专利名称：信号采集和驱动的测试装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及信号控制技术领域，特别涉及一种信号采集和驱动的测试装置。
背景技术：
在信号控制领域中，尤其是涉及轨道交通等的大规�？刂葡低持校捎诠こ滔钅恐行藕派璞缚刂葡低呈褂玫牟杉颓目亓渴糠倍啵Ｐ枰煌Ъ疑璞附邢低臣桑拍芡瓿烧鱿低车男枨�。目前最常见的采集驱动接口是应用继电器等元件设计成干节点的方式进行信号开关量的采集和驱动，这种设计方式可以对不同设备之间彼此的电源系统进行有效的隔离，使信号采集和驱动不会受到公共电源或地端的电压异常干扰信号等的影响，是一种安全可靠的信号驱动采集方式。但是基于上述干节点方式的开关量信号采集和驱动，如果要配合设备接口进行安全操作需要对信号采集和驱动进行测试，考虑到接口数量庞大，通常会占用较大的测试空间，因而需要根据系统的设备情况自行开发仿真的测试装置，其设备架构复杂难以实现。现有技术中，一般使用数据采集卡进行多路开关量信号采集和驱动的测试，如图1 所示，常见的数据采集板卡一般是将被测试设备的输出开关量的信号直接引入，并且将测试设备和被测试设备选择共地的方式连接，这种方式虽然简单易连，但是若采集板卡出现故障或是地线产生串扰信息，不但会损坏采集卡自身的功能，同时也可能对被测试设备造成损坏。另外，常见的数据采集板卡虽然采集速度较高，微秒级的信号都能采集到，但在轨道交通领域中，所用到的开关量信号输出时通常都配有信号自检脉冲，一般的采集板卡无法屏蔽该脉冲信号，极易产生串扰。而如果采用硬件程度更高的采集和驱动装置(一般是大型的重力式继电器)进行测试，在测试多路的信号时需要的功率较大且对测试场地要求严格，受这些限制，该方式实现起来较为困难，费用较高。
发明内容
(一)要解决的技术问题针对现有技术的上述缺陷，本发明为了解决现有技术中多路开关量信号采集和驱动的测试效果不佳的技术问题，提供了一种信号采集和驱动的测试装置。( 二 )技术方案为实现上述目的，本发明采用如下技术方案一种信号采集和驱动的测试装置，所述装置包括控制终端、信号采集卡、信号驱动卡、继电器采集板、继电器驱动板和导轨式AC-DC电源；其中，控制终端对被测设备输入输出开关量信号进行配置和控制；信号采集卡采集来自继电器采集板输出的开关量信号状态，将采集到的开关量信号状态传输至控制终端，控制终端由对开关量状态信息进行测试控制；信号驱动卡接收控制终端根据测试控制需求发出的开关量信号输出状态命令，再将开关量信号输出状态传输至继电器驱动板；继电器采集板采集来自被测设备输出的开关量信号状态，将采集到的开关量信号状态传输至信号采集卡；继电器驱动板接收来自信号驱动卡的开关量信号输出状态，输出开关量信号至被测设备；导轨电源实现对继电器采集板、继电器驱动板、信号采集卡、信号驱动卡的供电。优选地，所述继电器采集板包括输入接口�？橛氡徊馍璞缚亓渴涑鼋涌诹樱杉徊馍璞甘涑隹亓啃藕抛刺宦瞬？榱铀鍪淙虢涌谀？楹图痰缙髂？椋圆杉降目亓啃藕沤新瞬ù恚患痰缙髂？槭迪中藕挪杉ㄓ氡徊馍璞钢淇亓啃藕抛刺拇洌⑹迪侄咧涞牡缙衾耄徊杉亓啃藕胖甘灸？椴捎梅⒐舛芏孕藕挪杉ú杉降目亓啃藕沤兄甘荆皇涑鼋涌谀？橛胄藕挪杉ń涌诹樱杉降目亓啃藕抛刺渲列藕挪杉�。优选地，所述滤波模块包括串联的1个二极管和1个RC滤波电路，RC滤波电路利用电容充放电原理对信号进行滤波，二极管阻断经过滤波处理后的信号流入被测设备自检信号输入接口。优选地，所述继电器驱动板包括输入接口模块与信号驱动卡接口连接，接收信号驱动卡的输出开关量信号状态；继电器模块实现信号驱动与被测设备之间开关量信号状态的传输，并实现二者之间的电气隔离；驱动开关量信号指示�？椴捎梅⒐舛芏韵虮徊馍璞阜⑺偷目亓啃藕沤兄甘荆皇涑鼋涌谀？橛氡徊馍璞缚亓渴淙虢涌诹樱涑隹亓啃藕鸥徊馍璞�。优选地，所述控制终端与信号采集卡和信号驱动卡之间通过PCI总线进行交互。优选地，在所述继电器采集板和所述继电器驱动板中，开关量信号的数量以32路为一单元进行管理。(三)有益效果本发明的方案中，采用继电器干节点方式保证了被测设备与测试设备之间的开关量信号极性和/或功率不受对方限制；采用继电器输入输出方式实现了被测设备与测试设备之间的电气隔离；此外，通过滤波电路的使用既实现了微秒级的信号采集又不受微秒级脉冲干扰信号的影响；最后，本发明的采集和驱动开关量信号数量可自由调节配置，可模拟铁路系统重力型继电器设备，体积小、实现灵活。
图1为现有技术中测试设备与被测设备的直接电气连接示意图；图2为本发明的实施例中信号采集和驱动的测试装置的结构示意图；图3为本发明的实施例中继电器输入输出方式的电气隔离原理示意图；图4为本发明的实施例中继电器采集板的电路结构示意图；图5为本发明的实施例中继电器驱动板的电路结构示意图；图6为本发明的实施例中继电器采集板的滤波�？榈牡缏方峁故疽馔肌�
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在本发明中对继电器干节点方式和采集卡方式进行了改进，将继电器的输入输出分开进行，此外，在开关量采集驱动处采用继电器采集板和驱动板进行采集和驱动，在系统控制端采用信号采集卡和驱动卡进行信号控制和测试，由此实现了信号的隔离，提高了采集精度和速度，并可灵活地应用于大规�？亓康牟杉颓馐灾�。参见图2，本发明的测试装置分为控制侧和接口侧两部分，包括控制终端、信号采集卡、信号驱动卡、继电器采集板、继电器驱动板、导轨式AC-DC电源控制终端通过其平台上运行的测试控制程序，实现对被测设备输入输出开关量信号的灵活配置和控制；信号采集卡主要采集来自继电器采集板输出的开关量信号状态，通过PCI总线将采集到的开关量信号状态先传输至控制终端，控制终端得到响应后，对开关量状态信息进行测试控制；信号驱动卡的功能原理与信号采集卡刚好相反，控制终端根据测试控制需求发出开关量信号输出状态命令，通过PCI总线将开关量信号输出状态传输至信号驱动卡，信号驱动卡再将开关量信号输出状态传输至继电器驱动板；继电器采集板采集来自被测设备输出的开关量信号状态，将采集到的开关量信号状态传输至信号采集卡；继电器驱动板接收来自信号驱动卡的开关量信号输出状态，输出开关量信号至被测设备；导轨电源实现对继电器采集板、继电器驱动板、信号采集卡、信号驱动卡的供电。本发明的测试装置中，由于采用了继电器输入输出的方式，实现了被测设备与测试设备之间的电气隔离，使设备之间不会因为被测设备发生电气故障而损坏测试设备，也不会因为测试设备发生电气故障而损坏被测设备，继电器输入输出方式的电气隔离原理如图3所示。图3中，被测设备开关量信号和测试设备信号量分别与继电器(集成在继电器驱动板和继电器采集板中)连接，属于被测设备开关量信号的第一源电压VCCl和第一地电压GNDl接入继电器的一端，属于测试设备开关量信号的第二源电压VCC2和连接至第二地电压GND2的负载LOAD接入继电器的另一端，继电器中的开关根据测试控制的需求闭合或断开实现不同的连接，从而进行输入(开关量信号驱动)和输出(开关量信号采集)的测试控制。具体地，本发明中的继电器采集板原理如图4所示，继电器采集板主要包括以下五个�？�1)输入接口�？橛氡徊馍璞缚亓渴涑鼋涌诹樱杉徊馍璞甘涑隹亓啃藕抛刺�2)滤波�？榱铀鍪淙虢涌谀？楹图痰缙髂？椋圆杉降目亓啃藕沤新瞬ù恚醋员徊馍璞傅淖约炻龀逍藕欧然撼宓讲馐陨璞缚墒侗鸬缙叫藕乓韵拢源锏狡帘胃扇判藕诺哪康模�3)继电器模块实现信号采集卡与被测设备之间开关量信号状态的传输，并实现二者之间的电气隔离；其中，采集到的开关量信号经滤波�？榇砗蟮恼�、负极性信号由继电器�？榈牡�1和第16管脚分别接收；此外，继电器�？榈牡�11和第6管脚N.C 口(Normal Close，即常闭)虚接；4)采集开关量信号指示�？榘ㄔ诩痰缙髂？榈牡�13管脚COM 口(Common， 即公共端)和源电压VCC之间串联的发光二极管和限流电阻(在这一侧，第9管脚N. 0 口 (Normal Open，即�？�)接地电压GND)，采用发光二极管对信号采集卡采集到的开关量信号进行指示；5)输出接口�？橥ü痰缙髂？榈牡�4管脚COM 口和第8管脚N. 0 口与信号采集卡接口连接，将采集到的开关量信号状态传输至信号采集卡。而继电器驱动板原理如图5所示，继电器驱动板主要包括四个�？�1)输入接口�？橛胄藕徘ń涌诹樱邮招藕徘ǖ氖涑隹亓啃藕抛刺�2)继电器模块实现信号驱动与被测设备之间开关量信号状态的传输，并实现二者之间的电气隔离；其中，信号驱动卡的输出开关量信号状态的正、负极性信号由继电器�？榈牡�1和第16管脚分别接收；此外，继电器�？榈牡�11和第6管脚N. C 口虚接；3)驱动开关量信号指示�？榘ㄔ诩痰缙髂？榈牡�13管脚COM 口和源电压VCC 之间串联的发光二极管和限流电阻(在这一侧，第9管脚N. 0 口接地电压GND)，采用发光二极管对向被测设备发送的开关量信号进行指示；4)输出接口�？橥ü痰缙髂？榈牡�4管脚COM 口和第8管脚N. 0 口与被测设备开关量输入接口连接，输出开关量信号给被测设备。在上述继电器采集板和继电器驱动板中，为了更有效地针对多路开关量信号进行处理，优选地，采集和驱动开关量信号的数量以32路为一单元进行管理，即每32路采集开关量信号在一块继电器采集板上实现、每32路驱动开关量信号在一块继电器驱动板上实现；可自由调节配置采集板和/或驱动板的数量实现更多路信号的测试控制。更优选地，本发明中进行1 路采集和1 路驱动开关量信号的测试控制。更进一步地，在继电器采集板中使用的滤波�？榈牡缏吩砣缤�6所示被测设备自检信号输入接口与被测设备输出信号接口并联后接入滤波�？椋瞬？榇碛杉痰缙髂？榻邮蘸笥尚藕挪杉ń涌谑涑龈藕挪杉ǎ黄渲校瞬？榘ù�1个二极管(1N4007)和1个RC滤波电路，RC滤波电路利用电容充放电原理对信号进行滤波，二极管的作用为阻断经过滤波处理后的信号流入被测设备自检信号输入接口。
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通过上述实施方式，本发明可达到以下技术效果1、本发明的测试装置采用了继电器干节点的方式，测试设备的开关量信号极性和 /或功率不会受被测设备的开关量信号极性所限制；被测设备的开关量信号极性和/或功率也不会受测试设备的开关量信号极性所限制；2、本发明的测试装置采集和驱动开关量信号数量以32路为一单元，可自由调节配置数量；3、本发明的测试装置采用了继电器输入输出的方式，实现了被测设备与测试设备之间的电气隔离，使设备之间发生电气故障时不会产生相互影响导致其他设备受损；4、本发明的测试装置可模拟铁路系统重力型继电器设备，相对铁路系统重型继电器具有体积小的优势；5、本发明的测试装置设计有独特的滤波电路，即可对进入测试设备的微秒级脉冲干扰信号进行滤波处理，将脉冲信号幅度缓冲到测试设备可识别电平信号以下，以达到屏蔽干扰信号的目的；同时，又不影响被测设备自身对微秒级脉冲信号的采集。以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
权利要求
1.一种信号采集和驱动的测试装置，其特征在于，所述装置包括控制终端、信号采集卡、信号驱动卡、继电器采集板、继电器驱动板和导轨式AC-DC电源；其中，控制终端对被测设备输入输出开关量信号进行配置和控制；信号采集卡采集来自继电器采集板输出的开关量信号状态，将采集到的开关量信号状态传输至控制终端，控制终端由对开关量状态信息进行测试控制；信号驱动卡接收控制终端根据测试控制需求发出的开关量信号输出状态命令，再将开关量信号输出状态传输至继电器驱动板；继电器采集板采集来自被测设备输出的开关量信号状态，将采集到的开关量信号状态传输至信号采集卡；继电器驱动板接收来自信号驱动卡的开关量信号输出状态，输出开关量信号至被测设备；导轨电源实现对继电器采集板、继电器驱动板、信号采集卡、信号驱动卡的供电。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述继电器采集板包括输入接口�？橛氡徊馍璞缚亓渴涑鼋涌诹樱杉徊馍璞甘涑隹亓啃藕抛刺宦瞬？榱铀鍪淙虢涌谀？楹图痰缙髂？椋圆杉降目亓啃藕沤新瞬ù恚患痰缙髂？槭迪中藕挪杉ㄓ氡徊馍璞钢淇亓啃藕抛刺拇洌⑹迪侄咧涞牡缙衾耄徊杉亓啃藕胖甘灸？椴捎梅⒐舛芏孕藕挪杉ú杉降目亓啃藕沤兄甘荆皇涑鼋涌谀？橛胄藕挪杉ń涌诹樱杉降目亓啃藕抛刺渲列藕挪杉ā�
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述滤波�？榘ù�1个二极管和1 个RC滤波电路，RC滤波电路利用电容充放电原理对信号进行滤波，二极管阻断经过滤波处理后的信号流入被测设备自检信号输入接口。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述继电器驱动板包括输入接口�？橛胄藕徘ń涌诹樱邮招藕徘ǖ氖涑隹亓啃藕抛刺� 继电器模块实现信号驱动与被测设备之间开关量信号状态的传输，并实现二者之间的电气隔离；驱动开关量信号指示�？椴捎梅⒐舛芏韵虮徊馍璞阜⑺偷目亓啃藕沤兄甘荆皇涑鼋涌谀？橛氡徊馍璞缚亓渴淙虢涌诹樱涑隹亓啃藕鸥徊馍璞�。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制终端与信号采集卡和信号驱动卡之间通过PCI总线进行交互。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述继电器采集板和所述继电器驱动板中，开关量信号的数量以32路为一单元进行管理。
全文摘要
本发明涉及信号控制技术领域，提供了一种信号采集和驱动的测试装置。该装置包括控制终端、信号采集卡、信号驱动卡、继电器采集板、继电器驱动板和导轨式AC-DC电源。本发明的方案中，采用继电器干节点方式保证了被测设备与测试设备之间的开关量信号极性和/或功率不受对方限制；采用继电器输入输出方式实现了被测设备与测试设备之间的电气隔离；此外，通过滤波电路的使用既实现了微秒级的信号采集又不受微秒级脉冲干扰信号的影响；最后，本发明的采集和驱动开关量信号数量可自由调节配置，可模拟铁路系统重力型继电器设备，体积小、实现灵活。
文档编号G01R31/00GK102539967SQ20111045245
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者徐大鹏, 马立保 申请人:北京交控科技有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
