專利名稱：煤礦用隔爆兼本質(zhì)安全型信號隔離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于一種井下用的安全隔爆裝置，具體涉及一種煤礦用隔爆兼 本質(zhì)安全型信號隔離器。
技術(shù)背景市場上的高低壓開關(guān)的安標(biāo)只做了隔爆處理而沒有做本質(zhì)安全的技術(shù)處 理，在這種情況下，將通信線路直接通過本安接線盒接入分站，這不符合煤礦 的安全規(guī)程。因此需要一種隔離裝置將電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的電力傳輸分站和高低壓開關(guān)的通信線路連接起來。目前在市場上有南京富鄴科技有限公司的KJ91煤礦 安全監(jiān)控系統(tǒng)中使用的JK一1傳輸接口，這種接口是一種礦用隔爆兼本質(zhì)安全 型安全柵，用于實現(xiàn)地面中心站與ZJB-30FD礦用隔爆兼本安風(fēng)電閉鎖裝置(監(jiān) 控分站)之間的信號傳輸。還有洛陽毅興石化電器儀表設(shè)備有限公司生產(chǎn)的 S2000系列中的S2008防爆齊納安全柵、上海安智電氣發(fā)展有限公司研制的S800 系列本質(zhì)安全型齊納安全柵等。煤炭科學(xué)研究總院常州自動化研究所天地科技 股份有限公司研制的KJA9型安全隔離器，該安全隔離器實現(xiàn)非本安RS485信號 和本安RS485信號的隔離傳輸。但這些安全柵都存在著體積較大，價格偏高的 特點。傳統(tǒng)技術(shù)的缺點是沒有一種適于體積小、價格低的隔爆兼本質(zhì)安全型信 號隔離器。 實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，體積小的煤礦用隔爆兼本質(zhì)安全 型信號隔離器。為達(dá)到上述目的，本實用新型所述的一種煤礦用隔爆兼本質(zhì)安全型信號隔 離器，其關(guān)鍵在于由第一收發(fā)器、第二收發(fā)器、第一控制器、第二控制器和 第一隔離器、第二隔離器、第三隔離器、第四隔離器組成，其中第一收發(fā)器和 第二收發(fā)器的輸入/輸出端A、 B分別接收和發(fā)送外部信號，所述第一收發(fā)器的信息輸出端R0串所述第一隔離器后，再與第二收發(fā)器的信息輸入端DI連接， 第二收發(fā)器的信息輸出端R0串所述第二隔離器后，再與第一收發(fā)器的信息輸入端DI連接，第一收發(fā)器與第二收發(fā)器之間相互傳輸通訊信息；所述第一收發(fā)器的接收使能端/RE和輸出使能端DE并接在所述第一控制器 的控制輸出端Q3上，接收第一控制器的控制信號，所述第二收發(fā)器的接收使能 端/RE和輸出使能端DE并接在所述第二控制器的控制輸出端Q2上，接收第二控 制器的控制信號；所述第一控制器的控制輸出端/Ql串所述第三隔離器后，再與所述第二控制 器的清除端/CLR2連接，所述第二控制器的控制輸出端/Q4串所述第四隔離器后， 再與所述第一控制器的清除端/CLRl連接，所述第一控制器與第二控制器之間相 互傳輸控制信息。所述第一隔離器、第二隔離器均為光耦，所述第一收發(fā)器和第二收發(fā)器為 485通訊接口芯片，兩個通訊芯片中一個為發(fā)送端485通訊接口芯片時，另一個 為接收端485通訊接口芯片，所述發(fā)送端485通訊接口芯片的信息輸出端R0連 接所述光耦輸入端的陰極，該光耦輸入端的陽極串電阻后接電源正極；光耦輸 出端的發(fā)射極接地，光耦輸出端集電極經(jīng)上拉電阻與正電源連接，該輸出端集 電極接所述接收端485通訊接口芯片的信息輸入端DI管腳。所述第三隔離器、第四隔離器為光耦，所述第一控制器和第二控制器為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，兩控制器(U3、 U4)中一個為控制485通訊發(fā)送端芯片的單穩(wěn)態(tài) 觸發(fā)器時，另一個為控制485通訊接收端芯片的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，其中控制485 通訊發(fā)送端芯片的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的負(fù)脈沖輸出端/Ql或/Q2接所述光耦輸入端的 陰極，光耦輸入端的陽極串聯(lián)電阻后接電源正極，光耦輸出端的發(fā)射極接地， 光耦輸出端的集電極串聯(lián)電阻后接高電平，該光耦輸出端的集電極還與所述接 收端單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的清除端CLR連接。所述第一收發(fā)器的輸入/輸出端A、 B之間連接有壓敏電阻D，所述輸入/輸 出端A、 B還分別串接有熔斷器與外界相連。在隔離器中使用了電源隔離模塊DC3，該電源隔離模塊(DC3)為第一收發(fā) 器(Ul)和第一控制器(U3)提供一路電源，為第二收發(fā)器(U2)和第二控制 器(U4)提供另一路電源。將第一隔離器、第二隔離器、第三隔離器、第四隔 離器兩端的電源隔離開，增強了本實用新型的抗干擾能力。本次設(shè)計采用熔斷式和光電隔離式相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，為了保證信號隔離器 RS485信號準(zhǔn)確傳輸，第一收發(fā)器和第二收發(fā)器的型號為75LBC184芯片，二者 背靠背連接，第一控制器和第二控制器的型號74HC123單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，分別控 制兩片75LBC184芯片。在兩片75LBC184芯片之間、74HC123單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器控制信號之間采用光耦 進(jìn)行信號隔離，這樣保證通信信號和控制信號受到的較少的干擾。同時，防止 因為非本安端電壓、電流突然增大，在RS485進(jìn)線兩端串連兩個保險絲和并聯(lián) 一個壓敏電阻，這樣當(dāng)非本安端出現(xiàn)異常過電壓、電流增大時，保證隔離器內(nèi) 部電路不被燒壞。同時采用了電源隔離模塊，增強了通訊信息抗干擾的能力。本實用新型的顯著效果是結(jié)構(gòu)簡單，體積小、價格低，性能可靠，同時， 防止因為非本安端電壓、電流突然增大，保險絲和壓敏電阻能保證隔離器內(nèi)部 電路不被燒壞。


圖1是本實用新型的電路原理圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖i所示一種煤礦用隔爆兼本質(zhì)安全型信號隔離器，由第一收發(fā)器m、第二收發(fā)器U2、第一控制器U3、第二控制器U4和第一隔離器、第二隔離器、 第三隔離器、第四隔離器組成，其中第一收發(fā)器Ul和第二收發(fā)器U2的輸入/輸 出端A、 B分別接收和發(fā)送外部信號，所述第一收發(fā)器U1的信息輸出端R0串所 述第一隔離器后，再與第二收發(fā)器U2的信息輸入端DI連接，第二收發(fā)器U2的 信息輸出端R0串所述第二隔離器后，再與第一收發(fā)器Ul的信息輸入端DI連接， 第一收發(fā)器U1與第二收發(fā)器U2之間相互傳輸通訊信息；所述第一收發(fā)器Ul的接收使能端/RE和輸出使能端DE并接在所述第一控制 器U3的控制輸出端Q3上，接收第一控制器U3的控制信號，所述第二收發(fā)器U2 的接收使能端/RE和輸出使能端DE并接在所述第二控制器U4的控制輸出端Q2 上，接收第二控制器U4的控制信號；所述第一控制器U3的控制輸出端/Ql串所述第三隔離器后，再與所述第二 控制器U4的清除端/CLR2連接，所述第二控制器U4的控制輸出端/Q4串所述第 四隔離器后，再與所述第一控制器U3的清除端/CLR1連接，所述第一控制器U3 與第二控制器U4之間相互傳輸控制信息。所述第一隔離器、第二隔離器均為光耦，所述第一收發(fā)器U1和第二收發(fā)器U2為485通訊接口芯片，兩個通訊芯片U1、 U2中一個為發(fā)送端485通訊接口芯 片時，另一個為接收端485通訊接口芯片，所述發(fā)送端485通訊接口芯片的信 息輸出端R0連接所述光耦輸入端的陰極，該光耦輸入端的陽極串電阻后接電源 正極；光耦輸出端的發(fā)射極接地，光耦輸出端的集電極經(jīng)上拉電阻與正電源連 接，該輸出端集電極接所述接收端485通訊接口芯片的信息輸入端DI管腳。所述第三隔離器、第四隔離器為光耦，所述第一控制器U3和第二控制器U4 為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，兩控制器U3、 U4中一個為控制485通訊發(fā)送端芯片的單穩(wěn)態(tài) 觸發(fā)器時，另一個為控制485通訊接收端芯片的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，其中控制485 通訊發(fā)送端芯片的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的負(fù)脈沖輸出端/Ql或/Q2接所述光耦輸入端的 陰極，光耦輸入端的陽極串聯(lián)電阻后接電源正極，光耦輸出端的發(fā)射極接地， 光耦輸出端的集電極串聯(lián)電阻后接高電平，該光耦輸出端的集電極還與所述接 收端單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的清除端CLR連接。所述第一收發(fā)器U1的輸入/輸出端A、 B之間連接有壓敏電阻D，所述輸入/ 輸出端A、 B還分別串接有熔斷器與外界相連。在隔離器中使用了電源隔離模塊，該電源隔離模塊(DC3)為第一收發(fā)器(U1) 和第一控制器(U3)提供一路電源，為第二收發(fā)器(U2)和第二控制器(U4) 提供另一路電源。并將第一隔離器、第二隔離器、第三隔離器、第四隔離器兩 端的電源隔離開，增強了本實用新型的抗干擾能力。本次設(shè)計采用熔斷式和光電隔離式相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，為了保證信號隔離器 RS485信號準(zhǔn)確傳輸，第一收發(fā)器Ul和第二收發(fā)器U2的型號為75LBC184芯片， 二者背靠背連接，第一控制器U3和第二控制器U4的型號74HC123單穩(wěn)態(tài)觸發(fā) 器，分別控制兩片75LBC184芯片。在兩片75LBC184芯片之間、74HC123單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器控制信號之間采用光耦 進(jìn)行信號隔離，這樣保證通信信號和控制信號受到的較少的干擾。同時，防止 因為非本安端電壓、電流突然增大，在RS485進(jìn)線兩端串連兩個保險絲和并聯(lián)一個壓敏電阻，這樣當(dāng)非本安端出現(xiàn)異常過電壓、電流增大時，保證隔離器內(nèi) 部電路不被燒壞。同時采用了電源隔離模塊，增強了通訊信息抗干擾的能力。信號隔離器需要+ 5V電源供電，為此可以從電力分站引入，因為電力分站 的電源是本安電源，所以非常安全和方便。其工作原理是將第一收發(fā)器Ul與非本安端連接，第二收發(fā)器U2與本安端連接連接，非 本安端的信號經(jīng)第一收發(fā)器Ul發(fā)送給第一光耦U6B隔離后，再發(fā)送給第二收發(fā) 器U2，第二收發(fā)器U2再發(fā)送信息給本安端，同樣，本安端的信號經(jīng)第二收發(fā)器 U2發(fā)送給第二光耦U5B隔離后，再發(fā)送給第一收發(fā)器ill,第一收發(fā)器Ul再發(fā)送信息給非本安端。第一控制器U3控制第一收發(fā)器Ul工作，第二控制器U4控制第二收發(fā)器U2 工作，同時，第一控制器U3經(jīng)第三光耦U6A將控制信息發(fā)送給第二控制器U4， 第二控制器U4經(jīng)第四光耦U5A將控制信息發(fā)送給第一控制器U3，協(xié)調(diào)二者之間 的控制功能。
權(quán)利要求1、一種煤礦用隔爆兼本質(zhì)安全型信號隔離器，其特征在于由第一收發(fā)器(U1)、第二收發(fā)器(U2)、第一控制器(U3)、第二控制器(U4)和第一隔離器、第二隔離器、第三隔離器、第四隔離器組成，其中第一收發(fā)器(U1)和第二收發(fā)器(U2)的輸入/輸出端(A、B)分別接收和發(fā)送外部信息，所述第一收發(fā)器(U1)的信息輸出端RO串所述第一隔離器后，再與第二收發(fā)器(U2)的信息輸入端DI連接，第二收發(fā)器(U2)的信息輸出端RO串所述第二隔離器后，再與第一收發(fā)器(U1)的信息輸入端DI連接，第一收發(fā)器(U1)與第二收發(fā)器(U2)之間相互傳輸通訊信息；所述第一收發(fā)器(U1)的接收使能端/RE和輸出使能端DE并接在所述第一控制器(U3)的控制輸出端Q3上，接收第一控制器(U3)的控制信號，所述第二收發(fā)器(U2)的接收使能端/RE和輸出使能端DE并接在所述第二控制器(U4)的控制輸出端Q2上，接收第二控制器(U4)的控制信號；所述第一控制器(U3)的控制輸出端/Q1串所述第三隔離器后，再與所述第二控制器(U4)的清除端/CLR2連接，所述第二控制器(U4)的控制輸出端/Q4串所述第四隔離器后，再與所述第一控制器(U3)的清除端/CLR1連接，所述第一控制器(U3)與第二控制器(U4)之間相互傳輸控制信息。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的煤礦用隔爆兼本質(zhì)安全型信號隔離器，其特征在 于所述第一隔離器、第二隔離器均為光耦，所述第一收發(fā)器(Ul)和第二收 發(fā)器(U2)為485通訊接口芯片，兩個通訊芯片(Ul、 U2)中一個為發(fā)送端485 通訊接口芯片時，另一個為接收端485通訊接口芯片，所述發(fā)送端485通訊接 口芯片的信息輸出端RO連接所述光耦的輸入端陰極，該光耦的輸入端陽極串電 阻后接電源正極；光耦輸出端的發(fā)射極接地，光耦輸出端集電極經(jīng)上拉電阻與 正電源連接，該輸出端集電極接所述接收端485通訊接口芯片的信息輸入端DI 管腳。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦用隔爆兼本質(zhì)安全型信號隔離器，其特征在 于所述第三隔離器、第四隔離器為光耦，所述第一控制器(U3)和第二控制器(U4)為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，兩控制器(U3、 U4)中一個為控制485通訊發(fā)送端 芯片的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器時，另一個為控制485通訊接收端芯片的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器， 其中控制485通訊發(fā)送端芯片的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的負(fù)脈沖輸出端/Ql或/Q2接所述 光耦輸入端的陰極，光耦輸入端的陽極串聯(lián)電阻后接電源正極，光耦輸出端的 發(fā)射極接地，光耦輸出端的集電極串聯(lián)電阻后接高電平，該光耦輸出端的集電 極還與所述接收端單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的清除端/CLR連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的煤礦用隔爆兼本質(zhì)安全型信號隔離器，其特征在 于所述第一收發(fā)器(Ul)的輸入/輸出端(A、 B)之間連接有壓敏電阻D，所 述輸入/輸出端(A、 B)還分別串接有熔斷器與外界相連。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的煤礦用隔爆兼本質(zhì)安全型信號隔離器，其特征在 于還設(shè)置有電源隔離模塊(DC3)，該電源隔離模塊(DC3)為第一收發(fā)器(Ul) 和第一控制器(U3)提供一路電源，為第二收發(fā)器(U2)和第二控制器(U4) 提供另一路電源。
專利摘要本實用新型公開了一種煤礦用隔爆兼本質(zhì)安全型信號隔離器，其特征在于由第一收發(fā)器、第二收發(fā)器、第一控制器、第二控制器和第一、第二、第三、第四隔離器組成，所述第一收發(fā)器串所述第一隔離器與第二收發(fā)器連接，第二收發(fā)器串第二隔離器與第一收發(fā)器連接；所述第一收發(fā)器接收第一控制器的信號，第二收發(fā)器接收第二控制器的信號；第一控制器串第三隔離器與所述第二控制器連接，第二控制器串第四隔離器與第一控制器連接。其顯著效果是結(jié)構(gòu)簡單，體積小、價格低，性能可靠，同時，防止因為非本安端電壓、電流突然增大，保險絲和壓敏電阻能保證隔離器內(nèi)部電路不被燒壞。
文檔編號E21F9/00GK201106455SQ200720188439
公開日2008年8月27日 申請日期2007年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月7日
發(fā)明者于樂泉, 安文斗, 徐育軍, 利 槐 申請人:煤炭科學(xué)研究總院重慶研究院