CN107976601A - 一种针对ntc温度采集线路的故障诊断电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种针对NTC温度采集线路的故障诊断电路及方法，包括微处理器、第一电阻以及诊断电路，第一电阻的一端为电源电压连接端，另一端与微处理器的检测端口连接，诊断电路连接在微处理器的检测端口与接地端口之间，微处理器的控制端口与诊断电路的控制端连接。该方法包括：微处理器对NTC温度采集线路进行电压采集；当判断出NTC温度采集线路存在故障时，控制诊断电路导通；根据诊断电路导通前后所采集得到的电压值的运算结果，判断出故障类型。通过本发明，可快速准确定位判断采集线对地短路故障、对电源短路故障、断线开路故障这三种故障类型。本发明作为一种针对NTC温度采集线路的故障诊断电路及方法可广泛应用于NTC采集领域中。

Description

一种针对NTC温度采集线路的故障诊断电路及方法

技术领域

本发明涉及线路故障诊断技术，尤其涉及一种针对NTC温度采集线路的故障诊断电路及方法。

背景技术

技术词解释：

NTC：为NTC热敏电阻的简称。

NTC具有成本低廉、***设计简单等优点，因此，目前市场上在售的各产品中常会设置有NTC温度采集线路以实现温度采集功能。但是，当NTC温度采集线路出现故障时，采集得到的温度数值便是错误的，因此，若不能及时诊断出NTC温度采集线路是否出现故障，这样便会导致产品后期根据采集到的错误数值，执行错误的操作，令产品出现更大的故障。目前，对于NTC温度采集线路的故障诊断方案较少，而且它们均不能准确定位是何种故障，这样则无法保证产品工作的稳定性、可靠性和安全性，从而不利于产品的推广和应用，特别是涉及汽车或航天等对安全性有更高要求的技术领域的产品。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种针对NTC温度采集线路的故障诊断电路及方法，可及时对NTC温度采集线路进行故障定位诊断。

本发明所采用的第一技术方案是：一种针对NTC温度采集线路的故障诊断电路，包括微处理器、第一电阻以及诊断电路，所述第一电阻的一端为电源电压连接端，所述第一电阻的另一端与微处理器的检测端口连接，所述诊断电路连接在微处理器的检测端口与微处理器的接地端口之间，所述微处理器的控制端口与诊断电路的控制端连接；

所述微处理器用于对NTC温度采集线路进行电压采集；当根据采集得到的电压值，判断出NTC温度采集线路存在故障时，控制诊断电路导通，然后根据诊断电路导通前后所采集得到的电压值的运算结果，判断出NTC温度采集线路的故障类型；

其中，所述故障类型包括采集线对地短路故障、采集线对电源短路故障和/或采集线断线开路故障。

进一步，所述运算结果是采用加法运算而计算得到的。

进一步，所述根据诊断电路导通前后所采集得到的电压值的运算结果，判断出NTC温度采集线路的故障类型，其包括：

当运算结果为0V时，判断出NTC温度采集线路存在采集线对地短路故障；

当运算结果为2×VCC时，判断出NTC温度采集线路存在采集线对电源短路故障；

和/或，

当运算结果大于VCC且小于2×VCC时，判断出NTC温度采集线路存在采集线断线开路故障；

其中，所述VCC表示为电源电压值。

进一步，所述诊断电路包括电子开关，所述电子开关的一连接端与微处理器的检测端口连接，所述电子开关的另一连接端与微处理器的接地端口连接，所述电子开关的控制端与微处理器的控制端口连接。

进一步，所述诊断电路还包括第二电阻，所述第二电阻连接在微处理器的检测端口与电子开关的一连接端之间。

进一步，所述诊断电路还包括第三电阻，所述第三电阻连接在微处理器的控制端口与电子开关的控制端之间。

进一步，所述电子开关的类型包括场效应管。

进一步，所述场效应管采用N型MOS管来实现。

进一步，所述微处理器采用MCU来实现。

本发明所采用的第二技术方案是：一种针对NTC温度采集线路的故障诊断方法，该方法包括以下步骤：

微处理器对NTC温度采集线路进行电压采集；当根据采集得到的电压值，判断出NTC温度采集线路存在故障时，控制诊断电路导通；

微处理器对诊断电路导通前后所采集得到的电压值进行运算处理后，得到运算结果，根据运算结果，判断出NTC温度采集线路的故障类型；

其中，所述故障类型包括采集线对地短路故障、采集线对电源短路故障和/或采集线断线开路故障。

本发明电路及方法的有益效果是：本发明的微处理器对NTC温度采集线路进行电压采集，当根据采集得到的电压值，判断出NTC温度采集线路存在故障时，控制诊断电路导通，接着，根据诊断电路导通前后所采集得到的电压值的运算结果，便可定位判断出NTC温度采集线路的具体故障类型，并且具体包含了三种故障类型的诊断，由此可见，通过使用本发明，可快速准确地对NTC温度采集线路进行三种故障类型的诊断，达到诊断效率高、准确度高、全面性强等效果，从而保证产品工作的稳定性、可靠性和安全性，特别是涉及汽车或航天等对安全性有更高要求的技术领域的产品。

附图说明

图1是本发明一种针对NTC温度采集线路的故障诊断电路的结构示意图；

图2是本发明一种针对NTC温度采集线路的故障诊断方法的步骤流程示意图；

图3是本发明一种针对NTC温度采集线路的故障诊断电路的一具体实施例结构示意图。

附图标记：

1、NTC温度采集线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

对于NTC温度采集线路会出现的故障，其主要包括三种故障类型，分别为：采集线对地短路故障、采集线对电源短路故障、采集线断线开路故障；然后，在这三种故障情况下，对NTC温度采集线路进行电压采集，并对采集得到的电压值进行分析后可得出：

当NTC温度采集线1正常，不存在故障时，对NTC温度采集线路进行电压采集后所得到的电压值在0～VCC(VCC为NTC温度采集模块的供电电压)之间；

当NTC温度采集线1发生对地短路故障时，对NTC温度采集线路进行电压采集后所得到的电压值为0V；

当NTC温度采集线1发生对电源短路故障时，对NTC温度采集线路进行电压采集后所得到的电压值为NTC温度采集模块的供电电压值，即VCC；

当NTC温度采集线1发生断线开路故障时，对NTC温度采集线路进行电压采集后所得到的电压值亦为VCC；

可见，仅通过简单的电压判断，是无法对断线开路故障和对电源短路故障进行辨别区分，因此，为了实现三种故障的快速、准确的定位判断，本发明设计了一种针对NTC温度采集线路的故障诊断电路。

参照图1，一种针对NTC温度采集线路的故障诊断电路，包括微处理器、第一电阻R1以及诊断电路，所述第一电阻R1的一端为电源电压连接端，所述第一电阻R1的另一端与微处理器的检测端口连接，所述诊断电路连接在微处理器的检测端口与微处理器的接地端口之间，所述微处理器的控制端口与诊断电路的控制端连接；

所述微处理器用于对NTC温度采集线路进行电压采集；当根据采集得到的电压值，判断出NTC温度采集线路存在故障时，控制诊断电路导通，然后根据诊断电路导通前后所采集得到的电压值的运算结果，判断出NTC温度采集线路的故障类型；

其中，所述故障类型包括采集线对地短路故障、采集线对电源短路故障和/或采集线断线开路故障。对于微处理器的检测端口，其实质为一AD端口，用于电压采集。

具体地，对于上述故障诊断电路，其工作原理为：工作时，第一电阻R1的电源电压连接端接上NTC温度采集模块的供电电压，微处理器的接地端口接地，NTC温度采集线1与诊断电路并联连接，即NTC温度采集线1的一端与诊断电路的一连接端连接，将NTC温度采集线1的另一端与诊断电路的另一连接端连接；而微处理器则执行以下步骤：

对NTC温度采集线路进行电压采集；

当根据采集得到的电压值，判断出NTC温度采集线路不存在故障时，即NTC温度采集线路正常工作时，诊断电路不通电工作；

当根据采集得到的电压值，判断出NTC温度采集线路存在故障时，控制诊断电路导通，令诊断电路通电工作，开启故障诊断模式；具体地，经上述分析可得，在诊断电路不通电工作下，当采集得到的电压值为0V或VCC时，则表示NTC温度采集线路存在故障，也就是说，通过判断采集得到的电压值是否为0V或VCC，便可判断出NTC温度采集线路是否存有故障；

对诊断电路导通前后所采集得到的电压值的运算结果，判断出NTC温度采集线路的故障类型；具体地，对于所述的运算结果，其指的是，对诊断电路导通前所采集到的电压值V1和诊断电路导通后所采集到的V2进行运算后所得到的结果；然后根据运算结果的数值判断，便可具体判断出NTC温度采集线路所存在的故障类型。

由上述可见，为了解决三种具体故障类型的快速准确的定位判断，本发明增设了诊断电路，当NTC温度采集线路正常工作时，诊断电路不参与工作，也不影响采集回路的功能及电气特性，而当采集到上述三种故障模式下的电压值(VCC或0V)时，产品进入温度采集线路故障诊断模式，即此时启动诊断电路，令其导通工作；接着，在故障诊断模式启动后，继续进行电压值的采集，将此时采集得到的电压值与故障诊断模式启动前所采集得到的电压值进行运算结合，而通过运算结果便能快速准确地判断出采集线的具体故障类型，这样则相当于三种故障模式会采集到3组共6个电压值数据，形成一个真值表，通过真值表输出结果的唯一性便可判别出采集线路所存在的具体故障类型。

进一步作为本实施例的优选实施方式，所述运算结果是采用加法运算而计算得到的。

具体地，将诊断电路导通前后所采集得到的电压值V1和V2进行相加处理后得到的和，即为所需的运算结果；其中，V1和V2可进行简单的相加，如V1+V2，也可进行带加权系数的相加，如a*V1+b*V2，这可根据实际情况进行选择设置。而利用加法运算来对V1和V2进行运算处理，其不仅可保证后续判断结果的准确性，而且具有简单、易于实现、提高处理效率等优点。

进一步作为本实施例的优选实施方式，所述根据诊断电路导通前后所采集得到的电压值的运算结果，判断出NTC温度采集线路的故障类型，其包括：

当运算结果为0V时，判断出NTC温度采集线路存在采集线对地短路故障；

当运算结果为2×VCC时，判断出NTC温度采集线路存在采集线对电源短路故障；

和/或，

当运算结果大于VCC且小于2×VCC时，判断出NTC温度采集线路存在采集线断线开路故障；

其中，所述VCC表示为电源电压值，具体为NTC温度采集模块的供电电压值。

由于在产品实际工作过程中，存在很多其它不稳定因素，因此，所采集得到的电压值不一定是标准的0V或VCC，因此，在本实施例中所提及到的0V和VCC，本技术领域人员应理解为接近0V的电压值，或接近VCC的电压值。

进一步作为本实施例的优选实施方式，所述诊断电路包括电子开关，所述电子开关的一连接端与微处理器的检测端口连接，所述电子开关的另一连接端与微处理器的接地端口连接，所述电子开关的控制端与微处理器的控制端口连接。

具体地，在本实施例中，当NTC温度采集线路不存在故障时，电子开关断开，此时诊断电路不通电工作，而当NTC温度采集线路存在故障时，微处理器通过控制端口输出控制信号至电子开关的控制端，令电子开关闭合，此时诊断电路导通工作。通过利用电子开关来实现诊断电路的导通控制，可达到快速控制、易于实现等效果。

进一步作为本实施例的优选实施方式，所述诊断电路还包括第二电阻，所述第二电阻连接在微处理器的检测端口与电子开关的一连接端之间。通过设置第二电阻，能防止断线开路故障的误判，进一步提高故障诊断的准确率。

进一步作为本实施例的优选实施方式，所述诊断电路还包括第三电阻，所述第三电阻连接在微处理器的控制端口与电子开关的控制端之间。

进一步作为本实施例的优选实施方式，所述电子开关的类型包括场效应管。以场效应管作为电子开关，其能简化电路结构，令产品体积小，而且易于实现。

进一步作为本实施例的优选实施方式，所述场效应管采用N型MOS管来实现。

进一步作为本实施例的优选实施方式，所述微处理器采用MCU来实现。

基于上述诊断电路的内容可得，参照图2，本发明所提供的一种针对NTC温度采集线路的故障诊断方法，该方法包括以下步骤：

S101、微处理器对NTC温度采集线路进行电压采集；当根据采集得到的电压值，判断出NTC温度采集线路存在故障时，控制诊断电路导通；

S102、微处理器对诊断电路导通前后所采集得到的电压值进行运算处理后，得到运算结果，根据运算结果，判断出NTC温度采集线路的故障类型；

其中，所述故障类型包括采集线对地短路故障、采集线对电源短路故障和/或采集线断线开路故障。

对于上述电路实施例所提及到的内容，其均适用于这一方法实施例中。

以下结合最优实施例来对本发明做更进一步的详细阐述。

参照图3，一种针对NTC温度采集线路的故障诊断电路，包括MCU、第一电阻R1以及诊断电路，其中，在具体实现时，可将NTC温度采集模块中的分压电阻作为第一电阻R1，将NTC温度采集模块中的单片机MCU作为故障诊断电路中的MCU；

所述诊断电路具体包括N型MOS管Q1、第三电阻R3以及用于分压的第二电阻R2；

所述第一电阻R1的一端接VCC，另一端分别与MCU的AD端口和第二电阻R2的一端连接；所述第二电阻R2的另一端与Q1的漏极连接，Q1的栅极经过第三电阻R3与MCU的控制端口，即DST_CTR端口，连接，Q1的源极和MCU的接地端口GND均接地；而NTC温度采集线1并联连接在诊断电路的两连接端，NTC温度采集线1设有NTC，具体地，NTC温度采集线1的一端与R2的一端连接，NTC温度采集线1的另一端接地。

对于上述诊断电路，其具体实现过程如下所示。

在正常的NTC采集工作中，MCU的控制端口DST_CTR为低电平，此时，诊断电路中的Q1为截止状态，即相当于断路状态，其不参与正常的NTC采集工作，同时也不会影响采集电路的功能与特性；

当MCU的AD端口采集得到的电压值为0V或VCC时，则表示NTC温度采集线1出现上述三种故障中的任意一种，判定采集线路出现故障，此时，将采集得到的电压值作为V1，并且令控制端口DST_CTR输出高电平，令Q1导通，R1和Q1构成一串联闭合回路；

启动故障诊断模式后，AD端口所采集得到的电压值为V2；此时，若存在采集线对地短路故障，那么AD端口所采集到的电压值V2应为0V；若存在采集线对电源短路故障，那么AD端口所采集到的电压值V2应为VCC；若存在采集线断线开路故障，那么AD端口所采集到的电压值V2应为Vopen，Vopen＝VCC×R2/(R2+R1)，虽然Q1在导通时，其本身仍具有一定的电阻值，但是其电阻值过小，几乎难以计算，因此，为了令Vopen与0V和VCC有一定明显的差距，则需设置作为分压电阻的R2，并对R2和R1的阻值做出合适的选取，这样可防止误判，提高诊断精确度，其中，对于R2和R1的阻值，其可根据实际情况来设置，此处并不做详细阐述。由此可得，结合V1和V2，三种故障模式形成一个真值表，而通过V1和V2两者的运算结构，便可具体判断出具体的故障类型。其中，所形成的真值表如表1所示。

表1

V1	V2	两组值求和(V1+V2)	故障类型
				0	0	0	对地短路
VCC	VCC	2×VCC	对电源短路
				VCC	Vopen	VCC<VCC+Vopen<2×VCC	断线开路

由上述真值表可得，当采集线对地短路时，前后两组AD采样电压值之和，即V1+V2，为0V；当采集线对电源短路时，前后两组AD采样电压值之和，即V1+V2，为2×VCC；当采集线断线开路时，两组AD采样电压值之和，即V1+V2，为VCC+Vopen，其是介于VCC和2×VCC之间的值。因此，通过V1+V2这一求和值，便可实现这三种故障类型的识别判定。

可见，本发明的诊断方案是基于诊断电路导通前后两种情况下的采样值组合的判断，而且三种故障模式下的组合结果具有一定的容差间隙，因此，本发明的诊断方案的诊断准确度比较高，而且还能对三种故障类型实现快速定位判定的效果。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种针对NTC温度采集线路的故障诊断电路，其特征在于：包括微处理器、第一电阻以及诊断电路，所述第一电阻的一端为电源电压连接端，所述第一电阻的另一端与微处理器的检测端口连接，所述诊断电路连接在微处理器的检测端口与微处理器的接地端口之间，所述微处理器的控制端口与诊断电路的控制端连接；

所述微处理器用于对NTC温度采集线路进行电压采集；当根据采集得到的电压值，判断出NTC温度采集线路存在故障时，控制诊断电路导通，然后根据诊断电路导通前后所采集得到的电压值的运算结果，判断出NTC温度采集线路的故障类型；

其中，所述故障类型包括采集线对地短路故障、采集线对电源短路故障和/或采集线断线开路故障。

2.根据权利要求1所述一种针对NTC温度采集线路的故障诊断电路，其特征在于：所述运算结果是采用加法运算而计算得到的。

3.根据权利要求2所述一种针对NTC温度采集线路的故障诊断电路，其特征在于：所述根据诊断电路导通前后所采集得到的电压值的运算结果，判断出NTC温度采集线路的故障类型，其包括：

当运算结果为0V时，判断出NTC温度采集线路存在采集线对地短路故障；

当运算结果为2×VCC时，判断出NTC温度采集线路存在采集线对电源短路故障；

和/或，

当运算结果大于VCC且小于2×VCC时，判断出NTC温度采集线路存在采集线断线开路故障；

其中，所述VCC表示为电源电压值。

4.根据权利要求1-3任一项所述一种针对NTC温度采集线路的故障诊断电路，其特征在于：所述诊断电路包括电子开关，所述电子开关的一连接端与微处理器的检测端口连接，所述电子开关的另一连接端与微处理器的接地端口连接，所述电子开关的控制端与微处理器的控制端口连接。

5.根据权利要求4所述一种针对NTC温度采集线路的故障诊断电路，其特征在于：所述诊断电路还包括第二电阻，所述第二电阻连接在微处理器的检测端口与电子开关的一连接端之间。

6.根据权利要求4所述一种针对NTC温度采集线路的故障诊断电路，其特征在于：所述诊断电路还包括第三电阻，所述第三电阻连接在微处理器的控制端口与电子开关的控制端之间。

7.根据权利要求4所述一种针对NTC温度采集线路的故障诊断电路，其特征在于：所述电子开关的类型包括场效应管。

8.根据权利要求7所述一种针对NTC温度采集线路的故障诊断电路，其特征在于：所述场效应管采用N型MOS管来实现。

9.根据权利要求1-3任一项所述一种针对NTC温度采集线路的故障诊断电路，其特征在于：所述微处理器采用MCU来实现。

10.一种针对NTC温度采集线路的故障诊断方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

微处理器对NTC温度采集线路进行电压采集；当根据采集得到的电压值，判断出NTC温度采集线路存在故障时，控制诊断电路导通；

微处理器对诊断电路导通前后所采集得到的电压值进行运算处理后，得到运算结果，根据运算结果，判断出NTC温度采集线路的故障类型；

其中，所述故障类型包括采集线对地短路故障、采集线对电源短路故障和/或采集线断线开路故障。