[发明专利]一种电流采集诊断电路及其失效诊断方法

说明书

本发明提出一种电流采集诊断电路，包括电流信号输入端CH1、采样单元、信号放大单元和模拟信号数字信号转换器ADC，其特征是，所述信号放大单元包括若干并联的信号调理运算放大器，所述信号放大单元还并接有电流源，所述电流信号输入端CH1接有检测单元，检测单元接于模拟信号数字信号转换器ADC。还提出对此电路的失效诊断方法，包括对开关SW1、开关SW18和开关SW3进行失效诊断；对模拟信号数据信号转换器ADC、信号调理运放OP1和信号调理运放OP2进行失效诊断；对电源I1和开关SW17进行失效诊断；对采样电阻R1和采样电阻R9进行失效诊断。本发明具有较高的自我诊断功能，能够检测电流采集电路中所有器件的失效，诊断覆盖率高。

技术领域

本发明涉及电流采集技术领域，尤其是一种电流采集诊断电路及其失效诊断方法。

背景技术

工业现场的电流信号采集系统，是DCS、SIS等工业控制系统中最主要的一个输入组件其中电流信号采集电路会涉及器件失效，特别在失效保护的装置中、例如在自动化技术中，可靠的器件失效检测具有重要的作用。一方面必须确保过程的安全性，另一方面必须确保例如进行过程操作的人员的身体和生命的安全。

而目前现有的电流信号采集系统对电流信号采集电路的诊断覆盖率低、安全性低、可用性差，例如中国专利号为CN201510431715的ADC故障自动诊断方法， ADC采样参考地电压和2个独立的电压基准的电压，通过比较采样码值的方法来实现对ADC精度的检测。该专利的方法只能证明ADC采样参考地电压和2个独立的电压基准的电压准确，不能诊断ADC的线性度漂移等失效，例如寄存器位粘连, 导致的码值丢失，所以该方法的诊断是不完整的。此外，中国专利号为 CN201710495857的一种采样电阻漂移的诊断方法，通过串联构建第-采样电阻和第二采样电阻，获得两个采样电压，将两个采样电压输入诊断模块,进行门限比较获得结果。该专利只能证明两个电阻之间漂移偏差不超过精度，不能诊断电阻自身的漂移不超过精度。所以，该方法的诊断也是不完整的。

发明内容

本发明解决了现有技术中电流信号采集电路的诊断覆盖率低、安全性低、可用性差的问题，提出一种电流采集诊断电路及其失效诊断方法，通过电压扫描的方式来诊断ADC的每一个采样码值，通过基准电流动态描述的方式诊断电阻自身的漂移不超过精度。

为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：

一种电流采集诊断电路，包括电流信号输入端CH1、采样单元、信号放大单元和模拟信号数字信号转换器ADC，所述信号放大单元包括若干并联的信号调理运算放大器，所述信号放大单元并接有电流源，所述电流信号输入端CH1接有检测单元，检测单元接于模拟信号数字信号转换器ADC。

所述若干并联的信号调理运算放大器，包括并联的信号调理运放OP1和信号调理运放OP2，所述采集单元为采样电阻R9，所述电流源为基准电流源I1，所述检测单元为电阻R1，

采样电阻R9的一端接于信号调理运放OP1的信号输入端，采样电阻R9的另一端接地，信号调理运放OP1的信号输出端接于模拟信号数字信号转换器ADC 的电压输入端Vol1，所述信号调理运放OP1的信号输入端并联有信号调理运放 OP2和基准电流源I1，

所述电流信号输入端CH1通过开关SW3接于电阻R1的一端，电阻R1的一端还接于模拟信号数字信号转换器ADC的电压检测端Check1，电阻R1的另一端接地，开关SW3同时控制电阻R1和电压检测端Check1的通断，

所述采样电阻R9的一端还接于信号调理运放OP2的信号输入端，信号调理运放OP2的信号输出端接于模拟信号数字信号转换器ADC的电压输入端Vol2，

所述信号调理运放OP1的信号输入端和信号调理运放OP2的信号输入端之间还接有开关SW18，

所述基准电流源I1通过开关SW17接于调理运放OP1的信号输入端。