CN102022584A - 本质安全型阀位反馈模块 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种本质安全型阀位反馈模块，包括接插件、电感线圈、非门电路、稳压电源、RC滤波器、变送器、功率放大器、过压保护电路、接线端子，接插件通过电感线圈依次与非门电路、RC滤波器，变送器、功率放大器、过压保护电路、接线端子连接，RC滤波器与非门电路连接形成一个环路电路，接线端子输出二线制4-20mA信号。本发明的有益效果是：放大了输入信号电压，很好的抑制高频干扰信号，提高了整机电路的抗干扰性；将电容释放的能量密封，不至于释放外部而引起爆炸。
Description
技术领域
本发明涉及一种与智能本质安全型西门子电气阀门定位器和国产智能本质安全型电气阀门定位器配套使用的本质安全型阀位反馈模块。
技术背景
随着我国工业自动化水平的不断提高，智能化技术以及智能化仪表突飞猛进的发展，仪器仪表技术要求人性化安全化水平的不断提高。传统的非本质安全型电气阀门定位器不能与国际先进的自动化仪表技术接轨，也不能满足国内市场的需求；传统的电气阀门定位器所配非本质安全型阀位反馈模块，完全不能与先进的智能本质安全型阀门电气定位器配套使用，与智能本质安全型电气阀门定位器配套使用的进口本质安全型反馈模块成本昂贵，进货周期很长，远远不能满足国内市场低成本高质量高近度的需求。迫切需开发一种高质量低成本的与智能本质安全型电气阀门定位器配套使用的本质安全型反馈模块。
发明内容
签于现有技术存在的问题，本发明提供了一种与智能本质安全型阀门电气定位器配套使用的本质安全型阀位反馈模块。能将阀门执行机构的机械位置线性的转换成模拟DC4-20mA信号。以便于上位机（DCS、PLC）迅访显示。
本发明为实现上述目的，所采取的技术方案是：一种本质安全型阀位反馈模块，其特征在于：包括接插件、电感线圈、非门电路、稳压电源、RC滤波器、变送器、功率放大器、过压保护电路、接线端子，所述接插件通过电感线圈依次与非门电路、RC滤波器，变送器、功率放大器、过压保护电路、接线端子连接，所述RC滤波器与非门电路连接形成一个环路电路，接线端子输出二线制4-20mA信号。
本发明的有益效果是：本发明的电路的输入端选择了锰锌铁氧体制作的电感线圈T1，即放大了输入信号电压，又使有用的低频信号波形完全不失真很好的通过，还能很好的抑制高频干扰信号，提高了整机电路的抗干扰性；线圈所用的电线采用了高温镀银线，提高了耐高温性，达到了本质安全标准；本发明电路输出端的运算放大器U2选择了高可靠性、高集成化的4-20mA模拟变送器，不仅提高了电路可靠性、稳定性、线性度，而且电路结构紧凑、体积小，温度范围宽，可达到-30℃- 85℃，本发明电路，三极管V1 发射集电阻R9选择了可恢复性保险丝，既保护了三极管以及与其相关的电路，又提高了整机的负载效益。本发明电路，过压保护电路选择了瞬态电压抑制器V3，即可限制浪涌电压，又钳位供电电压在安全值之内，达到本质安全标准。本模块电路，为了限制精密稳压电源VCC的稳压值，采用两端并联的齐纳稳压二极管V4、V5，因为VCC并联的滤波胆电解电容C4其电容值已超出《本质安全》标准所规定的电容值。本质安全电路要求限制电路中电感电容的能量，在C4两端并联两个齐纳稳压二极管V4、V5，既钳位电源电压值在安全值之内。还限制了浪涌电压，又可使电容值满足电路技术参数的需求；达到本质安全标准。本模块电路，RC滤波器，为了限制电路中电容的能量，将RC滤波电路用环氧树脂胶制成浇封电路，这样电容值即可满足电路技术参数的需求，又可达到本质安全标准。即R6、R7、R8、C1、C2组成的电路用环氧树脂胶或浇封化合物浇封，因为本安电路的要求限制电感、电容的能量，在不降低电感值、电容值的情况下，电容电路要求制成浇封电路，其目的是：将电容释放的能量密封，不至于释放外部而引起爆炸。
附图说明
图1为本发明的电路连接框图。
图2为本发明的电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，本质安全型阀位反馈模块，包括接插件、电感线圈、非非门电路、稳压电源RC滤波器、变送器、功率放大器、过压保护电路、接线端子，接插件通过电感线圈依次与非门电路、RC滤波器，变送器、功率放大器、过压保护电路、接线端子连接，RC滤波器与非门电路连接形成一个环路电路，接线端子输出二线制4-20mA信号。
如图2所示，从外接的智能型阀门定位器传送来的1KHZ方波信号；经接插件输入到本安模块的电感线圈；经电感线圈隔离放大；输入给非非门电路，非门电路的供电电压是从4-20mA变送器输出的直流稳定电压，非门电路将方波信号整形放大输出给RC滤波器，RC滤波器将数字方波信号线性转换成模拟信号，输入给4-20mA变送器；4-20mA变送器输出一个与输入的方波信号成比例成线性的模拟电压，该电压经功率放大器放大后；再经过压保护电路、接线端子；输出两线制4-20mA模拟信号。外接DC24V电源经接线端子供给反馈模块。
用连接线一端接入《本质安全型》智能阀门电气定位器，另一端接模块的接插件X1；反馈模块的接线端子X2接外部电源DC24V，电压范围12-30V，然后反馈模块X2端子输出随阀门位置变化而变化的模拟二线制4-20mA信号，该信号输送给DCS系统，系统进行讯访检测。在《本质安全型》智能阀门电气定位器输入4mA信号时，反馈模块随之也输出4mA信号，若输出不为准确4mA信号，调节可变电阻R4，即可。在智能型阀门电气定位器输入20mA信号时，反馈模块随之也输出20mA信号，若输出不为准确20mA信号，调节可变电阻R8，即可。该模块是将阀门位置线性的成比例的转换成两线制4-20mA模拟信号。
接插件X1的选择使该模块。既可以和西门子本质安全型智能型电气阀门定位器配套，也可以和国产化本质安全型智能电气阀门定位器配套使用。
输入回路所用的电感线圈T1，既可以放大输入信号电压，又使有用的低频信号波形完全不失真的很好的通过，又能很好的抑制高频干扰信号的通过。其电感值为4mH，为本质安全值。
运算放大器U2，选择了4-20mA模拟变送器，不仅提高了电路可靠性、稳定性、线性度，而且电路结构紧凑、体积小。还提供+5V精密稳压电源，可给外部电路（前置放大器）单独供电，从而简化了外部电路的设计。
三极管V1的集电极电阻R9选择了可恢复性保险丝，既保护了三极管以及与其相关的电路，又提高了整机的负载效益。
模拟滤波器U3，该器件为模拟信号滤波器，使线路中的高频干扰信号以及电磁波干扰能很好的抑制，有用的的信号能很好的通过，提高了电路抗干扰性。
过压保护电路选择了二极管（瞬态电压抑制器）V3，即可限制浪涌电压，又钳位供电电压在安全值之内，电阻R2、电阻R3、电阻R10采用了晶圆电阻，不仅功率高、温度范围宽，散热性能好，耐冲击，而且浪涌等级高，可以达到本质安全的标准。
精密稳压电源VCC两端并联的齐纳稳压二极管V4、齐纳稳压二极管V5，因为VCC并联的滤波胆电解电容C4其电容值已超出《本质安全》标准所规定的电容值。本质安全电路要求限制电路中电感电容的能量，在电容C4两端并联两个齐纳稳压二极管V4、齐纳稳压二极管V5，钳位电源电压在安全值之内。限制了浪涌电压，这样既可使电容值满足电路技术参数的需求；又达到本质安全标准。
电阻R6、电阻R7、电容C1、电容C2组成RC滤波器，为了限制电路中电容的能量，将RC滤波电路用环氧树脂胶浇封在一起。这样电容值即可满足电路技术参数的需求，又可达到本质安全标准。即R6、R7、R8、C1、C2组成的电路用环氧树脂胶或浇封化合物浇封，因为本安电路的要求限制电感、电容的能量，在不降低电感值、电容值的情况下，电容电路要求制成浇封电路，其目的是：将电容释放的能量密封，不至于释放外部而引起爆炸。
Claims (3)
1.一种本质安全型阀位反馈模块，其特征在于：包括接插件、电感线圈、非门电路、稳压电源、RC滤波器、变送器、功率放大器、过压保护电路、接线端子，所述接插件通过电感线圈依次与非门电路、RC滤波器，变送器、功率放大器、过压保护电路、接线端子连接，所述RC滤波器与非门电路连接形成一个环路电路，接线端子输出二线制4-20mA信号。
2.根据权利要求1所述的本质安全型阀位反馈模块，其特征在于：所述反馈模块的电路连接为：接插件X的3管脚、4管脚分别与共模滤波器T2的1脚、2脚连接，共摸滤波器T2的3脚接电容C10的一端，电容C10的另一端与电感线圈T1的初级连接，共摸滤波器T2的4脚与感线圈T1初级的另一端连接，电感线圈的次级与电阻R2并联，电阻R2一端与非门电路D1的管脚1连接，另一端与非门电路D1的管脚4连接，同时管脚4与电容C11、电容C12相连接，电容C12的另一端与非门电路D1的管脚7、管脚5连接并接地，非门电路D1管脚2、管脚3连接，非门电路管脚4接VCC；电容C11的另一管脚与非门电路的管脚9、管脚11、管脚13、二极管V4的正极、电阻R10的一端相连接，二极管V4的负极、电阻R10另一端与VCC相连接；非门电路D1管脚10、管脚12、管脚8相连接并接电阻R6一端，电阻R6另一端与电容C2、电阻R7的一端相接，电阻R7另一端接电阻R5、电容C1的一端，电容C1与电容C2相连并接地，电阻R5另一端接可变电阻R8的3脚，可变电阻R8的2脚、1脚相接并接电阻R3的一端及运算放大器U2的管脚2，电阻R3另一端接可变电阻R4的3脚，可变电阻R4的2脚、1脚接电容C20、电容C4、电容C6、稳压二极管V4、 V5的负极和VCC，电容C20、电容C4、电容C6、稳压二极管V4、 V5的正极相接并接地；运算放大器U2的管脚1接VCC，管脚3接地，管脚8通过电容C5接地，运算放大器U2的管脚7接三极管V1的集电极，运算放大器U2管脚6接三极管V1的基极，运算放大器U2管脚5接三极管V1的发射极，运算放大器U2管脚4接二极管V3正极，电容C7的一端，三极管V1的集电极通过可恢复性保险丝R9接二极管V2的负极、二极管V3的负极，二极管V2的正极接电容C7的另一端，电容C7并接模拟滤波器U3的输入端1、2管脚，模拟滤波器U3的输出端3、4管脚分别接磁珠L1、磁珠L2的一端，磁珠L1、L2的另一端接端子X2的61口、62口。
3.根据权利要求2所述的本质安全型阀位反馈模块，其特征在于：所述电阻R6、电阻R7、R5电容C1、电容C2组成RC滤波器，为了限制电路中电容的能量，将RC滤波电路用环氧树脂胶浇封在一起。
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