CN209250612U - 用于轨道车辆的数字量输入电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于轨道车辆的数字量输入电路，包括数字量电源、开关单元、数字量输入端口、第一滤波单元、光耦隔离单元和第二滤波单元，数字量电源、开关单元、数字量输入端口、第一滤波单元、光耦隔离单元和第二滤波单元依次连接，且数字量电源、第一滤波单元和光耦隔离单元原边的接地端均接第一参考地，光耦隔离单元副边和第二滤波单元的接地端均接第二参考地。该数字量输入电路，在开关单元导通和闭合时，数字量输入端口输入相应的数字量至第一滤波单元，数字量依次通过第一滤波单元、光耦隔离单元和第二滤波单元处理后，输出至数字信号处理器，避免了数字信号处理器接收到的信号存在干扰，提高了输入电路的可靠性，且保障了人体安全。

Description

用于轨道车辆的数字量输入电路

技术领域

本实用新型涉及电气技术领域，特别涉及一种用于轨道车辆的数字量输入电路。

背景技术

在车辆的控制***中，一般采用12V或24V蓄电池给车辆的数字量输入电路提供低压电源。由于人体安全电压为36V，输入电路通常采用共地***，即输入信号端与输出信号端使用同一个参考地，该共地***的数字量输入电路如图1、图2所示。但对于轨道车辆而言，由于其整车干扰较大，容易对低压电源产生干扰，导致控制***异常，因此相关技术中采用110V低压蓄电池给数字量输入电路供电。

然而，采用110V电源供电，虽然能在一定程度上降低轨道车辆整车的影响，但由于其采用了共地***，当110V电压漏电时，会对人体造成伤害。另外，由于轨道车辆的110V电源电压的变化范围很大(77V-137.5V)，110V***的线电压波动范围也较大，从而会导致数字信号处理器接收到的信号存在干扰，影响整车控制。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种用于轨道车辆的数字量输入电路。该数字量输入电路，能够避免数字信号处理器接收到存在干扰的信号，提高了输入电路的可靠性，且能够保障人体安全。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种用于轨道车辆的数字量输入电路，包括数字量电源、开关单元、数字量输入端口、第一滤波单元、光耦隔离单元和第二滤波单元，所述数字量电源、所述开关单元、所述数字量输入端口、所述第一滤波单元、所述光耦隔离单元和所述第二滤波单元依次连接，且所述数字量电源、所述第一滤波单元和所述光耦隔离单元原边的接地端均接第一参考地，所述光耦隔离单元副边和所述第二滤波单元的接地端均接第二参考地。

其中，所述数字量输入端口用以在所述开关单元导通和闭合时，输入相应的数字量至所述第一滤波单元，所述数字量依次通过所述第一滤波单元、所述光耦隔离单元和所述第二滤波单元处理后，输出至数字信号处理器。

根据本实用新型的用于轨道车辆的数字量输入电路，在开关单元导通和闭合时，数字量输入端口输入相应的数字量至第一滤波单元，数字量依次通过第一滤波单元、光耦隔离单元和第二滤波单元处理后，输出至数字信号处理器，能够避免数字信号处理器接收到存在干扰的信号，提高了输入电路的可靠性，且能够保障人体安全。

另外，根据本实用新型提出的用于轨道车辆的数字量输入电路还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，用于轨道车辆的数字量输入电路还包括：端口防护单元，所述端口防护单元连接在所述数字量输入端口和所述第一滤波单元之间。

在一些示例中，用于轨道车辆的数字量输入电路，其特征在于，所述端口防护单元包括：瞬态抑制二极管，所述瞬态抑制二极管的一端与所述数字量输入端口相连，所述瞬态抑制二极管的另一端接所述第一参考地。

在一些示例中，所述第一滤波单元包括：第一电阻，所述第一电阻的一端与所述数字量输入端口相连；第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一电阻的另一端相连；第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第二电阻的另一端相连，所述第三电阻的另一端与所述光耦隔离单元相连；第一电容，所述第一电容的一端分别与所述第二电阻的另一端和所述第三电阻的一端相连，所述第一电容的另一端接所述第一参考地。

在一些示例中，所述光耦隔离单元包括：光电耦合器，所述光电耦合器的第一端与所述第三电阻的另一端相连，所述光电耦合器的第二端接所述第一参考地，所述光电耦合器的第三端接所述第二参考地；第四电阻，所述第四电阻的一端与所述光电耦合器的第四端相连，所述第三电阻的另一端与预设电源相连。

在一些示例中，所述第二滤波单元包括：第五电阻，所述第五电阻的一端与所述光电耦合器的第四端相连；第二电容，所述第二电容的一端与所述第五电阻的另一端相连，所述第二电容的另一端接所述第二参考地。

在一些示例中，用于轨道车辆的数字量输入电路还包括：二极管，所述二极管的阴极与所述光电耦合器的第一端相连，所述二极管的阳极接所述第一参考地。

在一些示例中，用于轨道车辆的数字量输入电路还包括：稳压二极管，所述稳压二极管的阴极与所述第三电阻的另一端相连，所述稳压二极管的阳极与所述光电耦合器的第一端相连。

在一些示例中，用于轨道车辆的数字量输入电路还包括：第六电阻，所述第六电阻的一端与所述数字量输入端口相连，所述第六电阻的另一端接所述第一参考地。

在一些示例中，所述数字量电源的电压为110V，所述预设电源的电压为3.3V。

该实用新型的用于轨道车辆的数字量输入电路，在开关单元导通和闭合时，数字量输入端口输入相应的数字量至第一滤波单元，数字量依次通过第一滤波单元、光耦隔离单元和第二滤波单元处理后，输出至数字信号处理器，能够避免数字信号处理器接收到存在干扰的信号，提高了输入电路的可靠性，且能够保障人体安全。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1是相关技术中用于轨道车辆的数字量输入电路框图；

图2是相关技术中用于轨道车辆的数字量输入电路的原理图；

图3是根据本实用新型实施例的用于轨道车辆的数字量输入电路的结构框图；

图4是根据本实用新型一个示例的用于轨道车辆的数字量输入电路的结构框图；

图5是根据本实用新型第一个示例的用于轨道车辆的数字量输入电路的结构示意图；

图6是根据本实用新型第二个示例的用于轨道车辆的数字量输入电路的结构示意图；

图7是根据本实用新型第三个示例的用于轨道车辆的数字量输入电路的结构示意图；

图8是根据本实用新型第四个示例的用于轨道车辆的数字量输入电路的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考附图描述本实用新型实施例的用于轨道车辆的数字量输入电路。

图3是根据本实用新型实施例的用于轨道车辆的数字量输入电路的结构框图。

如图3所示，本实用新型的用于轨道车辆的数字量输入电路10，包括数字量电源11、开关单元12、数字量输入端口13、第一滤波单元14、光耦隔离单元15和第二滤波单元16。

其中，数字量电源11、开关单元12、数字量输入端口13、第一滤波单元14、光耦隔离单元15和第二滤波单元16依次连接，且数字量电源11、第一滤波单元14和光耦隔离单元15原边的接地端均接第一参考地1，光耦隔离单元15副边和第二滤波单元16的接地端均接第二参考地2。

在本实用新型的实施例中，数字量输入端口13用以在开关单元12导通和闭合时，输入相应的数字量至第一滤波单元14，数字量依次通过第一滤波单元14、光耦隔离单元15和第二滤波单元16处理后，输出至数字信号处理器DSP。

该实施例中，数字量电源11可提供110V直流电，其可以是110V蓄电池。

该实施例的用于轨道车辆的数字量输入电路，能够避免DSP接收到存在干扰的信号，提高了输入电路的可靠性，且能够保障人体安全。

在本实用新型的一个实施例中，如图4所示，用于轨道车辆的数字量输入电路10还包括：端口防护单元17。

其中，端口防护单元17连接在数字量输入端口13和第一滤波单元14之间。

在本实用新型的一个示例中，如图5所示，端口防护单元17包括：瞬态抑制二极管TVS。瞬态抑制二极管TVS的一端与数字量输入端口13相连，瞬态抑制二极管TVS的另一端接第一参考地1。

其中，瞬态抑制二极管TVS的型号可以为SMCJ170CA。

具体地，当用于轨道车辆的数字量输入电路10发生浪涌电压输入时，例如用于轨道车辆的数字量输入电路10遭遇雷击时，瞬态抑制二极管TVS以ns(纳秒)级的速度将输入电压嵌位在一个较低的电压水平，比如±170V，防止浪涌电压造成输入电路10的损坏，提高了输入电路10的可靠性。

进一步地，参照图5，第一滤波单元14包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第一电容C1。

其中，第一电阻R1的一端与数字量输入端口13相连；第二电阻R2的一端与第一电阻R1的另一端相连；第三电阻R3的一端与第二电阻R2的另一端相连，第三电阻R3的另一端与光耦隔离单元15相连；第一电容C1的一端分别与第二电阻R2的另一端和第三电阻R3的一端相连，第一电容C1的另一端接第一参考地1。

在该示例中，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3的阻值可均为5.1KΩ，第一电容C1的容值可为100nF。

具体地，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第一电容C1组成RC滤波器，当数字量经过RC滤波器时，RC滤波器可滤除其中的谐波电压。由此，可使得后续对数字量的处理更加可靠。

参照图5，光耦隔离单元15包括：光电耦合器151、第四电阻R4。

其中，光电耦合器151的第一端与第三电阻R3的另一端相连，光电耦合器151的第二端接第一参考地1，光电耦合器的第三端接第二参考地2；第四电阻R4的一端与光电耦合器151的第四端相连，第四电阻R4的另一端与预设电源Vcc相连，以保证光电耦合器151可正常导通。其中，预设电源Vcc的电压可以为3.3V。

可选地，光电耦合器151由发光二极管和光敏三极管两部分组成，型号为ACPL-247，发光二极管和光敏三极管之间用透明绝缘体隔离；第四电阻R4的阻值可以为10KΩ。

进一步地，参照图5，第二滤波单元16包括：第五电阻R5、第二电容C2。

其中，第五电阻R5的一端与光电耦合器151的第四端相连；第二电容C2的一端与第五电阻R5的另一端相连，第二电容C2的另一端接第二参考地2。

在该示例中，第五电阻R5的阻值可以为100KΩ，第二电容C2的容值可以为100nF，第五电阻R5和第二电容C2组成RC滤波器，当输入信号经过第二滤波单元16时，RC滤波器可滤除该输入信号中的干扰信号。由此，提高了数字量输入电路的抗扰度。

具体地，参见图5，经第一滤波单元14滤波后的数字量输入至光电耦合器151，当开关单元12中的继电器闭合时，光电耦合器151的发光二极管导通，发光二极管发光，光敏三极管接收到光导通，实现了电-光-电的转换，第二滤波单元16输出0V低电平至DSP；当开关单元12中的继电器断开时，光电耦合器151的发光二极管和光敏三极管均截止，第二滤波单元16输出3.3V高电平至DSP。

在本实用新型的一个示例中，如图6所示，用于轨道车辆的数字量输入电路10还可包括二极管D。二极管D的阴极与光电耦合器151的第一端相连，二极管D的阳极接第一参考地1。

在该示例中，二极管D的型号可以为1N4148，二极管D用于光耦隔离单元15的反向过电压保护，当输入电路出现反向过电压时，二极管D将光耦隔离单元15原边的电压嵌位在-0.7V，避免了反向过电压引起的损坏，提高了输入电路10的可靠性。

进一步地，如图7所示，用于轨道车辆的数字量输入电路10还可包括稳压二极管ZD。稳压二极管ZD的阴极与第三电阻R3的另一端相连，稳压二极管ZD的阳极与光电耦合器151的第一端相连。

在该示例中，稳压二极管ZD的稳压值可以为30V，型号可以为BZG03C30TR，稳压二极管ZD一方面抬升有效电平的门限值，防止异常干扰导致信号异常传输，提高电路的可靠性；另一方面，减小限流电阻的功耗，降低成本。

更进一步地，如图8所示，用于轨道车辆的数字量输入电路10还可包括第六电阻R6。其中，第六电阻R6的一端与数字量输入端口13相连，第六电阻R6的另一端接第一参考地1。由此，可防止干扰导致光耦异常导通，提高了数字量输入电路的可靠性。

可选地，第六电阻R6的阻值可以为200KΩ。

参见图5-图8，本实用新型采用光电耦合器151用于输入信号的耦合、电平转换和电气隔离，并可将110V开关信号，转换成3.3V的开关信号。当继电器闭合时，光耦饱和导通，DSP采集到低电平；当继电器断开时，光耦截止，DSP采集到高电平。并且，将DSP的地线与110V***的地线隔离，可阻止110V***地线上的电压波动对DSP的地线造成影响。

综上所述，本实用新型实施例的用于轨道车辆的数字量输入电路，能够避免数字信号处理器接收到存在干扰的信号，提高了输入电路的可靠性，且能够保障人体安全。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种用于轨道车辆的数字量输入电路，其特征在于，包括数字量电源、开关单元、数字量输入端口、第一滤波单元、光耦隔离单元和第二滤波单元，所述数字量电源、所述开关单元、所述数字量输入端口、所述第一滤波单元、所述光耦隔离单元和所述第二滤波单元依次连接，且所述数字量电源、所述第一滤波单元和所述光耦隔离单元原边的接地端均接第一参考地，所述光耦隔离单元副边和所述第二滤波单元的接地端均接第二参考地；

其中，所述数字量输入端口用以在所述开关单元导通和闭合时，输入相应的数字量至所述第一滤波单元，所述数字量依次通过所述第一滤波单元、所述光耦隔离单元和所述第二滤波单元处理后，输出至数字信号处理器。

2.根据权利要求1所述的用于轨道车辆的数字量输入电路，其特征在于，还包括：

端口防护单元，所述端口防护单元连接在所述数字量输入端口和所述第一滤波单元之间。

3.根据权利要求2所述的用于轨道车辆的数字量输入电路，其特征在于，所述端口防护单元包括：

瞬态抑制二极管，所述瞬态抑制二极管的一端与所述数字量输入端口相连，所述瞬态抑制二极管的另一端接所述第一参考地。

4.根据权利要求3所述的用于轨道车辆的数字量输入电路，其特征在于，所述第一滤波单元包括：

第一电阻，所述第一电阻的一端与所述数字量输入端口相连；

第二电阻，所述第二电阻的一端与所述第一电阻的另一端相连；

第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第二电阻的另一端相连，所述第三电阻的另一端与所述光耦隔离单元相连；

第一电容，所述第一电容的一端分别与所述第二电阻的另一端和所述第三电阻的一端相连，所述第一电容的另一端接所述第一参考地。

5.根据权利要求4所述的用于轨道车辆的数字量输入电路，其特征在于，所述光耦隔离单元包括：

光电耦合器，所述光电耦合器的第一端与所述第三电阻的另一端相连，所述光电耦合器的第二端接所述第一参考地，所述光电耦合器的第三端接所述第二参考地；

第四电阻，所述第四电阻的一端与所述光电耦合器的第四端相连，所述第四电阻的另一端与预设电源相连。

6.根据权利要求5所述的用于轨道车辆的数字量输入电路，其特征在于，所述第二滤波单元包括：

第五电阻，所述第五电阻的一端与所述光电耦合器的第四端相连；

第二电容，所述第二电容的一端与所述第五电阻的另一端相连，所述第二电容的另一端接所述第二参考地。

7.根据权利要求5所述的用于轨道车辆的数字量输入电路，其特征在于，还包括：

二极管，所述二极管的阴极与所述光电耦合器的第一端相连，所述二极管的阳极接所述第一参考地。

8.根据权利要求5所述的用于轨道车辆的数字量输入电路，其特征在于，还包括：

稳压二极管，所述稳压二极管的阴极与所述第三电阻的另一端相连，所述稳压二极管的阳极与所述光电耦合器的第一端相连。

9.根据权利要求5所述的用于轨道车辆的数字量输入电路，其特征在于，还包括：

第六电阻，所述第六电阻的一端与所述数字量输入端口相连，所述第六电阻的另一端接所述第一参考地。

10.根据权利要求5所述的用于轨道车辆的数字量输入电路，其特征在于，所述数字量电源的电压为110V，所述预设电源的电压为3.3V。