hào)；另一端與模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊514共同通向總線電流檢測(cè)模 塊501外部，連接到電源系統(tǒng)110的工作電壓輸出端31，接受外部電 源系統(tǒng)110提供的工作電壓。3. 模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊514的其余一端連接到控制模塊130。模/數(shù)轉(zhuǎn) 換模塊514用于在控制模塊130的控制下，將信號(hào)調(diào)理模塊512輸出 的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為控制模塊130可以識(shí)別的數(shù)字電壓信號(hào)，以便 控制模塊130進(jìn)行處理。上述總線電流檢測(cè)模塊501中的信號(hào)取樣模塊511可取為一電阻 541。該電阻541的一端連接電子開(kāi)關(guān)的輸入端2，另一端直接接地， 參見(jiàn)圖5和圖9。采用電阻構(gòu)成信號(hào)取樣模塊511的實(shí)施方式簡(jiǎn)單易 行。并且，由于電阻為無(wú)源器件，因此也不會(huì)在取樣過(guò)程中產(chǎn)生附加 噪聲。根據(jù)歐姆定律，當(dāng)信號(hào)總線200上有電流時(shí)，電阻541兩端會(huì) 形成一定的壓降。隨著信號(hào)總線200上電流的變化，該電阻541兩端 形成的壓降呈線性變化。因此，輸入到信號(hào)調(diào)理模塊512的壓降的變 化即反映了信號(hào)總線200上電流的變化，從而實(shí)現(xiàn)了通過(guò)信號(hào)取樣模 塊511提取并表達(dá)來(lái)自從機(jī)方向的信息的目的。上述總線電流檢測(cè)模塊501中的信號(hào)調(diào)理模塊512可由放大電路 516構(gòu)成，參見(jiàn)圖10。放大電路516—端接地， 一端連接電子開(kāi)關(guān)的 輸入端2，放大電路516的這兩端構(gòu)成放大電路516的信號(hào)輸入端， 放大電路516通過(guò)這兩端并聯(lián)在信號(hào)取樣模塊511兩端。放大電路516 還有一端連接模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊514，構(gòu)成放大電路516的信號(hào)輸出端， 放大電路516通過(guò)該端向模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊514提供經(jīng)放大調(diào)理后的模擬 電壓信號(hào)，模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊514將該模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為控制模塊130可以 識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。放大電路516的其余一端通向總線電流檢測(cè)模塊 501外部，連接到電源系統(tǒng)110的工作電壓輸出端31，接受外部電源 系統(tǒng)110提供的工作電壓。該方案實(shí)現(xiàn)了基本的信號(hào)調(diào)理功能。放大電路516將信號(hào)取樣模 塊511提取到的微弱的電壓信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊514可以識(shí)別的較強(qiáng)的電壓信號(hào)，進(jìn)而經(jīng)由模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊514轉(zhuǎn)換為控制模塊 130可以識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。另外，由于信號(hào)取樣模塊511獲取到的電 流信號(hào)總是從總線200回流到主機(jī)電源地的信號(hào)，因此，放大電路516 輸出的信號(hào)也始終是單極性的，這也就簡(jiǎn)化了信號(hào)調(diào)理模塊512的設(shè) 計(jì)。如圖6所示，信號(hào)調(diào)理模塊512可還包含濾波電路515。其中， 濾波電路515 —端與放大電路516相連，向放大電路516發(fā)送經(jīng)濾波 處理的微弱電壓信號(hào)；濾波電路515通過(guò)其余兩端并聯(lián)在信號(hào)取樣模 塊511的兩端，用以獲取總線200上的信號(hào)變化。濾波電路515用于 將濾除了噪聲的、代表有用信息的模擬電壓信號(hào)輸出至放大電路516。 放大電路516 —端連接濾波電路515，用以接收濾波電路515輸出的 信號(hào)； 一端連接模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊514,向模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊514輸出經(jīng)放 大調(diào)理的模擬電壓信號(hào)； 一端連接到電源系統(tǒng)110的工作電壓輸出端 31，接受電源系統(tǒng)IIO提供的工作電壓；放大電路516的其余一端接 地。由于主機(jī)100、信號(hào)總線200、和諸從機(jī)的連接構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)。 對(duì)于空間電磁波而言，這一閉環(huán)相當(dāng)于一個(gè)接收天線，會(huì)導(dǎo)致在總線 200上產(chǎn)生高頻干擾信號(hào)。除此之外，從機(jī)在工作時(shí)，除靜態(tài)工作電 流外，從機(jī)內(nèi)部控制模塊的工作也會(huì)在總線上產(chǎn)生瞬態(tài)工作噪聲。這 兩部分因素都會(huì)影響對(duì)總線電流檢測(cè)的精度。在信號(hào)調(diào)理電路512中 加入濾波電路515，就能消除高頻噪聲，從而可以極大提高總線電流 的檢測(cè)精度。本發(fā)明還提供了一種總線電流檢測(cè)方法。本發(fā)明的主從式直流載 波通信系統(tǒng)中主機(jī)100的總線漏電判別流程，如圖IO所示。具體實(shí) 現(xiàn)步驟如下第一步，控制模塊130進(jìn)行初始化，即控制模塊130將在線從機(jī) 數(shù)N和從機(jī)預(yù)設(shè)最大工作電流Ii的值調(diào)入其內(nèi)部緩存中待用。第二步，控制模塊130向模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊514發(fā)送控制信號(hào)，啟動(dòng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊514，控制模塊130即可通過(guò)總線電流檢測(cè)模塊501 獲取總線電流12。第三步，控制模塊130依據(jù)其內(nèi)部緩存中的在線從機(jī)數(shù)N以及從 機(jī)預(yù)設(shè)最大工作電流L進(jìn)行計(jì)算，得到諸在線從機(jī)的預(yù)設(shè)最大工作電 流之和，即NxI"然后判斷總線電流12是否大于上述表達(dá)式Nx^的 值-若表達(dá)式IpNxI,成立，則置總線電流異常標(biāo)志；若表達(dá)式I2>NxL 不成立，則置總線電流正常標(biāo)志。第四步，結(jié)束本總線漏電判別流程。主從式直流載波通信系統(tǒng)中，諸從機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作模式均完全相 同。雖然在諸如電子雷管起爆系統(tǒng)的網(wǎng)路應(yīng)用中，時(shí)鐘電路工作頻率 的不完全一致可能導(dǎo)致各從機(jī)電子雷管的平均工作電流略有偏差，但 這一偏差極為微小，通常在2 3uA之內(nèi)。因此，各從機(jī)的預(yù)設(shè)最大 工作電流I,的值可以認(rèn)為是一致的、確定的。從而，以預(yù)設(shè)最大工作 電流I,的值為基礎(chǔ)計(jì)算總線電流的預(yù)設(shè)最大值也是合理的。為提高對(duì)總線電流的取樣精度，上述總線漏電判別流程應(yīng)當(dāng)在主 機(jī)和從機(jī)未進(jìn)行通信的狀態(tài)(即主機(jī)處于對(duì)從機(jī)輸出供電電源的狀 態(tài))下執(zhí)行。在線從機(jī)數(shù)N的取值，在系統(tǒng)運(yùn)行的不同階段，這一取值也會(huì)不 同。例如，在主機(jī)開(kāi)機(jī)時(shí)，在線從機(jī)數(shù)N的取值可以默認(rèn)為己在主機(jī) 中完成注冊(cè)的從機(jī)的數(shù)目(即接入網(wǎng)路的從機(jī)的數(shù)目)；在主機(jī)完成 對(duì)網(wǎng)路中諸從機(jī)的點(diǎn)名后，在線從機(jī)數(shù)N的取值應(yīng)為成功返回點(diǎn)名應(yīng) 答的從機(jī)的數(shù)目(即在線從機(jī)的數(shù)目)。又例如，在諸如電子雷管起 爆系統(tǒng)的網(wǎng)路應(yīng)用中，在電子雷管逐一接入網(wǎng)路的上線注冊(cè)過(guò)程中， 每完成對(duì)一發(fā)從機(jī)電子雷管的上線注冊(cè)，在線從機(jī)數(shù)N的值即刻遞增在諸如電子雷管起爆系統(tǒng)的網(wǎng)路應(yīng)用中，在確定的主機(jī)輸出電壓 下，從機(jī)(此處即電子雷管)的靜態(tài)工作電流基本一致，取其可能的 最大值為預(yù)設(shè)最大工作電流Ii的值。因此，在執(zhí)行上述總線漏電判別 流程前，可通過(guò)對(duì)從機(jī)的上線注冊(cè)過(guò)程或者對(duì)已在線從機(jī)的逐一點(diǎn)名 過(guò)程獲取網(wǎng)路中的在線從機(jī)總數(shù)N，再結(jié)合單個(gè)從機(jī)的預(yù)設(shè)最大工作電流Ip即可計(jì)算得知網(wǎng)路中總的最大靜態(tài)工作電流。將這一計(jì)算結(jié) 果與實(shí)際檢測(cè)到的總線電流I2進(jìn)行比對(duì)，即可判斷網(wǎng)路中是否存在漏 電。通常情況下，由于信號(hào)總線或者從機(jī)支線的表皮破裂引起的漏電 流總是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單個(gè)從機(jī)的靜態(tài)工作電流，因此，采用上述總線漏電 判別方法，主機(jī)即可獲知從機(jī)網(wǎng)路的線路連接狀態(tài)，從而便于操作人 員對(duì)網(wǎng)路迸行檢查和維護(hù)，進(jìn)而提高通信系統(tǒng)的工作可靠性。
權(quán)利要求
1.一種主從式直流載波通信系統(tǒng)中的主機(jī)，包含時(shí)鐘電路、電源系統(tǒng)、控制模塊、和通信接口電路，所述通信接口電路內(nèi)部包含信號(hào)調(diào)制模塊和信號(hào)解調(diào)模塊，其中，所述信號(hào)調(diào)制模塊內(nèi)包含電子開(kāi)關(guān)和驅(qū)動(dòng)模塊，所述電子開(kāi)關(guān)的一對(duì)輸入端，輸入端一通向所述信號(hào)調(diào)制模塊外部，構(gòu)成該模塊的通信電壓輸入端；所述電子開(kāi)關(guān)的輸出端通向所述信號(hào)調(diào)制模塊外部，構(gòu)成該模塊的調(diào)制信號(hào)輸出端；所述電子開(kāi)關(guān)的控制端連接所述驅(qū)動(dòng)模塊；其特征在于所述信號(hào)調(diào)制模塊內(nèi)部，還包含一總線電流檢測(cè)模塊，該模塊一端接地，一端連接所述電子開(kāi)關(guān)的輸入端二，還有一端連接到所述電源系統(tǒng)的工作電壓輸出端，其余一端連接到所述控制模塊。
2. 按照權(quán)利要求1所述的主機(jī)，其特征在于-所述總線電流檢測(cè)模塊包含信號(hào)取樣模塊、信號(hào)調(diào)理模塊、和模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，所述信號(hào)取樣模塊的一端與所述信號(hào)調(diào)理模塊相連，并共同連接 到所述輸入端二；所述信號(hào)取樣模塊的另一端與所述信號(hào)調(diào)理模塊、 所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊共同接地；所述信號(hào)調(diào)理模塊的其余兩端 一端與所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊相連， 向所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊發(fā)送數(shù)據(jù)；另一端與所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊共同通 向所述總線電流檢測(cè)模塊外部，連接到所述工作電壓輸出端；所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的其余一端通向所述信號(hào)調(diào)制模塊外部，通 向所述控制模塊。
3. 按照權(quán)利要求2所述的主機(jī)，其特征在于 所述信號(hào)取樣模塊為一電阻，所述電阻的一端連接所述輸入端二，另一端直接接地。
4. 按照權(quán)利要求2所述的主機(jī)，其特征在于 所述信號(hào)調(diào)理模塊包含放大電路，所述放大電路一端接地； 一端連接所述輸入端二； 一端連接所述 模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；其余一端通向所述總線電流檢測(cè)模塊外部，連接到所 述工作電壓輸出端。
5. 按照權(quán)利要求2所述的主機(jī)，其特征在于 所述信號(hào)調(diào)理模塊包含濾波電路和放大電路， 所述濾波電路的一端與所述放大電路共同接地；所述濾波電路還有一端連接所述輸入端二；其余一端與所述放大電路的再一端相連； 所述放大電路的其余兩端 一端與所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊相連，向 所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊發(fā)送數(shù)據(jù)；另一端通向所述總線電流檢測(cè)模塊外 部，連接到所述工作電壓輸出端。
6. —種所述主機(jī)中的總線電流檢測(cè)方法，其特征在于 第一步，所述控制模塊將在線從機(jī)數(shù)N和從機(jī)預(yù)設(shè)最大工作電流I,的值調(diào)入其內(nèi)部緩存中待用；第二步，所述控制模塊向所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊發(fā)送控制信號(hào)，啟 動(dòng)所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；所述控制模塊通過(guò)所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊獲取總線電流12;第三步，所述控制模塊判斷所述總線電流12是否大于諸在線從機(jī)的預(yù)設(shè)最大工作電流之和Nxl1:若表達(dá)式ipNxI,成立，則置總線電 流異常標(biāo)志；若表達(dá)式I^NxI,不成立，則置總線電流正常標(biāo)志； 第四步，結(jié)束本總線漏電判別流程。
全文摘要
本發(fā)明提供一種主從式直流載波通信系統(tǒng)中的主機(jī)，包含電源系統(tǒng)、控制模塊和通信接口電路等。通信接口電路內(nèi)的信號(hào)調(diào)制模塊中還包含總線電流檢測(cè)模塊。該模塊包含信號(hào)取樣模塊、信號(hào)調(diào)理模塊和模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。其中，信號(hào)取樣模塊可體現(xiàn)為電阻；信號(hào)調(diào)理模塊包含放大電路，或進(jìn)一步可還包含濾波電路。本發(fā)明還提供主機(jī)的總線電流檢測(cè)方法控制模塊將在線從機(jī)數(shù)N和從機(jī)預(yù)設(shè)最大工作電流I₁調(diào)入其內(nèi)部緩存中待用；控制模塊啟動(dòng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊讀取總線電流I₂；依據(jù)上述數(shù)值判斷總線電流狀態(tài)。如此技術(shù)方案，提供了一種可提取總線電流的主機(jī)，并可將提取到的電流值與總線電流極限值相比較，進(jìn)而判斷是否存在漏電流。這就提高了系統(tǒng)工作的可靠性。
文檔編號(hào)G05B19/418GK101604986SQ20091008686
公開(kāi)日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2009年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月17日
發(fā)明者星 劉, 張憲玉, 李風(fēng)國(guó), 賴華平, 顏景龍 申請(qǐng)人:北京銥缽隆芯科技有限責(zé)任公司