CN110389304A - 一种轨道交通控制单元的电源功耗检测装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种轨道交通控制单元的电源功耗检测装置，包括取能电路及集成有检测组件、ADC模数转换电路、计算组件及通信组件的检测集成电路，其中取能电路连接于被测电源及检测集成电路、用于为检测集成电路提供电能；检测集成电路连接于被测电源、用于检测被测电源的功耗信息。该装置通过将各组件集成于检测集成电路，使得不需要分立器件辅助便可实现各组件原有功能，极大的减少了占用空间；通过取能电路连接于被测电源提供电能，舍弃了原有的电源及电源转换电路，进一步减少了占用空间；而且通过舍弃原有的运放调理电路，使得功耗计算结果更为准确。本申请同时还提供了一种轨道交通控制单元的电源功耗检测方法，具有上述有益效果。

Description

一种轨道交通控制单元的电源功耗检测装置

技术领域

本申请涉及轨道交通领域，特别涉及一种轨道交通控制单元的电源功耗检测装置及电源功耗检测方法。

背景技术

伴随着中国铁路跨越式的发展，对轨道交通控制单元的智能化程度要求越来越高，电源作为电子装置工作的必备条件，电源的供电质量和功耗消耗数据尤为重要。实时功耗检测的数据既能够为控制单元智能散热装置提供有力的依据，又可以实时记录控制单元对外传感器等负载供电的质量，为负载短路及过欠压保护提供实时数据，还能够提高控制单元的智能化程度。

现有电源功耗检测装置主要是直接使用检流元件采集被监控电源的输出电流，通过运放调理电路和ADC模数转换电路得到检测电阻的电压信息，最后通过计算处理得到检测电阻上的电流信息后，运用已经知道的检测电源的电压等级得到实时的功耗信息。

然而，现有电源功耗检测装置中的检流元件、运放调理电路、ADC模数转换电路、电源转换电路均由独立的IC芯片组成，而且外部还需要配备额外的分立器件辅助才能完成相关功能，直接导致电源功耗检测装置的占用空间增加；而且由于实际工作电流较小，在检测电阻上形成的电压通常在mV等级，受器件特性以及电磁环境等外部因素影响，通常ADC模数转换电路转换出来的电压数据波形较大，导致功耗检测精度较差。

因此，如何减少电源功耗检测装置的占用空间，同时提高功耗检测精度是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种轨道交通控制单元的电源功耗检测装置及电源功耗检测方法，用于减少占用空间，同时提高功耗检测精度。

为解决上述技术问题，本申请提供一种轨道交通控制单元的电源功耗检测装置，该装置包括取能电路及集成有检测组件、ADC模数转换电路、计算组件及通信组件的检测集成电路，其中：

所述取能电路连接于被测电源及所述检测集成电路、用于为所述检测集成电路提供电能；

所述检测组件连接于所述被测电源，用于检测所述被测电源的模拟电压及模拟电流；

所述ADC模数转换电路连接于所述检测组件，用于将所述检测组件检测到的模拟电压及模拟电流分别转换为数字电压及数字电流；

所述计算组件连接于所述ADC模数转换电路、用于根据所述数字电流及所述数字电压计算所述被测电源的功耗信息；

所述通信组件连接于所述计算组件、用于将所述功耗信息上传至计算机。

可选的，所述检测组件包括：

连接于所述被测电源及所述ADC模数转换电路、用于识别所述被测电源的电压等级的检测母线；

连接于所述被测电源及所述ADC模数转换电路、用于采集流经所述被测电源的模拟电流的检测电阻。

可选的，所述检测集成电路还包括：

连接于所述被测电源及所述ADC模数转换电路、所述计算组件及所述通信组件，用于分别存储所述数字电流、所述数字电压及所述功耗信息的存储器。

可选的，所述检测集成电路还包括：

连接于所述通信组件、用于诊断所述电源功耗检测装置是否出现异常的诊断寄存器；

所述通信组件还用于当所述诊断寄存器诊断到所述电源功耗检测装置出现异常时，将诊断数据上传至所述计算机。

可选的，所述检测集成电路还包括：

连接于所述诊断寄存器、用于当所述诊断寄存器诊断到所述电源功耗检测装置出现异常时发出提示信息的提示组件。

可选的，所述提示组件具体为指示灯。

可选的，所述通信组件具体为I2C通信组件。

本申请还提供一种轨道交通控制单元的电源功耗检测方法，基于上述任一项所述的轨道交通控制单元的电源功耗检测装置，所述方法包括：

检测组件检测被测电源的模拟电压及模拟电流；

ADC模数转换电路将所述检测组件检测到的模拟电压及模拟电流分别转换为数字电压及数字电流；

计算组件根据所述数字电流及所述数字电压计算所述被测电源的功耗信息；

通信组件将所述功耗信息上传至计算机。

可选的，在所述计算组件根据所述数字电流及所述数字电压计算所述被测电源的功耗信息之后，还包括：

存储器分别存储所述数字电流、所述数字电压及所述功耗信息。

可选的，还包括：

诊断寄存器诊断所述电源功耗检测装置是否出现异常；

当所述诊断寄存器诊断到所述电源功耗检测装置出现异常时，所述通信组件将诊断数据上传至所述计算机。

本申请所提供的一种轨道交通控制单元的电源功耗检测装置，包括取能电路，以及集成有检测组件、ADC模数转换电路、计算组件及通信组件的检测集成电路，其中：取能电路连接于被测电源及检测集成电路、用于为检测集成电路提供电能；检测组件连接于被测电源，用于检测被测电源的模拟电压及模拟电流；ADC模数转换电路连接于检测组件，用于将检测组件检测到的模拟电压及模拟电流分别转换为数字电压及数字电流；计算组件连接于ADC模数转换电路、用于根据数字电流及数字电压计算被测电源的功耗信息；通信组件连接于计算组件、用于将功耗信息上传至计算机。

本申请所提供的轨道交通控制单元的电源功耗检测装置，通过将检测组件、ADC模数转换电路、计算组件、通信组件集成于检测集成电路，使得不需要分立器件辅助便可实现各组件原有功能，在不影响功耗检测功能的同时，极大的减少了电源功耗检测装置的占用空间；通过取能电路连接于被测电源为检测集成电路提供电能，舍弃了电源功耗检测装置原有的电源及电源转换电路，进一步减少了占用空间；而且通过将ADC模数转换电路、计算组件集成于检测集成电路，实现在检测集成电路中自行计算电源功耗，进而不需要原有的运放调理电路，既减少了占用空间，又消除了此部分带来的测量误差，提高了功耗检测精度，使得功耗计算结果更为准确。本申请同时还提供了一种轨道交通控制单元的电源功耗检测方法，具有上述有益效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的一种轨道交通控制单元的电源功耗检测装置的结构示意图；

图2为本申请实施例所提供的另一种轨道交通控制单元的电源功耗检测装置的结构示意图；

图3为本申请实施例所提供的一种轨道交通控制单元的电源功耗检测方法的流程图。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种轨道交通控制单元的电源功耗检测装置及电源功耗检测方法，用于减少占用空间，同时提高功耗检测精度。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种轨道交通控制单元的电源功耗检测装置的结构示意图。

如图1所示，该电源功耗检测装置可以包括取能电路200，以及集成有检测组件101、ADC模数转换电路102、计算组件103及通信组件104的检测集成电路100，其中：取能电路200连接于被测电源及检测集成电路100、用于为检测集成电路100提供电能；检测组件101连接于被测电源，用于检测被测电源的模拟电压及模拟电流；ADC模数转换电路102连接于检测组件101，用于将检测组件101检测到的模拟电压及模拟电流分别转换为数字电压及数字电流；计算组件103连接于ADC模数转换电路102、用于根据数字电流及数字电压计算被测电源的功耗信息；通信组件104连接于计算组件103、用于将功耗信息上传至计算机。

基于现有电源功耗检测装置中的检流元件、运放调理电路、ADC模数转换电路、电源转换电路均由独立的IC芯片组成，而且外部还需要配备额外的分立器件辅助才能完成相关功能，直接导致电源功耗检测装置的占用空间增加；而且由于实际工作电流较小，在检测电阻上形成的电压通常在mV等级，受器件特性以及电磁环境等外部因素影响，通常ADC模数转换电路转换出来的电压数据波形较大，导致功耗检测精度较差，本申请提供了一种轨道交通控制单元的电源功耗检测装置，用于减少占用空间，同时提高功耗检测精度；

取能电路200连接于被测电源及检测集成电路100，能够从被测电源中获取电能并将其提供给检测集成电路100，舍弃了电源功耗检测装置原有的电源及电源转换电路，在减少了占用空间的同时，不用考虑电源损坏、添加电解液等问题，具有即插即用的实用效果，为用户带来极大的便利；

由于现有的电源功耗检测装置计算处理的得到的ADC数据只包含了所检测电源的电流I信息，因此计算功耗信息时必须事先知道外部监测的电源电压等级U，才能使用P＝UI的关系式进行计算，使得电源功耗计算变得尤为麻烦，因此本申请将能够在检测被测电源的电流的同时检测被测电源的电压的检测组件101集成于检测集成电路100内，可智能识别被测电源的电压等级，能够达到智能化检测的效果，有利于软件的简单统一，从而降低了装备的复杂程度；

检测集成电路100内还集成有用于将检测组件101检测到的模拟电压及模拟电流分别转换为数字电压及数字电流的ADC模数转换电路102、以及用于根据数字电流及数字电压计算被测电源的功耗信息的计算组件103，检测组件101、ADC模数转换电路102、计算组件103及通信组件104集成于检测集成电路100内，使得不需要分立器件辅助便可实现各组件原有功能，在不影响功耗检测功能的同时，极大的减少了电源功耗检测装置的占用空间，经验证，本申请所提供的轨道交通控制单元的电源功耗检测装置，其占用空间相对于现有的电源功耗检测装置可以减少70％左右；

而且通过将ADC模数转换电路102、计算组件103集成于检测集成电路100，实现在检测集成电路100中自行计算电源功耗，进而不需要原有的运放调理电路，既减少了占用空间，又消除了此部分带来的测量误差，提高了功耗检测精度，使得功耗计算结果更为准确；

可选的，请参考图2，图2为本申请实施例所提供的另一种轨道交通控制单元的电源功耗检测装置的结构示意图；

该检测组件101可以包括连接于被测电源及ADC模数转换电路102、用于识别被测电源的电压等级的检测母线1011，以及连接于被测电源及ADC模数转换电路102、用于采集流经被测电源的电流的检测电阻1012；

该检测集成电路100还可以包括连接于被测电源及ADC模数转换电路102、计算组件103及通信组件104，用于分别存储数字电流、数字电压及功耗信息的存储器105；进一步的，该存储器105还可以划分为功耗信息存储器、数字电流存储器及数字电压存储器，对应存储被测电源的功耗信息、数字电流及数字电压；

该检测集成电路100还可以包括连接于通信组件104、用于诊断电源功耗检测装置是否出现异常的诊断寄存器106，通信组件104还可以用于当诊断寄存器106诊断到电源功耗检测装置出现异常时，将诊断数据上传至计算机，以便于运维人员结合该诊断数据修复电源功耗检测装置，进一步的，诊断寄存器106还可以用于诊断被测电源是否出现异常，当被测电源是否出现异常时，通过通信组件104发送断开电源连接的指令至电源控制装置(图中未画出)，以使电源控制装置能够根据断开电源连接的指令控制电源断开连接，防止轨道交通控制单元因电源故障而损坏，造成严重后果；本申请实施例所提供的电源功耗检测装置集成诊断功能，增加了对电源功耗检测装置及被测电源的保护，有利于提高装置的可靠性；

进一步的，检测集成电路100还可以包括连接于诊断寄存器106、用于当诊断寄存器106诊断到电源功耗检测装置出现异常时发出提示信息的提示组件，该提示组件具体可以为指示灯，也可以为警铃或其他警报装置，只要能够达到发出提示信息的目的即可，本申请对此不作具体限定；

基于现有的电源功耗检测装置的ADC模数转换电路采用并行总线上传数据，而并未对数据隔离处理，使得数据对电磁的抗干扰能力不强，容易出现误码，因此本申请中的通信组件104具体可以为I2C通信组件，标准的I2C串行通讯增加了隔离器，有利于提升***的电磁兼容能力，可靠性高；进一步的，也可以通过在本申请所提供的电源功耗检测装置中增加其他隔离器件(如电容隔离器、磁耦隔离器等)来实现信号的隔离；

当利用本申请所提供的电源功耗检测装置为轨道交通控制单元的电源进行功耗检测时，先通过检测组件101检测被测电源的模拟电压及模拟电流，然后通过ADC模数转换电路102将检测组件101检测到的模拟电压及模拟电流分别转换为数字电压及数字电流，再通过计算组件103根据数字电流及数字电压计算被测电源的功耗信息，最后通过通信组件104将功耗信息上传至计算机，完成了对轨道交通控制单元的电源的功耗检测。

基于上述技术方案，本申请所提供的一种轨道交通控制单元的电源功耗检测装置，通过将检测组件、ADC模数转换电路、计算组件、通信组件集成于检测集成电路，使得不需要分立器件辅助便可实现各组件原有功能，在不影响功耗检测功能的同时，极大的减少了电源功耗检测装置的占用空间；通过取能电路连接于被测电源为检测集成电路提供电能，舍弃了电源功耗检测装置原有的电源及电源转换电路，进一步减少了占用空间；而且通过将ADC模数转换电路、计算组件集成于检测集成电路，实现在检测集成电路中自行计算电源功耗，进而不需要原有的运放调理电路，既减少了占用空间，又消除了此部分带来的测量误差，提高了功耗检测精度，使得功耗计算结果更为准确。

基于上述实施例，本申请实施例还提供了一种轨道交通控制单元的电源功耗检测方法，请参考图3，图3为本申请实施例所提供的一种轨道交通控制单元的电源功耗检测方法的流程图。

其具体包括如下步骤：

S101：检测组件检测被测电源的模拟电压及模拟电流；

可选的，这里提到的检测组件检测被测电源的模拟电压及模拟电流具体可以为：

检测母线识别被测电源的电压等级；

检测电阻采集流经被测电源的模拟电流。

S102：ADC模数转换电路将检测组件检测到的模拟电压及模拟电流分别转换为数字电压及数字电流；

S103：计算组件根据数字电流及数字电压计算被测电源的功耗信息；

可选的，在计算组件根据数字电流及数字电压计算被测电源的功耗信息之后，还可以包括：

存储器分别存储数字电流、数字电压及功耗信息。

S104：通信组件将功耗信息上传至计算机。

可选的，还可以包括：

诊断寄存器诊断电源功耗检测装置是否出现异常；

当诊断寄存器诊断到电源功耗检测装置出现异常时，通信组件将诊断数据上传至计算机。

由于方法部分的实施例与装置部分的实施例相互对应，因此方法部分的实施例请参见装置部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

以上对本申请所提供的一种轨道交通控制单元的电源功耗检测装置及电源功耗检测方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种轨道交通控制单元的电源功耗检测装置，其特征在于，包括取能电路及集成有检测组件、ADC模数转换电路、计算组件及通信组件的检测集成电路，其中：

所述取能电路连接于被测电源及所述检测集成电路、用于为所述检测集成电路提供电能；

所述检测组件连接于所述被测电源，用于检测所述被测电源的模拟电压及模拟电流；

所述ADC模数转换电路连接于所述检测组件，用于将所述检测组件检测到的模拟电压及模拟电流分别转换为数字电压及数字电流；

所述计算组件连接于所述ADC模数转换电路、用于根据所述数字电流及所述数字电压计算所述被测电源的功耗信息；

所述通信组件连接于所述计算组件、用于将所述功耗信息上传至计算机。

2.根据权利要求1所述的电源功耗检测装置，其特征在于，所述检测组件包括：

连接于所述被测电源及所述ADC模数转换电路、用于识别所述被测电源的电压等级的检测母线；

连接于所述被测电源及所述ADC模数转换电路、用于采集流经所述被测电源的模拟电流的检测电阻。

3.根据权利要求1所述的电源功耗检测装置，其特征在于，所述检测集成电路还包括：

连接于所述被测电源及所述ADC模数转换电路、所述计算组件及所述通信组件，用于分别存储所述数字电流、所述数字电压及所述功耗信息的存储器。

4.根据权利要求3所述的电源功耗检测装置，其特征在于，所述检测集成电路还包括：

连接于所述通信组件、用于诊断所述电源功耗检测装置是否出现异常的诊断寄存器；

所述通信组件还用于当所述诊断寄存器诊断到所述电源功耗检测装置出现异常时，将诊断数据上传至所述计算机。

5.根据权利要求4所述的电源功耗检测装置，其特征在于，所述检测集成电路还包括：

连接于所述诊断寄存器、用于当所述诊断寄存器诊断到所述电源功耗检测装置出现异常时发出提示信息的提示组件。

6.根据权利要求5所述的电源功耗检测装置，其特征在于，所述提示组件具体为指示灯。

7.根据权利要求1-6任一项所述的电源功耗检测装置，其特征在于，所述通信组件具体为I2C通信组件。

8.一种轨道交通控制单元的电源功耗检测方法，其特征在于，基于权利要求1-7述的电源功耗检测装置，所述方法包括：

检测组件检测被测电源的模拟电压及模拟电流；

ADC模数转换电路将所述检测组件检测到的模拟电压及模拟电流分别转换为数字电压及数字电流；

计算组件根据所述数字电流及所述数字电压计算所述被测电源的功耗信息；

通信组件将所述功耗信息上传至计算机。

9.根据权利要求8所述的电源功耗检测方法，其特征在于，在所述计算组件根据所述数字电流及所述数字电压计算所述被测电源的功耗信息之后，还包括：

存储器分别存储所述数字电流、所述数字电压及所述功耗信息。

10.根据权利要求9所述的电源功耗检测方法，其特征在于，还包括：

诊断寄存器诊断所述电源功耗检测装置是否出现异常；

当所述诊断寄存器诊断到所述电源功耗检测装置出现异常时，所述通信组件将诊断数据上传至所述计算机。