一種熱電偶隔離式安全柵的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種安全柵，特別涉及一種熱電偶隔離式安全柵。
【背景技術(shù)】
[0002]安全柵又稱安全保持器，本安回路的安全接口，它能在安全區(qū)和危險(xiǎn)區(qū)之間雙向傳遞電信號，并可限制因故障引起的安全區(qū)向危險(xiǎn)區(qū)的能量轉(zhuǎn)遞。按結(jié)構(gòu)全柵分為二大類:一類為齊納式安全柵，其原理簡單、電路實(shí)現(xiàn)容易，價(jià)格低廉，但因由于其自身原理的缺陷使其應(yīng)用中的可靠性受到很大影響，并限制了其應(yīng)用范圍。隔離式安全柵采用了將輸入、輸出以及電源三方之間相互電氣隔離的電路結(jié)構(gòu)，同時(shí)符合本安型限制能量的要求。與齊納式安全相比，隔離式安全柵有著突出的優(yōu)點(diǎn)和更為廣泛用途，雖然其價(jià)格略高于齊納式安全柵，但從設(shè)計(jì)、施工安裝、調(diào)試及維護(hù)成本來考慮，其綜合成本反而低于齊納式安全柵。在要求較高的工程現(xiàn)場幾乎無一例外地采用了隔離式安全柵作為主要本安防爆儀表，隔離式安全柵已逐漸取代了齊納式安全柵，在安全防爆領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用。
[0003]安全柵廣泛用于防爆等領(lǐng)域的工業(yè)儀表前端信號處理，對于提高工業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)控制系統(tǒng)抗干擾能力，保證控制系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性有非常重要的作用，但是目前的安全柵存在以下不足:功耗大，穩(wěn)定性差，溫度特性差，抗干擾能力差，輸出漂移大，容易出現(xiàn)故障；此外輸出功率小，限流電阻較大，發(fā)熱量多，電阻溫升過高；而且產(chǎn)品體積較大，不利于現(xiàn)場安裝。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]實(shí)用新型目的:為了克服以上不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種熱電偶隔離式安全柵，該熱電偶隔離式安全柵隔離效果好、可靠性高、溫度特性好、響應(yīng)快、低功耗、生產(chǎn)成本低的隔離式安全柵。
[0005]技術(shù)方案:一種熱電偶隔離式安全柵，包括電源電路、防爆處理模塊、濾波放大模塊、信號采集模塊、中央處理器、信號隔離模塊、電阻電容積分電路、電壓電流轉(zhuǎn)換模塊、輸出電路；所述電源電路的輸出端分別連接防爆處理模塊、中央處理器和信號隔離模塊的輸入端；所述防爆處理模塊的輸出端連接濾波放大模塊的輸入端；所述濾波放大模塊的輸出端連接信號采集模塊的輸入端；所述信號采集模塊的輸出端連接中央處理器的輸入端；所述中央處理器的輸出端連接信號隔離模塊的輸入端；所述信號隔離模塊的輸出端連接電阻電容積分電路的輸入端；所述電阻電容積分電路的輸出端連接電壓電流轉(zhuǎn)換模塊的輸入端；所述電壓電流轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接輸出電路。本實(shí)用新型所述的熱電偶隔離式安全柵，結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本低。該設(shè)計(jì)中將入端、輸出端及電源端三端分離，將熱電偶產(chǎn)生的熱電勢經(jīng)冷端補(bǔ)償放大后，再由線性電路消除熱電勢與溫度的非線性誤差，最后放大轉(zhuǎn)換為4?20mA電流輸出信號。為防止熱電偶測量中由于電偶斷絲而使控溫失效造成事故，變送器中還設(shè)有斷電保護(hù)電路。當(dāng)熱電偶斷絲或接觸不良時(shí)，變送器會(huì)輸出最大值(28mA)以使儀表切斷電源。本實(shí)用新型所述的熱電偶隔離式安全柵相應(yīng)快、低功耗、同時(shí)降低傳輸線受到噪聲的干擾，提高了隔離效果并提高了裝置的穩(wěn)定性。
[0006]上述的熱電偶隔離式安全柵，所述的電源電路包括電源輸入部、變壓器和電源輸出部。所述電源電路通過變壓器穩(wěn)定輸出恒定電壓供給集成電路及各個(gè)模塊，電源可根據(jù)預(yù)算靈活調(diào)整。
[0007]上述的熱電偶隔離式安全柵，所述信號隔離模塊采用光耦隔離器或磁耦數(shù)字隔離器?？梢愿鶕?jù)需要對信號隔離模塊選擇光耦隔離器或磁耦數(shù)字隔離器。其中光耦隔離器產(chǎn)品種類繁多，價(jià)格便宜。其信號單向傳輸，輸入端與輸出端完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔離隔離，輸出信號對輸入端無影響，抗干擾能力強(qiáng)，無觸點(diǎn)，使用壽命長。而磁耦數(shù)字隔離器功耗低，數(shù)字隔離器在低頻條件下只使用光耦合器功率的1% ;在光耦合器最高傳送速率條件下，它使用光耦合器功率的大約20%，降低功率會(huì)使其提高可靠性。
[0008]進(jìn)一步的，上述的熱電偶隔離式安全柵，所述中央處理器為ARM Cortex M7或STM32處理器?？梢愿鶕?jù)需要選擇使用ARM Cortex M7或STM32處理器，使運(yùn)算速度提高，并且集成了內(nèi)部電源復(fù)位和掉電檢測及多種外設(shè)的功能，從而使隔離式安全柵的結(jié)構(gòu)更加簡單，降低了其生產(chǎn)成本。
[0009]上述技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型具有如下有益效果:本實(shí)用新型所述的熱電偶隔離式安全柵，結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本低，溫度特性好、響應(yīng)快、低功耗、隔離效果好且可靠性尚°
【附圖說明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型所述熱電偶隔離式安全柵的電路原理框圖；
[0011]圖2為本實(shí)用新型所述熱電偶隔離式安全柵的電源電路的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型。
[0013]如圖1所示的熱電偶隔離式安全柵，包括電源電路、防爆處理模塊、濾波放大模塊、信號采集模塊、中央處理器、信號隔離模塊、電阻電容積分電路、電壓電流轉(zhuǎn)換模塊、輸出電路；所述電源電路的輸出端分別連接防爆處理模塊、中央處理器和信號隔離模塊的輸入端；所述防爆處理模塊的輸出端連接濾波放大模塊的輸入端；所述濾波放大模塊的輸出端連接信號采集模塊的輸入端；所述信號采集模塊的輸出端連接中央處理器的輸入端；所述中央處理器的輸出端連接信號隔離模塊的輸入端；所述信號隔離模塊的輸出端連接電阻電容積分電路的輸入端；所述電阻電容積分電路的輸出端連接電壓電流轉(zhuǎn)換模塊的輸入端；所述電壓電流轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接輸出電路。
[0014]如圖2所示，電源電路為安全柵供電，由電源輸入部、變壓器和電源輸出部，所述的電源輸出部包括5V電壓輸出、3.3V電壓輸出和其它電壓輸出，輸出恒定電壓供給集成電路及各個(gè)模塊。信號隔離模塊可以采用光耦隔離器或磁耦數(shù)字隔離器，本實(shí)施例信號隔離模塊采用ADUM7643四通道磁耦數(shù)字隔離器，其體積小，穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性好。中央處理器采用ARM Cortex M7處理器，其擁有業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的高性能和靈活的系統(tǒng)接口，采用了低能耗處理器設(shè)計(jì)，可以處理大量的數(shù)據(jù)，比常用的單片機(jī)方案運(yùn)算速度高，并且集成了內(nèi)部電源復(fù)位和掉電檢測及多種外設(shè)的功能。
[0015]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種熱電偶隔離式安全柵，其特征在于:包括電源電路、防爆處理模塊、濾波放大模塊、信號采集模塊、中央處理器、信號隔離模塊、電阻電容積分電路、電壓電流轉(zhuǎn)換模塊、輸出電路；所述電源電路的輸出端分別連接防爆處理模塊、中央處理器和信號隔離模塊的輸入端；所述防爆處理模塊的輸出端連接濾波放大模塊的輸入端；所述濾波放大模塊的輸出端連接信號采集模塊的輸入端；所述信號采集模塊的輸出端連接中央處理器的輸入端；所述中央處理器的輸出端連接信號隔離模塊的輸入端；所述信號隔離模塊的輸出端連接電阻電容積分電路的輸入端；所述電阻電容積分電路的輸出端連接電壓電流轉(zhuǎn)換模塊的輸入端；所述電壓電流轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接輸出電路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電偶隔離式安全柵，其特征在于:所述的電源電路包括電源輸入部、變壓器和電源輸出部。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱電偶隔離式安全柵，其特征在于:所述信號隔離模塊采用光耦隔離器或磁耦數(shù)字隔離器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電偶隔離式安全柵，其特征在于:所述中央處理器為ARMCortex M7 或 STM32 處理器。
【專利摘要】一種熱電偶隔離式安全柵，包括電源電路、防爆處理模塊、濾波放大模塊、信號采集模塊、中央處理器、信號隔離模塊、電阻電容積分電路、電壓電流轉(zhuǎn)換模塊、輸出電路。本實(shí)用新型所述的熱電偶隔離式安全柵，結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本低，溫度特性好，響應(yīng)快，低功耗，隔離效果好且可靠性高。
【IPC分類】G05B19/042
【公開號】CN204925702
【申請?zhí)枴緾N201520491386
【發(fā)明人】周虎, 王德芳
【申請人】蘇州倍加福防爆電氣有限公司
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年7月9日