本實(shí)用新型屬于工業(yè)控制設(shè)備，涉及安全柵，尤其涉及一種RS485半雙工輸入RS232全雙工輸出隔離柵。

背景技術(shù)：

安全柵是保證過程控制系統(tǒng)具有安全火花防爆性能的關(guān)鍵儀表，它必須安裝在控制室內(nèi)，作為控制室儀表及裝置與現(xiàn)場(chǎng)儀表的關(guān)聯(lián)設(shè)備，它一方面起信號(hào)傳輸?shù)淖饔?；另一方面它還用于限制流入危險(xiǎn)場(chǎng)所的能量。本安回路的安全接口，它能在安全區(qū)(非本質(zhì)安全)和危險(xiǎn)區(qū)(本質(zhì)安全)之間雙向傳遞電信號(hào)，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。一般安全柵有齊納式和隔離式，廣泛應(yīng)用于石油石化自動(dòng)化發(fā)電等場(chǎng)合。

安全柵主要有齊納式安全柵和隔離式安全柵兩大類。齊納式安全柵的核心元件為齊納二極管，限流電阻及快速熔斷絲。隔離式安全柵不但有限能的功能，還有隔離功能，它主要由回路限能單元，信號(hào)和電源隔離單元、信號(hào)處理單元組成。安全柵的主要功能為限流限壓，保證現(xiàn)場(chǎng)儀表可得到的能量在安全范圍內(nèi)。

目前，對(duì)于危險(xiǎn)區(qū)的RS485半雙工輸入信號(hào)和安全區(qū)的RS232全雙工輸出信號(hào)的隔離，還沒有合適的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種RS485半雙工輸入RS232全雙工輸出隔離柵，接收來自危險(xiǎn)區(qū)的RS485半雙工差分信號(hào)，隔離傳輸?shù)桨踩珎?cè)RS232全雙工差分輸出，同時(shí)可以為危險(xiǎn)區(qū)設(shè)備提供一路本安配電輸出。本產(chǎn)品需要獨(dú)立供電，電源、輸入和輸出三者隔離。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案：

一種RS485半雙工輸入RS232全雙工輸出隔離柵，包括電源電路和信號(hào)處理電路；

電源電路包括線性穩(wěn)壓電源電路、NCP1030高壓開關(guān)穩(wěn)壓器電路、ECP19隔離變壓器、第一路5V隔離電源輸出電路、第二路5V隔離電源輸出電路以及24V本安配電輸出電路；24V電源輸入經(jīng)過線性穩(wěn)壓電源電路和NCP1030高壓開關(guān)穩(wěn)壓器電路連接ECP19隔離變壓器的1-2繞 組，ECP19隔離變壓器的5-6繞組連接第一路5V隔離電源輸出電路，ECP19隔離變壓器的7-8繞組連接第二路5V隔離電源輸出電路，第一路5V隔離電源輸出電路和第二路5V隔離電源輸出電路分別為RS485和RS232供電，ECP19隔離變壓器的11-12繞組連接24V本安配電輸出電路；

信號(hào)處理電路包括本安防爆電路、RS485輸入電路、光耦隔離電路、發(fā)送接收指示燈電路以及RS232輸出電路；RS485半雙工本安輸入經(jīng)過本安防爆電路和RS485輸入電路連接光耦隔離電路的RS485端，光耦隔離電路的RS232端連接發(fā)送接收指示燈電路，并通過RS232輸出電路連接RS232輸出端。

本實(shí)用新型實(shí)施的優(yōu)點(diǎn)：

采用本實(shí)用新型，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)RS485信號(hào)能夠有效的從危險(xiǎn)區(qū)傳輸經(jīng)過轉(zhuǎn)換成RS232信號(hào)到安全區(qū)，能有效的防止信號(hào)傳輸因?yàn)閻毫拥墓I(yè)環(huán)境發(fā)生爆炸，從而保證了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的安全。

本實(shí)用新型通過了防爆認(rèn)證。防爆認(rèn)證如下：

國(guó)家防爆電氣質(zhì)量檢驗(yàn)監(jiān)督中心(CQST)

防爆標(biāo)志：【Ex ia Ga】IIC

認(rèn)證參數(shù)：(9，10端子間)

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實(shí)用新型的外殼主視圖。

圖2是本實(shí)用新型的外殼俯視圖。

圖3是本實(shí)用新型的接線圖。

圖4是本實(shí)用新型的電源電路原理圖。

圖5是本實(shí)用新型的信號(hào)處理電路原理圖。

圖6是本實(shí)用新型的變壓器總裝圖。

圖7是本實(shí)用新型的變壓器繞組圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

圖1和圖2示出了本實(shí)用新型的外殼。外殼左下部分的部位能使本實(shí)用新型掛接在滑軌上。本實(shí)用新型的接線部分有電源輸入、電源輸出、信號(hào)輸入與信號(hào)輸出線。

圖3示出了本實(shí)用新型詳細(xì)的接線圖。如圖3所示，本實(shí)用新型具有端子3、4、5、6、7、9、10、11、12。其中，端子3和端子4是24V電源輸入端口，端子9和端子10是給外部設(shè)備配電的輸出端口，端子11和端子12是RS485半雙工輸入端口，端子11是RS485的A，端子12是RS485的B，端子5、6、7是RS232的全雙工輸出端口，端子5為RS232的TXD，端子6為RS232的RXD，端子7為RS232的GND。

本實(shí)用新型的技術(shù)參數(shù)如下：

供電電壓：18-35V DC

通道數(shù)：一路輸入，一路輸出

輸入：RS485半雙工

輸出：RS232全雙工

配電；24V(其他電壓訂貨時(shí)說明)

傳輸波特率：≦56kbps(受限于RS23波特率)

傳輸距離：≦1km(RS485端)

≦30m(RS232端)

絕緣電阻：≧100MΩ

絕緣強(qiáng)度：≧2500V AC/1min

電磁兼容性：符合GBT18268

安裝設(shè)備所處的區(qū)域：安裝在安全場(chǎng)所，可與具有ⅡA，ⅡB，ⅡC危險(xiǎn)氣體T4-T6溫度組別的0區(qū)，1區(qū)，2區(qū)危險(xiǎn)場(chǎng)所本安儀表相連。

工作溫度：-20℃-60℃

本實(shí)用新型的電路部分主要包括電源電路和信號(hào)處理電路，以下分別進(jìn)行說明：

圖4示出了本實(shí)用新型的電源電路。如圖4所示，包括線性穩(wěn)壓電源電路101、NCP1030高壓開關(guān)穩(wěn)壓器電路102、ECP19隔離變壓器103、第一路5V隔離電源輸出電路104、第二路5V隔離電源輸出電路105以及24V本安配電輸出電路106。24V電源輸入經(jīng)過Q1串聯(lián)型線性穩(wěn)壓電源電路101和NCP1030高壓開關(guān)穩(wěn)壓器電路102連接ECP19隔離變壓器103的1-2繞組，ECP19隔離變壓器103的5-6繞組連接第一路5V隔離電源輸出電路104，ECP19隔離變壓器103的7-8繞組連接第二路5V隔離電源輸出電路105，ECP19隔離變壓器103的11-12繞組連接24V本安配電輸出電路106。

單路24V電源通過ECP19隔離變壓器103分出3路獨(dú)立的電源輸出，圖4中ECP19隔離變壓器103的5-6繞組、7-8繞組兩路提供給了兩路獨(dú)立的電源，分別給RS485和RS232供電，繞組11-12這部分給了獨(dú)立的配電輸出，保證了外部的配電也是經(jīng)過隔離的電源。經(jīng)過了隔離之后，危險(xiǎn)區(qū)和安全區(qū)電源系統(tǒng)互相獨(dú)立，隔離的安全性能大大的提高。

ECP19隔離變壓器103的絕緣電壓為2500V，即本產(chǎn)品輸入輸出兩端加上2500V電壓也不會(huì)損壞。

圖5示出了本實(shí)用新型的信號(hào)處理電路。如圖5所示，包括本安防爆電路201、RS485輸入電路202、光耦隔離電路203、發(fā)送接收指示燈電路204以及RS232輸出電路205。RS485半雙工本安輸入經(jīng)過本安防爆電路201和RS485輸入電路202連接光耦隔離電路203的RS485端，光耦隔離電路203的RS232端連接發(fā)送接收指示燈電路204，并通 過RS232輸出電路205連接RS232輸出端。

信號(hào)通過RS485半雙工本安輸入，經(jīng)過兩個(gè)10R的電阻限流防浪涌，然后通過六個(gè)穩(wěn)壓二極管和電阻R28、R29構(gòu)成本安防爆電路，圖中5一共有6個(gè)失效點(diǎn)，將電壓鉗位。電阻R28、R29限制了危險(xiǎn)區(qū)的點(diǎn)火能量，具體的參數(shù)計(jì)算符合GB3836.1-2010和GB3836.4-2010。在輸入端還有兩個(gè)保險(xiǎn)使得系統(tǒng)更加安全可靠，即使器件全部因?yàn)橥饨缣厥猸h(huán)境損壞也能熔斷電路使得危險(xiǎn)信號(hào)不得流入到輸出端。在通信部分中運(yùn)用了非門74HC04，使得通信的驅(qū)動(dòng)能力大大增強(qiáng)，使得通信更加可靠，不會(huì)因?yàn)橥饨绺蓴_使得通信變得不穩(wěn)定。

圖6示出了電源電路中使用的隔離變壓器的總裝圖。如圖6所示，隔離變壓器由二次繞組301、絕緣層302、磁芯303、骨架304和一次繞組305構(gòu)成。二次繞組301為Φ0.2聚酯漆包線；絕緣層302為聚酯薄膜；磁芯303為鐵氧體；骨架304為聚酯；一次繞組305為Φ0.2聚酯漆包線。技術(shù)要求如下：1、層間絕緣：絕緣聚酯0.1×2層，絕緣電壓2500V；2、浸漆兩遍，烘干；3、一次繞組與二次繞組間做耐壓絕緣；4、一次繞組與磁芯間耐壓2500V，1min，50Hz；5、電氣氣隙：3mm，爬電距離：3mm。圖7示出了隔離變壓器的繞組圖。

以上所述，僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的技術(shù)人員在本實(shí)用新型公開的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。