CN109451635A - 一种二路dmx512信号电磁隔离保护器 - Google Patents
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Abstract
一种二路dmx512信号电磁隔离保护器；是由上J型体1、下J型体3、前端盖2和后端盖4组成壳体；壳体内装有电源板5和二路信号电磁隔离保护器电路板6；各路信号输出电路之间电气隔离，每路信号输入与输出电路间采用网络变压器传送信号，而电路之间电气隔离；每路信号输入与输出电路中，接收和驱动电路与信号输入6‑1和输出端口6‑2间装有保护电路；本发明的使用是装在照明效果控制系统的分控器与受控设备、灯具的信号电路之间，防止控制线路检修过程中工人操作不当以及灯具和控制线路故障等原因，致使分控器损坏，当故障原因解除时，系统能自动恢复正常工作。
Description
技术领域
本发明涉及一种dmx512信号电磁隔离保护器。
背景技术
目前照明效果控制系统中，信号传输是必不可少的环节，信号的特征是dmx512信号及脉宽定义码信号，与PWM信号有很大的差异，信号的失真度要求低，不能由PWM及调频等方式进行转换处理。
近年来，照明控制项目上使用了许多dmx512分控器，在使用过程中，由于控制线路安装不当、工人操作不当以及灯具和控制线路故障等原因，发生了分控器的元器件损坏故障，导致了照明设备无法受控，造成了多方面的损失。
纵观整个照明行业，分控器基本上都有发生信号隔离保护的问题，而常见的信号隔离放大器仅为单路信号研究，采用光电隔离，对于高速的低失真信号传输仍有不足，信号端口保护功能不能满足误接DC24V的电源接触不损坏元件的保护，也不便于对多路信号进行集中保护；为了减少后续项目易发生在分控器上的故障，减少维修、更换费用和精力，基于对分控故障原因的研究，有必要针对分控器研发一款信号电磁隔离保护器。
本项目所研发的信号电磁隔离保护器，采用电磁隔离，研究一种二路信号电磁隔离保护器。
本项目主要实现功能：
1、一种二路dmx512信号电磁隔离保护器，具有2路独立的通讯端口。
2、上述信号电磁隔离保护器，采用24V低压直流电源供电；在某一输出端口短接、误接24V电源时均不造成元器件损坏及影响其他端口使用。
3、上述信号电磁隔离保护器，电路采用电磁隔离，输出信号端口之间及与输入信号端口之间有DC1500V的抗电隔离能力，可防止感应电、多电源系统的电位差引起控制系统故障。
4、上述产品具有安装配件、联接件，方便安装使用。
本发明主要创新点：
1、一种二路信号电磁隔离保护器，电路采用电磁隔离。使用表面阳极氧化铝合金材质制造壳体，寿命长，散热率高，安装方便；具有2路独立的通讯端口。
2、上述信号电磁隔离保护器，采用24V低压直流电源供电，输出端口短接、误接24V电源均不能造成器件损坏以及影响其他回路的端口使用。
3、上述信号电磁隔离保护器，共用一个电源，输出信号端口之间及与输入信号端口之间、输出信号端口与电源线之间有DC1500V以上的抗电隔离能力。
发明内容
本发明的一种二路信号电磁隔离保护器原理是：由两个J型壳体组成壳体，端部用有进出接线端子孔的端盖封闭；壳体内装有电源板和二路信号电磁隔离保护器电路板；电源板为DC8~36V输入，DC5V输出；二路信号电磁隔离保护器电路板的二路信号输入端电路和二个输出电路的隔离电源的输入端共用DC5V电源供电，每个信号输出电路之间电气隔离，每路信号输入与输出电路之间用网络变压器传送信号，而电路之间电气隔离；每路信号输入与输出电路中，接收和驱动电路与信号联接端子间装有保护电路，各保护电路由PTC可复位熔断器和一个双向暂态电压抑制器、两个单向暂态电压抑制器组成，双向暂态电压抑制器跨接在信号正负之间，单向暂态电压抑制器分别接在信号正与信号地、信号负与信号地之间。
本发明的有益效果是，本发明的一种二路信号电磁隔离保护器，装在照明效果控制系统的分控器与受控设备的信号电路之间，防止控制线路安装不当、工人操作不当以及控制设备、受控设备和控制线路故障的一些原因，致使分控器元器件损坏，当故障原因解除时，系统能自动恢复正常工作。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现：
1. 一种二路dmx512信号电磁隔离保护器，是由上J型壳体1、下J型壳体3、前端盖2和后端盖4组成，壳体内装有电源板5和二路信号电磁隔离保护器电路板6；用A螺钉7将上J型壳体1、下J型壳体3 连接成一体，再用B螺钉7-1将前端盖2和后端盖4连接到上J型壳体1、下J型壳体3上，安装支架8 用F螺钉7-5固定在下J型壳体3上；电源板5用C螺钉7-2固定在上J型壳体1上，二路信号电磁隔离保护器电路板6用D螺钉7-3固定在下J型壳体3上；电源板5的电源输出端口5-4用导线联接至二路信号电磁隔离保护器电路板6的电源输入端口6-3；二路信号电磁隔离保护器电路板6的二路信号输入端电路和二个输出电路的隔离电源6-9的输入端共用DC5V供电，每个信号输出电路之间采用电气隔离，每路信号输入与输出电路之间采用网络变压器6-10传送信号，而电路之间电气隔离；每路信号输入与输出电路中，接收电路与信号输入端口6-1和驱动电路与信号输出端口6-2之间装有保护电路，保护电路由PTC可复位熔断器6-4和一个双向暂态电压抑制器6-5、第一单向暂态电压抑制器6-6和第二单向暂态电压抑制器6-7组成，双向暂态电压抑制器6-5跨接在第一信号极和第二信号极之间，第一单向暂态电压抑制器6-6跨接在第一信号极与信号地之间，第二单向暂态电压抑制器6-7跨接在第二信号极与信号地之间。
按项1所述的一种二路dmx512信号电磁隔离保护器，dmx512信号电路采用RJ454接口作为信号输入、输出端口，信号由输入向输出方向进行单向传送；信号输入端口6-1与信号输出端口6-2不导通，电气隔离电压大于DC1500V。
按项1所述的一种二路dmx512信号电磁隔离保护器，内置电源板5为8~36V输入；电源进线端装有反接保护二极管5-1和保险管5-2。
根据权利要求1所述的一种二路dmx512信号电磁隔离保护器，上J型壳体1上有卡簧安装孔1-1，用E螺钉7-4将卡簧片9固定在上J型壳体1的卡簧安装孔1-1上，使用安装卡簧片9来固定二路的dmx512分控器11，便于配套使用。
按项1所述的一种二路dmx512信号电磁隔离保护器，上J型壳体1上有连接片安装孔1-2；使用时将层叠连接片10的一端用G螺钉7-6固定在连接片安装孔1-2上，拆除第二个二路dmx512信号电磁隔离保护器的底部安装支架8，层叠连接片10的另一端用F螺钉7-5固定在第二个二路dmx512信号电磁隔离保护器的底部安装支架8的位置，达到多层安装节省空间的安装方式。
常见信号隔离传输的电路、装置的应用概述：
A、用于信号隔离传输的电路:包括变压器、电容、稳压管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关和开关管；主要是增加了PWM信号的抗电磁干扰能力，增加了系统的可靠性，同时信号可双向传输。
B、一种磁隔离驱动的脉宽调制与解调电路，包括脉宽调制电路、隔离变压器T1(9)和脉宽解调电路，所述脉宽调制电路通过隔离变压器T1(9)与所述脉宽解调电路连接，其特征在于，所述脉宽解调电路具体由NPN三极管Q1(1)、PNP三极管Q2(2)、PNP三极管Q3(3)、电阻R1(4)、电阻R2(5)、电阻R3(6)、电阻R4(7)、电阻R5(8)构成，所述隔离变压器T1(9)副边绕组的同名端、电阻R1(4)的一端、电阻R5(8)的一端相互连接，所述隔离变压器T1(9)副边绕组的异名端、电阻R2(5)的一端、NPN三极管Q1(1)的发射极均和电源地VC-连接，所述NPN三极管Q1(1)的基极、所述PNP三极管Q2(2)的集电极、电阻R1(4)的另一端、电阻R2(5)的另一端相互连接，所述NPN三极管Q1(1)的集电极、所述PNP三极管Q2(2)的基极、所述PNP三极管Q3(3)的集电极、所述电阻R4(7)的一端相互连接，所述PNP三极管Q3(3)的基极与所述电阻R5(8)的另一端连接，所述PNP三极管Q2(2)的发射极与电阻R3(6)的一端连接，所述电阻R3(6)的另一端、所述电阻R4(7)的另一端、所述PNP三极管Q3(3)的发射极均与电源VC+相连，所述PNP三极管Q2(2)的发射极与所述电阻R3(6)之间连接有PWM信号输出单元。
C、一种4~20mA信号隔离电路，其特征在于其包括窃电分流采样单元、小信号放大单元、核心处理单元和信号输出单元阵列；所述4~20mA信号为直流信号；所述窃电分流采样单元负责从源设备的4~20mA信号输出端窃取能量并实现稳压输出，并为整个隔离采集器的隔离前端电路供电，且能够将信号输入端多余的电流进行分流传输；所述窃电分流采样单元还负责对信号输入端的电流进行采样，其采样信号发送到小信号放大单元；所述的隔离前端电路指以隔离器件为分界点，隔离器件到源设备4~20mA信号输出端口之间的所有电路；所述源设备指发送承载数据的信号的设备；所述小信号放大单元负责对输入的小信号的采样电压进行放大，其放大后的信号发送到核心处理单元；所述核心处理单元其负责对小信号放大单元输出的模拟电压信号进行A/D转换，并对A/D转换所得的数字值进行相应数据处理，然后将数据处理得到的数字值转换成n路相应占空比的PWM信号，通过n7EC4PWM信号输出端口发送到信号输出单元阵列。
D、一种双向信号电磁隔离装置，其特征在于：包括第一电磁耦合器和第二电磁耦合器；所述第一电磁耦合器的磁发射元件分别与第一电源端和第一数据端(DATA1)串接，第一电磁耦合器的磁敏接收元件的数据输出端通过第一反向截止元件与第二数据端(DATA2)串接；所述第二电磁耦合器的磁发射元件分别与第二电源端和第二数据端(DATA2)串接；第二电磁耦合器的磁敏接收元件的数据输出端通过第二反向截止元件与第一数据端(DATA1)串接；第一电磁耦合器的磁敏接收元件的数据输出端与第二电磁耦合器的磁发射元件的电压输入端连接，第二电磁耦合器的磁敏接收元件的数据输出端与第一电磁耦合器的磁发射元件的电压输入端连接；第一电磁耦合器的磁发射元件的电压输入端和输出端之间串联有第一激励元件；第二电磁耦合器的磁发射元件的电压输入端和输出端之间串联有第二激励元件。
上述四种信号隔离传输的电路、装置应用的利弊及与本发明情况相比：
1）A方案：稳压管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关和开关管，在本发明中未采用；该方案传送PWM信号，本发明传送dmx512信号，信号特征差异很大；故与本方案不同。
2）B方案，主要是脉宽调制与解调电路，与本发明电路性质不同，方案中大部分元器件在本发明中未见，电路根本不同；故与本方案不同。
3）C方案，一种4~20mA信号隔离电路，其特征在于其包括窃电分流采样单元、小信号放大单元、核心处理单元和信号输出单元阵列；本发明中没有窃电分流采样单元，信号电流远大于20mA，没有所述核心处理单元其负责对小信号放大单元输出的模拟电压信号进行A/D转换，并对A/D转换所得的数字值进行相应数据处理，没有PWM信号，没有信号输出单元阵列；故与本方案不同。
4）D方案，一种双向信号电磁隔离装置，其特征在于：包括第一电磁耦合器和第二电磁耦合器；本发明中传送dmx512信号是单向信号，没有所述的第一电磁耦合器和第二电磁耦合器，信号传送电路中也没有所述的反向截止元件，更不存在激励元件；故与本方案不同。
附图说明
图1：实施案例一的主剖视图（A-A剖）
图2：实施案例一图1的左剖视图（B-B剖）
图3：实施案例一图1的俯视图
图4：实施案例一图1的主视图
图5：实施案例一图1的左视图
图6：实施案例一图1的右视图
图7：实施案例一图1的后视图
图8：实施案例一图1的电源板器件布置图
图9：实施案例一图1的电路板器件布置图
图10：实施案例二图的主视图
图11：实施案例二图10的俯视图
图12：实施案例三图的主视图
图13：实施案例三图12的左视图
附图中标注说明：1．上J型壳体；1-1．卡簧安装孔；1-2．连接片安装孔；2．前端盖；3．下J型壳体；4．后端盖；5．电源板；5-1．保护二极管；5-2．保险管；5-3．电源模块；5-4．电源输出端口；6．电路板；6-1．信号输入端口；6-2．信号输出端口；6-3．电源输入端口；6-4．PTC可复位熔断器；6-5．双向暂态电压抑制器；6-6．第一单向暂态电压抑制器；6-7．第二单向暂态电压抑制器；6-8．差分驱动器；6-9．隔离电源；6-10．网络变压器；6-11．差分接收器；7．A螺钉；7-1．B螺钉；7-2．C螺钉；7-3．D螺钉；7-4．E螺钉；7-5．F螺钉；7-6．G螺钉；8．安装支架；9．卡簧片；10．层叠连接片；11．dmx512分控器。
具体实施方式
实施案例一
结合图1至图9对本发明案例一进行详细描述：
1、一种二路dmx512信号电磁隔离保护器；是由上J型壳体1、下J型壳体3、前端盖2和后端盖4组成壳体；采用铝板材冲压成型，并进行阳极氧化表面处理。
2、壳体内装有电源板5和二路信号电磁隔离保护器电路板6；用A螺钉7将上J型壳体1、下J型壳体3连接成一体，用B螺钉7-1将前端盖2和后端盖4固定在上J型壳体1、下J型壳体3上；电源板5用C螺钉7-2固定在上J型壳体1上，二路信号电磁隔离保护器电路板6用D螺钉7-3固定在下J型壳体3上；电源板5的电源输出端口5-4用导线联接至二路信号电磁隔离保护器电路板6的电源输入端口6-3；
3、二路信号电磁隔离保护器电路板6的二路信号输入端电路和二个输出电路的隔离电源6-9原端共用DC5V供电，每个信号输出电路间电气隔离，每路信号输入与输出电路之间采用网络变压器6-10传送信号，而电路之间电气隔离。
4、每路信号输入与输出电路中，接收和驱动电路与信号输入6-1和输出端口6-2之间装有保护电路，保护电路由PTC可复位熔断器6-4和一个双向暂态电压抑制器6-5、第一单向暂态电压抑制器6-6和第二单向暂态电压抑制器6-7组成，双向暂态电压抑制器6-5跨接在第一信号极和第二信号极之间，第一单向暂态电压抑制器6-6接在第一信号极与信号地，第二单向暂态电压抑制器6-7接在第二信号极与信号地之间；PTC可复位熔断器6-4采用参数200mA/23℃规格产品，其最大工作电压大于30V，双向暂态电压抑制器6-5、第一单向暂态电压抑制器6-6和第二单向暂态电压抑制器6-7选用反向截止电压6V及峰值脉冲电流大于30A的产品，确保端口过压DC24时器件不至损坏。
5、输出电路的隔离电源6-9选用DC5V/DC5V-1W的电源转换隔离模块，模块带过载打嗝保护功能，其隔离电压大于DC1500V；网络变压器6-10选用工作电压5V、隔离电压大于DC1500V的产品。
6、dmx512信号采用RJ45联接器作为信号输入端口6-1、信号输出端口6-2，信号由输入端口向输出端口方向进行单向传送；信号输入端口6-1端口的信号地与信号输出端口6-2的信号地不导通，隔离电压大于DC1500V。
7、差分驱动器6-8和差分接收器6-11，选用RS485半双工带保护功能芯片，通功能选择引脚的接法不同，成为差分驱动器6-8、差分接收器6-11。
8、内置电源板5上的电源进线端装有反接保护二极管5-1和保险管5-2，电源变压器5-3采用降压宽输入电压DC/DC隔离式3W模块，输入为DC8~36V，输出为DC5V。
实施案例二
结合图10至图11对本发明进一步详细描述：
1、在上述实施案例一的基础上，一种二路dmx512信号电磁隔离保护器，上J型壳体1上有4个卡簧安装孔1-1，用E螺钉7-4将卡簧片9的固定在卡簧安装孔1-1上，使用卡簧片9固定住二路的dmx512分控器11。
2、二路的dmx512分控器11的dmx512输出端口用直通网线，对接到本发明的二路dmx512信号电磁隔离保护器信号输入端口6-1，信号输出端口6-2按线定义联接到受控设备的信号输入端。
实施案例三
结合图12至图13对本发明进一步详细描述：
在上述实施案例二的基础上，一种二路dmx512信号电磁隔离保护器，上J型壳体1上有4个层叠连接片10的连接片安装孔1-2；使用时，拆除第二个二路dmx512信号电磁隔离保护器的安装支架8，层叠连接片10一端用G螺钉7-6固定在连接片安装孔1-2，另一端用F螺钉7-5固定在第二个二路dmx512信号电磁隔离保护器的原来装有安装支架8的螺孔上；达到二层的二路dmx512信号电磁隔离保护器进行叠层式安装，节省安装空间。
Claims (5)
1.一种二路dmx512信号电磁隔离保护器，其特征在于是由上J型壳体(1)、下J型壳体(3)、前端盖(2)和后端盖(4)组成，壳体内装有电源板(5)和二路信号电磁隔离保护器电路板(6)；用A螺钉(7)将上J型壳体(1)、下J型壳体(3) 连接成一体，再用B螺钉(7-1)将前端盖(2)和后端盖(4)连接到上J型壳体(1)、下J型壳体(3)上，安装支架(8) 用F螺钉(7-5)固定在下J型壳体(3)上；电源板(5)用C螺钉(7-2)固定在上J型壳体(1)上，二路信号电磁隔离保护器电路板(6)用D螺钉(7-3)固定在下J型壳体(3)上；电源板(5)的电源输出端口(5-4)用导线联接至二路信号电磁隔离保护器电路板(6)的电源输入端口(6-3)；二路信号电磁隔离保护器电路板(6)的二路信号输入端电路和二个输出电路的隔离电源(6-9)的输入端共用DC5V供电，每个信号输出电路之间采用电气隔离，每路信号输入与输出电路之间采用网络变压器(6-10)传送信号，而电路之间电气隔离；每路信号输入与输出电路中，接收电路与信号输入端口(6-1)和驱动电路与信号输出端口(6-2)之间装有保护电路，保护电路由PTC可复位熔断器(6-4)和一个双向暂态电压抑制器(6-5)、第一单向暂态电压抑制器(6-6)和第二单向暂态电压抑制器(6-7)组成，双向暂态电压抑制器(6-5)跨接在第一信号极和第二信号极之间，第一单向暂态电压抑制器(6-6)跨接在第一信号极与信号地之间，第二单向暂态电压抑制器(6-7)跨接在第二信号极与信号地之间。
2.根据权利要求1所述的一种二路dmx512信号电磁隔离保护器，其特征还在于dmx512信号电路采用RJ454接口作为信号输入、输出端口，信号由输入向输出方向进行单向传送；信号输入端口（6-1)与信号输出端口(6-2)不导通，电气隔离电压大于DC1500V。
3.根据权利要求1所述的一种二路dmx512信号电磁隔离保护器，其特征还在于内置电源板(5)为8~36V输入；电源进线端装有反接保护二极管(5-1)和保险管(5-2)。
4.根据权利要求1所述的一种二路dmx512信号电磁隔离保护器，其特征还在于上J型壳体(1)上有卡簧安装孔(1-1)，用E螺钉(7-4)将卡簧片(9)固定在上J型壳体(1)的卡簧安装孔(1-1)上，使用安装卡簧片(9)来固定二路的dmx512分控器(11)，便于配套使用。
5.根据权利要求1所述的一种二路dmx512信号电磁隔离保护器，其特征还在于上J型壳体(1)上有连接片安装孔(1-2)；使用时将层叠连接片(10)的一端用G螺钉(7-6)固定在连接片安装孔(1-2)上，拆除第二个二路dmx512信号电磁隔离保护器的底部安装支架(8)，层叠连接片(10)的另一端用F螺钉(7-5)固定在第二个二路dmx512信号电磁隔离保护器的底部安装支架(8)的位置，达到多层安装节省空间的安装方式。
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2018
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