一種用于易燃易爆場所電子設(shè)備的本安型鍵盤電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及應(yīng)用于易燃易爆場所電子設(shè)備的本安型鍵盤電路設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)采用了數(shù)據(jù)紅外隔離+電源磁隔離+安全柵的技術(shù)，通過紅外編碼電路、紅外解碼電路、隔離電源以及安全柵的共同作用，達(dá)到在易燃易爆場所電子設(shè)備的鍵盤本質(zhì)安全上的防爆效果。本設(shè)計(jì)主要由隔離電源、安全柵、鍵盤陣列、編碼電路、紅外發(fā)射電路、紅外接收電路、解碼電路、電子開關(guān)電路組成。本發(fā)明提供的這種設(shè)計(jì)，具有可靠性高、性能穩(wěn)定、加工制造成本低廉等的優(yōu)點(diǎn)，可以從根本上解決電子設(shè)備在易燃易爆場所中輸入輸出的本質(zhì)安全問題。
【專利說明】—種用于易燃易爆場所電子設(shè)備的本安型鍵盤電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于安全生產(chǎn)保障設(shè)備領(lǐng)域。特別涉及易燃易爆場所的具有人機(jī)交互鍵盤的電子設(shè)備設(shè)計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)的進(jìn)步，科技的發(fā)展，應(yīng)用于易燃易爆等危險(xiǎn)場所的電子設(shè)備越來越多，這些設(shè)備的智能化水平也越來越高，因此在很多情況下需要在危險(xiǎn)區(qū)通過鍵盤來操控這些電子設(shè)備，由于工作環(huán)境的特殊要求，假如鍵盤電路設(shè)計(jì)不當(dāng)，使得在故障狀態(tài)下發(fā)生打火、過熱的情況，就會(huì)造成潛在的危險(xiǎn)隱患。
[0003]因此，針對(duì)易燃易爆等危險(xiǎn)場所的電子設(shè)備存在的以上問題，開發(fā)一種安全、可靠、便捷的鍵盤輸入輸出裝置，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種應(yīng)用于易燃易爆等危險(xiǎn)場所的電子設(shè)備鍵盤的電路設(shè)計(jì)。應(yīng)用該電路的鍵盤可以在危險(xiǎn)區(qū)域直接使用，避免為了使用鍵盤而在隔爆艙壁增加鍵盤導(dǎo)桿的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，并減輕了重量和設(shè)計(jì)難度。
[0005]本發(fā)明提出一種應(yīng)用于易燃易爆等危險(xiǎn)場所的電子設(shè)備的鍵盤電路設(shè)計(jì)，其特征在于，該電路主要由隔離電源、安全柵、按鍵陣列、編碼電路、紅外發(fā)射電路、紅外接收電路、解碼電路、電子開關(guān)電路組成；其中，按鍵陣列、編碼電路、紅外發(fā)射電路、隔離電源的二次側(cè)端以及相應(yīng)的安全柵作為本安電路部分，其余部分作為非本安電路。隔離電源的二次側(cè)經(jīng)過相應(yīng)隔離柵與按鍵陣列、編碼電路、紅外發(fā)射電路相連；系統(tǒng)電源經(jīng)過相應(yīng)的隔離柵與隔離電源的一次側(cè)相連；按鍵陣列的輸出與編碼電路相連；編碼電路的輸出與紅外發(fā)射電路相連；紅外接受電路接收發(fā)射電路發(fā)出的紅外光，其輸出與解碼電路相連；解碼電路的輸出與電子開關(guān)控制端相連；電子開關(guān)的輸出與系統(tǒng)的應(yīng)用電路相連。
[0006]本發(fā)明所述的隔離電源用于產(chǎn)生隔離的安全電壓，供本安端電路使用。
[0007]本發(fā)明所述的安全柵，用于當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路等故障時(shí)，限制本安電路的釋放能量，保證系統(tǒng)本質(zhì)安全。
[0008]本發(fā)明所述的鍵盤陣列，是人與電子設(shè)備交互的輸入設(shè)備。
[0009]本發(fā)明所述的編碼電路，將鍵盤的輸入按照一定規(guī)則編制成數(shù)字信號(hào)，并調(diào)制到載波上。
[0010]本發(fā)明所述的紅外發(fā)射電路，將調(diào)制的數(shù)字信號(hào)通過紅外的方式發(fā)射出去。
[0011]本發(fā)明所述的紅外接收電路，將接收到的紅外信號(hào)進(jìn)行濾波、放大、解調(diào)，恢復(fù)原始數(shù)據(jù)；
[0012]本發(fā)明所述的解碼電路，將數(shù)字信號(hào)翻譯為對(duì)應(yīng)的鍵盤動(dòng)作，并控制相應(yīng)的電子開關(guān)使能端；
[0013]本發(fā)明所述的電子開關(guān)接收到使能信號(hào)，從而控制相對(duì)應(yīng)的電子開關(guān)的通斷，從而控制相應(yīng)的實(shí)際應(yīng)用電路。
[0014]本發(fā)明具有以下特點(diǎn)及有益效果:
[0015]本發(fā)明電路適用于易燃易爆場所的具有輸入鍵盤的電子設(shè)備設(shè)計(jì)，在電源上采用了磁隔離的技術(shù)，在數(shù)據(jù)傳輸上采用了紅外隔離的技術(shù)，并結(jié)合了安全柵技術(shù)，使得該電路形式簡單、響應(yīng)速度快、安全可靠性高、適用范圍廣，在此基礎(chǔ)上，可以使得現(xiàn)場設(shè)備體積減小、重量減輕，并給整機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來方便。此電路可擴(kuò)展性強(qiáng)，若稍加改動(dòng)，如將本安端的供電改為外接本安電源，則可以變成近距離紅外遙控本安鍵盤的電路方案。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的本安型鍵盤電路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明提出的鍵盤電路設(shè)計(jì)，適用于易燃易爆危險(xiǎn)場所電子設(shè)備的制造，可以提高產(chǎn)品的安全性和降低成本，結(jié)合附圖1及實(shí)施例詳細(xì)說明如下:
[0018]本發(fā)明所述的鍵盤電路如圖1所示，該電路主要由隔離電源1、安全柵2、按鍵陣列
3、編碼電路4、紅外發(fā)射電路5、紅外接收電路6、解碼電路7、電子開關(guān)8組成；其中，隔離電源I的二次側(cè)、二次側(cè)的安全柵2、按鍵陣列3、編碼電路4、紅外發(fā)射電路5共同組成了本質(zhì)安全電路，通常放在危險(xiǎn)區(qū)，對(duì)于現(xiàn)場手持設(shè)備，可能就是放在隔爆艙外；隔離電源的一次側(cè)1、一次側(cè)的安全柵2、紅外接收電路6、解碼電路7、電子開關(guān)8這幾部分的電路通常放在安全區(qū)，對(duì)于現(xiàn)場手持設(shè)備，可能就是放在隔爆艙內(nèi)。隔離電源I的一次側(cè)由安全區(qū)內(nèi)的電源供電，在二次側(cè)產(chǎn)生隔離電壓，供本安電路適用。按鍵陣列3的輸出與編碼電路4的輸入相連，紅外發(fā)射電路5的輸入與編碼電路4的輸出相連；紅外接收電路6與紅外發(fā)射電路5是通過紅外光通信；解碼電路7的輸入與紅外接收電路6的輸出相連；電子開關(guān)8的輸入與解碼電路7的輸出相連。
[0019]本發(fā)明的各部件的功能及【具體實(shí)施方式】分別說明如下:
[0020]本發(fā)明所述的隔離電源1，采用磁隔離方式，由一次側(cè)的電壓驅(qū)動(dòng)，產(chǎn)生供本安電路使用的二次側(cè)電壓。該電源可以采用變壓器或者隔離芯片，如Adum5000芯片。
[0021]本發(fā)明所述的安全柵2分為兩部分，一部分位于隔離電源一次側(cè)，一部分位于隔離電源二次側(cè)。其基本作用是通過限制電流和電壓，使得在異常狀況，如短路的狀態(tài)下，本安電路部分釋放出的能量在安全可控范圍內(nèi)。安全柵可以采用熔斷器、電阻、瞬變電壓抑制二極管、穩(wěn)壓管等元件中的一種或者幾種串并聯(lián)使用。一種典型應(yīng)用方案是，一次側(cè)的安全柵采用在電源端串接一個(gè)熔斷器；二次側(cè)的安全柵采用在電源端串接限流電阻和并接瞬變電壓抑制二極管。
[0022]本發(fā)明所述的按鍵陣列3是現(xiàn)場設(shè)備與人交互的設(shè)備，可采用常規(guī)按鍵，如輕觸按鍵、薄膜按鍵等。
[0023]本發(fā)明所述的編碼電路4對(duì)按鍵陣列的輸入進(jìn)行數(shù)字編碼，并調(diào)制到載波上。該部分電路通常選用供電電壓低(不超過5V)、工作電流小(僅為幾個(gè)mA)的芯片，從而滿足本安電路的要求并延長設(shè)備待機(jī)時(shí)間?？梢赃x用集成的紅外編碼芯片，如TC9148或PT2262
坐寸ο[0024]本發(fā)明所述的紅外發(fā)射電路5將編碼后的數(shù)字通過紅外光發(fā)射出去。一種可實(shí)現(xiàn)的方案是采用三級(jí)管、電阻、紅外發(fā)光管的組合。
[0025]本發(fā)明所述的紅外接收電路6將接收到的紅外信號(hào)進(jìn)行濾波、放大、解調(diào)，恢復(fù)原始數(shù)據(jù)。可采用集成的紅外接收管，如HS0038B。
[0026]本發(fā)明所述的解碼電路7將數(shù)字信號(hào)翻譯為對(duì)應(yīng)的鍵盤動(dòng)作，并控制相對(duì)應(yīng)的電子開關(guān)使能端。該部分的電路可以采用CPU，也可以用集成芯片如TC9150等。
[0027]本發(fā)明所述的電子開關(guān)電路8接收到使能信號(hào)后，通斷相應(yīng)的某路開關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)鍵盤控制應(yīng)用電路。該部分電路可以采用繼電器，也可以采用集成的雙向模擬開關(guān)芯片，如 CD4066 等。
[0028]本發(fā)明的工作原理為:鍵盤陣列3在被按動(dòng)某鍵時(shí)，編碼電路4檢測到鍵盤變化，并將該變化進(jìn)行數(shù)字化，并調(diào)制到一定頻率的載波上，通過紅外發(fā)射電路5發(fā)射出去；紅外接收電路6接收到信號(hào)后，經(jīng)過濾波、放大、解調(diào)，將數(shù)字化的信號(hào)發(fā)送到解碼電路7中，解碼電路7對(duì)收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行翻譯，從而確定是哪個(gè)按鍵的動(dòng)作，并驅(qū)動(dòng)該按鍵對(duì)應(yīng)的一路電子開關(guān)的使能端，電子開關(guān)8在接到驅(qū)動(dòng)某一路開關(guān)使能端的信號(hào)后，控制該路電子開關(guān)的通斷，從而實(shí)現(xiàn)了鍵盤陣列3對(duì)應(yīng)用電路的控制。電源采用了隔離電源1，并且在隔離電源I的一次側(cè)和二次側(cè)都增加了安全柵2，故假如當(dāng)設(shè)備發(fā)生短路等故障時(shí)，可以確保本安電路部分的電壓、電流不會(huì)超過防爆要求的限值，從而保證了本安電路部分的安全。而該鍵盤的數(shù)據(jù)傳輸采用了紅外隔離的方式，在物理上隔離了本安電路和非本安電路之間的影響，確保了本質(zhì)安全電路的安全。
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)用于易燃易爆危險(xiǎn)場所電子設(shè)備的鍵盤的本安電路設(shè)計(jì)，其特征在于，該電路主要由隔離電源、安全柵、按鍵陣列、編碼電路、紅外發(fā)射電路、紅外接收電路、解碼電路、電子開關(guān)電路組成；其中，按鍵陣列、編碼電路、紅外發(fā)射電路、隔離電源的二次側(cè)端以及相應(yīng)的安全柵作為本安電路部分，其余部分作為非本安電路。隔離電源的二次側(cè)經(jīng)過相應(yīng)隔離柵與按鍵陣列、編碼電路、紅外發(fā)射電路相連；系統(tǒng)電源經(jīng)過相應(yīng)的隔離柵與隔離電源的一次側(cè)相連；按鍵陣列的輸出與編碼電路相連；編碼電路的輸出與紅外發(fā)射電路相連；紅外接收電路接收發(fā)射電路發(fā)出的紅外光，其輸出與解碼電路相連；解碼電路的輸出與電子開關(guān)控制端相連；電子開關(guān)的輸出與系統(tǒng)的應(yīng)用電路相連。
2.如權(quán)利要求1所述本安鍵盤電路，其特征在于，在數(shù)據(jù)傳輸方面，采用了數(shù)據(jù)紅外隔離技術(shù)，把對(duì)鍵盤的操作轉(zhuǎn)化為對(duì)電子開關(guān)的操作；在電源方面采用電源磁隔離+安全柵的技術(shù)。這些技術(shù)共同保證了本安電路部分的防爆安全性能。
【文檔編號(hào)】G06F3/02GK103927020SQ201310740107
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】魏利軍, 王剛, 韓毅, 李戰(zhàn)麗, 楊裕云, 吳宗之, 方來華 申請(qǐng)人:北京中安科創(chuàng)科技發(fā)展有限公司