CN110769551B

CN110769551B - 用于防爆场合的主动式光源控制电路

Info

Publication number: CN110769551B
Application number: CN201911012274.1A
Authority: CN
Inventors: 周鑫华; 陈睿; 朱人杰; 胡旭杰; 徐华; 顾曙光; 姚贵昌; 张琪; 闫乐; 王润泽; 吕冲
Original assignee: Jari Automation Co ltd China
Current assignee: Jari Automation Co ltd China
Priority date: 2019-10-23
Filing date: 2019-10-23
Publication date: 2021-10-08
Anticipated expiration: 2039-10-23
Also published as: CN110769551A

Abstract

本发明公开了一种用于防爆场合的主动式光源控制电路，包括主动式光源按键电路、stm32单片机控制电路、电源电路、蜂鸣器电路、LCD显示电路、RFID射频电路、485通讯电路。利用主动式光源按键电路实现在线修改现场通信参数、调取设备信息等，满足防爆场合的人机交互。本发明能克服传统接触式按键防爆处理方式复杂、防护等级不足、使用寿命受环境影响较大等问题，无需物理接触，同时克服了被动式光源依赖于自然光线补偿的缺点；且解决了防爆壳体与电气件一体化的难题，避免防爆壳体上大面积外露操作面板，消除了接触式面板容易存污、锈斑等造成的操作失灵问题；此外本发明可灵活更改阈值电压，调节按键灵敏度，适用范围广。

Description

用于防爆场合的主动式光源控制电路

技术领域

本发明涉及控制电路技术领域，特别涉及一种用于防爆场合的主动式光源控制电路。

背景技术

随着智慧库区的不断发展，越来越多的油站采用RFID卡“一卡通”的方式，实现用户开票、进出库区、自动装车作业、过磅称重等生产管理流程的自动化，保证在生产管理的各个环节信息传递的高效性和准确性，减少人为误差，提高生产效率并便于车辆管理。而油站库区多属于爆炸性危险场所，因此需要对现场通讯设备(如读卡器、批量控制器)的防爆性做一定保护。假如通讯设备电路不做隔离保护，在出现摩擦打火、高压静电、通讯故障等情况下，会对库区造成一定的安全隐患。

市面上用于油站库区的现场通讯设备多为外壳隔爆型，但是其内部控制电路，例如电源电路、485通讯电路等很难做到完全隔离。此外，操作员日常需要对通讯设备进行操作及维护，例如监测当前工作状态、查询历史记录、设置波特率、通信时间、设备ID号等参数，但由于防爆结构及防水要求，传统型通讯设备对机械按键的安装位置处理方式繁琐，甚至不配备按键，这对人机交互造成一定影响，尤其是在防爆场合，不能轻易打开外壳，增加了对设备维护的难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种集成于通讯设备中的主动式光源控制电路，克服传统通讯设备中接触式按键防爆处理方式复杂、防护等级不足、使用寿命受环境影响较大等问题，且可解决防爆壳体与电气件一体化的难题，提高防爆使用性能，实现油站库区等防爆场所“一卡通”式生产管理，保证生产管理各个环节信息传递的高效性和人机交互性，以降低生产和维护成本。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种用于防爆场合的主动式光源控制电路，包括集成于通讯设备中的主动式光源按键电路、stm32单片机控制电路、电源电路、LCD显示电路、RFID射频电路以及485通讯电路；

所述主动式光源按键电路，用于实现在线修改通讯设备的参数、调取通讯设备信息；

所述stm32单片机控制电路，用于接收主动式光源按键电路、RFID射频电路、电源电路的数据信号，并控制LCD显示电路、485通讯电路分别完成显示、通信工作；

所述LCD显示电路，用于显示通讯设备的工作状态及通讯参数；

所述RFID射频电路，用于读取IC卡中的数据信息并将该信息传送至stm32单片机控制电路；

所述485通讯电路，用于将通讯设备信息传输至上位机或批控器；

所述电源电路，用于为其他电路提供工作电压。

进一步地，所述主动式光源按键电路包括ST188芯片、LM339芯片、可调电阻、第一电阻、第二电阻以及第三电阻；所述ST188芯片的引脚1与第三电阻的一端相连；ST188芯片的引脚2、引脚3均接地，ST188芯片的引脚4与第二电阻的一端、LM339芯片的引脚5相连；LM339芯片的引脚2与第一电阻的一端相连，LM339芯片的引脚4与可调电阻的滑动端相连，LM339芯片的引脚3、第三电阻的另一端、第二电阻的另一端、可调电阻的一端、第一电阻的另一端均连接+3.3V电压，可调电阻的另一端、LM339芯片的引脚12均接地。

进一步地，所述RFID射频电路包括MFRRC522芯片、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第一电解电容、第二电解电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第十电容、第十一电容、第十二电容、第十三电容、第十四电容、第一电感、第二电感、第三电感、第四电感以及晶振；所述MFRRC522芯片的引脚31、引脚30、引脚29、引脚24分别与stm32单片机控制电路中单片机的管脚MISO、MOSI、SCK、SDA相连，MFRRC522芯片的引脚6、引脚32分别与第十一电阻的一端、第十二电阻的一端相连，第十一电阻的另一端与第十二电阻的另一端相连，MFRRC522芯片的引脚15、引脚3、引脚2、引脚12均与第一电解电容的正极、第二电解电容的正极、+3.3V电压相连，第一电解电容的负极、第二电解电容的负极均接地；MFRRC522芯片的引脚11与第一电感的一端相连，第一电感的另一端与第三电容的一端、第四电容的一端相连，第三电容的另一端与第五电容的一端、第六电容的一端、第十一电容的一端、第二电感的一端相连，第二电感的另一端与第四电容的另一端、第五电容的另一端、第六电容的另一端、MFRRC522芯片的引脚14、第七电容的一端、第八电容的一端、第九电容的一端、第四电感的一端相连并接地，第四电感的另一端与第八电容的另一端、第九电容的另一端、第十电容的一端相连，第十电容的另一端与第七电容的另一端、第三电感的一端相连，第三电感的另一端连接MFRRC522芯片的引脚13；第十一电容通过第十四电阻与MFRRC522芯片的引脚17、第十三电阻的一端相连，第十三电阻的另一端与MFRRC522芯片的引脚16、第十二电容的一端相连，第十二电容的另一端与第十三电容的一端相连并接地，第十三电容的另一端与MFRRC522芯片的引脚21、晶振的引脚2相连，晶振的引脚1与MFRRC522芯片的引脚22、第十四电容的一端相连，第十四电容的另一端接地；第十一电阻的另一端、第十二电阻的另一端均连接+3.3V电压；MFRRC522芯片的引脚1、引脚4、引脚5、引脚10、引脚18均接地。

进一步地，所述485通讯电路包括第一光电耦合器、第二光电耦合器、第三光电耦合器、max485芯片、GDT陶瓷气体放电管UN3E5-90LM、第一TVS瞬态抑制二极管、第二TVS瞬态抑制二极管、第三TVS瞬态抑制二极管、第三十五电阻、第三十六电阻、第三十七电阻、第三十八电阻、第三十九电阻、第四十电阻、第四十一电阻、第四十二电阻、第四十三电阻、第四十四电阻、第四十五电阻、第二十九电容以及第三十电容；所述第一光电耦合器的引脚4与第三十五电阻的一端、单片机的管脚485_rx相连，第一光电耦合器的引脚1、引脚2分别与第三十六电阻的一端、max485芯片的引脚1相连，第一光电耦合器的引脚3接地GND；所述第二光电耦合器的引脚1、引脚2分别与第三十八电阻的一端、单片机的管脚485_en相连，第二光电耦合器的引脚3与第四十电阻的一端、max485芯片的引脚2、引脚3相连；所述第三光电耦合器的引脚1、引脚2分别与第四十五电阻的一端、单片机的管脚485_tx相连，第三光电耦合器的引脚4与第四十四电阻的一端、max485芯片的引脚4相连；第三十五电阻的另一端、第三十八电阻的另一端、第四十五电阻的另一端均连接+3.3V电压，第三十六电阻的另一端、第二光电耦合器的引脚4、第四十四电阻的另一端均连接+5V_IS电压，第四十电阻的另一端、第三光电耦合器的引脚3均接地GND_IS；所述max485芯片的引脚8与第二十九电容的一端、第三十电容的一端以及+5V_IS电压相连，max485芯片的引脚7与第三十七电阻的一端、第四十一电阻的一端、第一TVS瞬态抑制二极管的引脚1、第二TVS瞬态抑制二极管的引脚2、第三十九电阻的一端相连，max485芯片的引脚6与第四十一电阻的另一端、第四十三电阻的一端、第二TVS瞬态抑制二极管的引脚1、第三TVS瞬态抑制二极管的引脚2、第四十二电阻的一端相连，第三十九电阻的另一端与GDT陶瓷气体放电管UN3E5-90LM的引脚2、第一通信接线端子485_B相连，第四十二电阻的另一端与GDT陶瓷气体放电管UN3E5-90LM的引脚1、第二通信接线端子485_A相连，GDT陶瓷气体放电管UN3E5-90LM的引脚3接地PGND；第四十三电阻的一端连接+5V_IS电压；第二十九电容的另一端、第三十电容的另一端、第三十七电阻的另一端、第一TVS瞬态抑制二极管的引脚2、max485芯片的引脚5、第三TVS瞬态抑制二极管的引脚1均接地GND_IS。

进一步地，所述电源电路包括电源转换电路和电源隔离电路，其中，电源转换电路用于将24V电源电路转换为5V电源和3.3V电源，电源隔离电路用于将485通讯电路中光耦两侧的电平隔离。

进一步地，所述电源转换电路包括LM2596芯片、AMS1117芯片、第五二极管、续流二极管、第二十二电解电容、第二十三电解电容、第五电感、第六电感、第二十七电容、第二十八电容；所述第五二极管的正极连接+24V电压，第五二极管的负极与第二十二电解电容的正极、LM2596芯片的引脚1相连，第二十二电解电容的负极与LM2596芯片的引脚5、引脚3、续流二极管的正极、第二十三电解电容的负极相连并接地GND，LM2596芯片的引脚2与续流二极管的负极、第五电感的一端相连，第五电感的另一端与第二十三电解电容的正极、LM2596芯片的引脚4相连并输出+5V电压；AMS1117芯片的引脚3与第二十七电容的一端、+5V电压相连，AMS1117芯片的引脚2与+3.3V电压、第二十八电容的一端相连，第二十七电容的另一端、第二十八电容的另一端、AMS1117芯片的引脚1均接地GND；

进一步地，所述电源隔离电路包括B0505芯片、第六电感、第二十四电容、第二十五电容、第二十六电容；所述第二十四电容的一端与第六电感的一端相连并连接+5V电压，第六电感的另一端与第二十五电容的一端、B0505芯片的引脚1相连，第二十四电容的另一端、第二十五电容的另一端与B0505芯片的引脚2相连并接地GND，B0505芯片的引脚6与第二十六电容的一端、+5V_IS电压相连，第二十六电容的另一端与B0505芯片的引脚4相连并接地GND_IS。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)无需物理接触，同时克服了被动式光源依赖于自然光线补偿的缺点；2)只是透过小面积防爆玻璃发射红外光源，根据操作人员手指动作感应受控，控制电路完全放置在防爆壳体内部，解决了防爆壳体与电气件一体化的难题，并且避免了防爆壳体上大面积外露操作面板，消除了接触式面板容易存污、锈斑等造成的操作失灵问题，提高了防爆使用性能和人机交互性能，降低生产和维护成本；3)可根据不同场合需求，在设备壳体上选配不同厚度的防爆玻璃，通过调节电路内部可调电阻值改变比较电压阈值，从而获得最优接触按键效果，可调性高，适用范围广；4)485通讯电路可以有效抑制来自工业现场的电磁干扰，同时将非本安区和本安区能量隔离，当电路发生短路故障时，可将本安区能量限制于安全等级；由VS瞬态抑制二极管和GDT陶瓷气体放电管构成的485防雷浪涌电路可快速吸收和钳制大电压，有效防止雷击、摩擦静电等感应电压对现场通讯设备造成损害，提高了油站库区设备与人员的安全性。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明一个实施例中用于防爆场合的主动式光源控制电路结构示意图。

图2为本发明一个实施例中主动式光源按键电路图。

图3为本发明一个实施例中RFID射频电路图。

图4为本发明一个实施例中485通讯电路图。

图5为本发明一个实施例中电源电路图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，结合图1，本发明提供了一种用于防爆场合的主动式光源控制电路，包括集成于通讯设备中的主动式光源按键电路、stm32单片机控制电路、电源电路、LCD显示电路、RFID射频电路以及485通讯电路；RFID射频电路和485通讯电路分别处于本安区，其余电路部分均处于非本安区；

主动式光源按键电路，用于实现在线修改通讯设备的参数、调取通讯设备信息；

stm32单片机控制电路，用于接收主动式光源按键电路、RFID射频电路、电源电路的数据信号，并控制LCD显示电路、485通讯电路分别完成显示、通信工作；

LCD显示电路，用于显示通讯设备的工作状态及通讯参数；

RFID射频电路，用于读取IC卡中的数据信息并将该信息传送至stm32单片机控制电路；

485通讯电路，用于将通讯设备信息传输至上位机或批控器；

电源电路，用于为其他电路提供工作电压。

进一步地，在其中一个实施例中，主动式光源控制电路还包括蜂鸣器电路，其通过stm32单片机控制电路控制，用于实现操作提示和报警。

采用本实施例的方案，使操作人员能够及时获取操作信息的正误以及报警信息，进而及时采取应对措施。

进一步地，在其中一个实施例中，结合图2，上述主动式光源按键电路包括ST188芯片U2(高发射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管)、LM339芯片U1、可调电阻R1、第一电阻R2、第二电阻R3以及第三电阻R4；ST188芯片U2的引脚1与第三电阻R4的一端相连；ST188芯片U2的引脚2、引脚3均接地，ST188芯片U2的引脚4与第二电阻R3的一端、LM339芯片U1的引脚5相连；LM339芯片U1的引脚2与第一电阻R2的一端相连，LM339芯片U1的引脚4与可调电阻R1的滑动端相连，第三电阻R4的另一端、第二电阻R3的另一端、可调电阻R1的一端、第一电阻R2的另一端均连接+3.3V电压，可调电阻R1的另一端、LM339芯片U1的引脚12均接地。

采用本实施例的方案，当操作人员不进行任何操作时，红外光电二极管发出的红外光向外散射，光电晶体管不导通，此时ST188输出高电压，经过LM339进行电压比较后，向stm32单片机控制电路输出高电平；当操作人员执行按下操作时，红外光电二极管发出的红外光经手指反射，光电晶体管导通，此时ST188输出低电压，且当红外光反射越多，光电晶体管导通程度越大，ST188输出的电压越低，经过LM339进行电压比较后，向stm32单片机控制电路输出低电平。

考虑到现场通讯设备前面板防爆玻璃安装厚度的不同，采用本实施例的方案，在按键电路预留了可调电阻，通过调节电阻的阻值，获得一个合适的分压比较阈值，电压比较器LM339正是通过比较ST188的输出电压以及可调电阻R1的分压，实现按键按下的识别过程，因此根据防爆玻璃厚度的不同，需要调整合适的分压电阻，从而实现最佳的按键效果，适用范围广。

进一步地，在其中一个实施例中，结合图3，上述RFID射频电路包括MFRRC522芯片U3、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第一电解电容C1、第二电解电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12、第十三电容C13、第十四电容C14、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4以及晶振X1；MFRRC522芯片U3的引脚31、引脚30、引脚29、引脚24分别与stm32单片机控制电路中单片机的管脚MISO、MOSI、SCK、SDA相连，MFRRC522芯片U3的引脚6、引脚32分别与第十一电阻R11的一端、第十二电阻R12的一端相连，第十一电阻R11的另一端与第十二电阻R12的另一端相连，MFRRC522芯片U3的引脚15、引脚3、引脚2、引脚12均与第一电解电容C1的正极、第二电解电容C2的正极、+3.3V电压相连，第一电解电容C1的负极、第二电解电容C2的负极均接地；MFRRC522芯片U3的引脚11与第一电感L1的一端相连，第一电感L1的另一端与第三电容C3的一端、第四电容C4的一端相连，第三电容C3的另一端与第五电容C5的一端、第六电容C6的一端、第十一电容C11的一端、第二电感L2的一端相连，第二电感L2的另一端与第四电容C4的另一端、第五电容C5的另一端、第六电容C6的另一端、MFRRC522芯片U3的引脚14、第七电容C7的一端、第八电容C8的一端、第九电容C9的一端、第四电感L4的一端相连并接地，第四电感L4的另一端与第八电容C8的另一端、第九电容C9的另一端、第十电容C10的一端相连，第十电容C10的另一端与第七电容C7的另一端、第三电感L3的一端相连，第三电感L3的另一端连接MFRRC522芯片U3的引脚13；第十一电容C11通过第十四电阻R14与MFRRC522芯片U3的引脚17、第十三电阻R13的一端相连，第十三电阻R13的另一端与MFRRC522芯片U3的引脚16、第十二电容C12的一端相连，第十二电容C12的另一端与第十三电容C13的一端相连并接地，第十三电容C13的另一端与MFRRC522芯片U3的引脚21、晶振X1的引脚2相连，晶振X1的引脚1与MFRRC522芯片U3的引脚22、第十四电容C14的一端相连，第十四电容C14的另一端接地；第十一电阻R11的另一端、第十二电阻R12的另一端均连接+3.3V电压；MFRRC522芯片U3的引脚1、引脚4、引脚5、引脚10、引脚18均接地。

本实施例中采用MFRRC522芯片，该芯片内部继承了在13.56MHz下所有类型的被动非接触式通信方式和协议，能够满足防爆(如装车)现场包括S50、S70、UltraLight等在内的不同类型IC卡的通信，此外MFRRC522芯片还支持快速CRYPT01加密算法，确保生产管理各个环节信息传输的高可靠性。采用本实施例的方案，操作员手持预装信息的IC卡，轻触现场通讯设备的前面板，其内部发送器部分可驱动读写器天线与IC卡和应答机的通信，接收器部分提供一个有效的解调和解码电路，读取IC卡中包含卡号、预装量等信息，最后通过SPI四线制方式，将信息传至stm32单片机控制电路。

进一步地，在其中一个实施例中，结合图4，上述485通讯电路包括第一光电耦合器U12、第二光电耦合器U13、第三光电耦合器U15、max485芯片J12、GDT陶瓷气体放电管UN3E5-90LMU14、第一TVS瞬态抑制二极管D6、第二TVS瞬态抑制二极管D7、第三TVS瞬态抑制二极管D8、第三十五电阻R35、第三十六电阻R36、第三十七电阻R37、第三十八电阻R38、第三十九电阻R39、第四十电阻R40、第四十一电阻R41、第四十二电阻R42、第四十三电阻R43、第四十四电阻R44、第四十五电阻R45、第二十九电容C29以及第三十电容C30；第一光电耦合器U12的引脚4与第三十五电阻R35的一端、单片机的管脚485_rx相连，第一光电耦合器U12的引脚1、引脚2分别与第三十六电阻R36的一端、max485芯片J12的引脚1相连，第一光电耦合器U12的引脚3接地GND；第二光电耦合器U13的引脚1、引脚2分别与第三十八电阻R38的一端、单片机的管脚485_en相连，第二光电耦合器U13的引脚3与第四十电阻R40的一端、max485芯片J12的引脚2、引脚3相连；第三光电耦合器U15的引脚1、引脚2分别与第四十五电阻R45的一端、单片机的管脚485_tx相连，第三光电耦合器U15的引脚4与第四十四电阻R44的一端、max485芯片J12的引脚4相连；第三十五电阻R35的另一端、第三十八电阻R38的另一端、第四十五电阻R45的另一端均连接+3.3V电压，第三十六电阻R36的另一端、第二光电耦合器U13的引脚4、第四十四电阻R44的另一端均连接+5V_IS电压，第四十电阻R40的另一端、第三光电耦合器U15的引脚3均接地GND_IS；max485芯片J12的引脚8与第二十九电容C29的一端、第三十电容C30的一端以及+5V_IS电压相连，max485芯片J12的引脚7与第三十七电阻R37的一端、第四十一电阻R41的一端、第一TVS瞬态抑制二极管D6的引脚1、第二TVS瞬态抑制二极管D7的引脚2、第三十九电阻R39的一端相连，max485芯片J12的引脚6与第四十一电阻R41的另一端、第四十三电阻R43的一端、第二TVS瞬态抑制二极管D7的引脚1、第三TVS瞬态抑制二极管D8的引脚2、第四十二电阻R42的一端相连，第三十九电阻R39的另一端与GDT陶瓷气体放电管UN3E5-90LMU14的引脚2、第一通信接线端子485_B相连，第四十二电阻R42的另一端与GDT陶瓷气体放电管UN3E5-90LMU14的引脚1、第二通信接线端子485_A相连，GDT陶瓷气体放电管UN3E5-90LMU14的引脚3接地PGND；第四十三电阻R43的一端连接+5V_IS电压；第二十九电容C29的另一端、第三十电容C30的另一端、第三十七电阻R37的另一端、第一TVS瞬态抑制二极管D6的引脚2、max485芯片J12的引脚5、第三TVS瞬态抑制二极管D8的引脚1均接地GND_IS。

为保证现场通讯设备(如读卡器、批量控制器)的生产管理(如装车)信息安全可靠的传送至上位机，本实施例的485通讯电路采用光耦隔离+电源隔离的方案，完成本安区和非本安区电平转换和以及抗电磁干扰措施，包括光耦隔离电路、485电平转换电路、防雷浪涌保护电路。光耦隔离可以有效抑制来自工业现场的电磁干扰，同时还可以将非本安区和本安区能量隔离，当现场通讯设备电路发生短路故障时，可将本安区能量限制于安全等级，保证了油站库区设备与人员的安全。485电平转换电路采用max485芯片，将单片机侧的TTL电平转换为差分电平，用于工业现场modbus协议通讯传输。防雷浪涌保护电路，主要包括TVS瞬态抑制二极管和GDT陶瓷气体放电管，当雷击发生时，感应电压由485通讯线接入，经过GDT陶瓷气体放电管做一次防护，此时过电压被大大削弱，再经过TVS二极管做二次限压，使得后端电路的电压被钳制在8v左右，从而对控制电路进行保护。具体过程如下：当现场通讯设备给上位机发送数据时，首先将第二光电耦合器U13的引脚2电平置低，使得第二光电耦合器U13导通，此时max485芯片的引脚DE为高电平，即芯片处于发送有效状态，接着单片机串口TX管脚传输TTL电平信号，经第三光电耦合器U15隔离后传至max485的引脚DI，最后由max485芯片完成TTL电平至差分电平的转换，即将0/5V信号转换为±(2～6)V，交由上位机处理；同理，当现场通讯设备需要接收上位机数据时，首先将第二光电耦合器U13的引脚2电平置高，使得第二光电耦合器U13截止，此时max485芯片的引脚RE为低电平，即芯片处于接收有效状态，max485芯片将485_A、485_AB引脚的差分电平转换为TTL电平，由RO引脚发出，再经过第一光电耦合器U12隔离后传至单片机，单片机开启串口接收中断，进而在中断函数中处理有效信息。为了防止雷击等感应电压对设备造成损害，485通讯电路在本安侧使用了TVS瞬态抑制二极管和GDT陶瓷气体放电管，组成防雷浪涌保护。当雷击发生时，感应电压由485通讯线接入，经过GDT陶瓷气体放电管U14做一次防护，此时过电压被大大削弱，再经过TVS二极管D6～D8做二次限压，使得后端电路的电压被钳制在8v左右，从而对控制电路进行保护。

进一步地，在其中一个实施例中，结合图5，上述电源电路包括电源转换电路和电源隔离电路，其中，电源转换电路用于将24V电源电路转换为5V电源和3.3V电源，电源隔离电路用于将485通讯电路中光耦两侧的电平隔离。

进一步地，在其中一个实施例中，结合图5，电源转换电路包括LM2596芯片U10、AMS1117芯片U11、第五二极管D5、续流二极管LN2、第二十二电解电容C22、第二十三电解电容C23、第五电感L5、第六电感L6、第二十七电容C27、第二十八电容C28；第五二极管D5的正极连接+24V电压，第五二极管D5的负极与第二十二电解电容C22的正极、LM2596芯片U10的引脚1相连，第二十二电解电容C22的负极与LM2596芯片U10的引脚5、引脚3、续流二极管LN2的正极、第二十三电解电容C23的负极相连并接地GND，LM2596芯片U10的引脚2与续流二极管LN2的负极、第五电感L5的一端相连，第五电感L5的另一端与第二十三电解电容C23的正极、LM2596芯片U10的引脚4相连并输出+5V电压；AMS1117芯片U11的引脚3与第二十七电容C27的一端、+5V电压相连，AMS1117芯片U11的引脚2与+3.3V电压、第二十八电容C28的一端相连，第二十七电容C27的另一端、第二十八电容C28的另一端、AMS1117芯片U11的引脚1均接地GND；

进一步地，在其中一个实施例中，结合图5，电源隔离电路包括B0505芯片J11、第六电感L6、第二十四电容C24、第二十五电容C25、第二十六电容C26；第二十四电容C24的一端与第六电感L6的一端相连并连接+5V电压，第六电感L6的另一端与第二十五电容C25的一端、B0505芯片J11的引脚1相连，第二十四电容C24的另一端、第二十五电容C25的另一端与B0505芯片J11的引脚2相连并接地GND，B0505芯片J11的引脚6与第二十六电容C26的一端、+5V_IS电压相连，第二十六电容C26的另一端与B0505芯片J11的引脚4相连并接地GND_IS。

本实施例的方案中，LM2596用于实现将24V电路转换为5V电路，其中电源输入端对地需要接第二十二电容电解C22，用于抑制在输入端出现较大的瞬态电压，同时为LM2596在每次开关时提供瞬态电流；续流二极管LN2为关态时的电感电流提供回路；第五电感L5为稳压芯片LM2596的反馈端4提供回路检测电压，当LM2596的输出端2的电压波动变化，电压可经第五电感L5将波动变化传至反馈端4，使稳压芯片内部修正其电压变化，从而保证输出端2始终输出5V不变。此5V电路同时作为B0505LS-1WR3和AMS1117的输入端，分别用作通讯部分的隔离电源，以及其他电路所需电源。

进一步地，在其中一个实施例中，上述LCD显示电路，选用128×64点阵液晶电路，其具有功耗低、体积小、可视角度宽等优点，能够满足操作员日常监测提示交互的需求。通过显示电路，操作员可以通过显示画面监测当前设备的工作状态，查看包括波特率、通信时间、设备ID等通讯参数，并能查询历史记录等操作。

进一步地，在其中一个实施例中，该主动式光源控制电路置于防爆壳体内部，壳体内嵌防爆玻璃且该防爆玻璃位于主动式光源按键电路的上方，主动式光源按键电路通过防爆玻璃感应操作人员的按压动作。

进一步地，在其中一个实施例中，上述RFID射频电路与stm32单片机控制电路之间采用SPI通信方式，通信速率可达4M/s，仅占用4根IO口，缩小PCB板面积，大大降低成本。

本发明无需物理接触，同时克服了被动式光源依赖于自然光线补偿的缺点，可用于油站库区等防爆场所要求实现“一卡通”生产管理方式的场合，保证生产管理等环节信息传递的高效性。本发明只是透过小面积防爆玻璃发射红外光源，根据操作人员手指动作感应受控，控制电路完全放置在防爆壳体内部，解决了防爆壳体与电气件一体化的难题，并且避免了防爆壳体上大面积外露操作面板，消除了接触式面板容易存污、锈斑等造成的操作失灵问题，提高了防爆使用性能和人机交互性能，降低生产和维护成本。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种用于防爆场合的主动式光源控制电路，其特征在于，包括集成于通讯设备中的主动式光源按键电路、stm32单片机控制电路、电源电路、LCD显示电路、RFID射频电路以及485通讯电路；

所述电源电路，用于为其他电路提供工作电压；

所述主动式光源按键电路包括ST188芯片(U2)、LM339芯片(U1)、可调电阻(R1)、第一电阻(R2)、第二电阻(R3)以及第三电阻(R4)；所述ST188芯片(U2)的引脚1与第三电阻(R4)的一端相连；ST188芯片(U2)的引脚2、引脚3均接地，ST188芯片(U2)的引脚4与第二电阻(R3)的一端、LM339芯片(U1)的引脚5相连；LM339芯片(U1)的引脚2与第一电阻(R2)的一端相连，LM339芯片(U1)的引脚4与可调电阻(R1)的滑动端相连，LM339芯片(U1)的引脚3、第三电阻(R4)的另一端、第二电阻(R3)的另一端、可调电阻(R1)的一端、第一电阻(R2)的另一端均连接+3.3V电压，可调电阻(R1)的另一端、LM339芯片(U1)的引脚12均接地；所述ST188芯片(U2)包括红外光电二极管和光电晶体管；

该主动式光源控制电路置于防爆壳体内部，壳体内嵌防爆玻璃且该防爆玻璃位于所述主动式光源按键电路的上方，主动式光源按键电路通过防爆玻璃感应操作人员的按压动作；

当操作人员不进行任何操作时，红外光电二极管发出的红外光向外散射，光电晶体管不导通，此时ST188输出高电压，经过LM339进行电压比较后，向stm32单片机控制电路输出高电平；当操作人员执行按下操作时，红外光电二极管发出的红外光经手指反射，光电晶体管导通，此时ST188输出低电压，且当红外光反射越多，光电晶体管导通程度越大，ST188输出的电压越低，经过LM339进行电压比较后，向stm32单片机控制电路输出低电平。

2.根据权利要求1所述的用于防爆场合的主动式光源控制电路，其特征在于，所述RFID射频电路包括MFRRC522芯片(U3)、第十一电阻(R11)、第十二电阻(R12)、第十三电阻(R13)、第十四电阻(R14)、第一电解电容(C1)、第二电解电容(C2)、第三电容(C3)、第四电容(C4)、第五电容(C5)、第六电容(C6)、第七电容(C7)、第八电容(C8)、第九电容(C9)、第十电容(C10)、第十一电容(C11)、第十二电容(C12)、第十三电容(C13)、第十四电容(C14)、第一电感(L1)、第二电感(L2)、第三电感(L3)、第四电感(L4)以及晶振(X1)；所述MFRRC522芯片(U3)的引脚31、引脚30、引脚29、引脚24分别与stm32单片机控制电路中单片机的管脚MISO、MOSI、SCK、SDA相连，MFRRC522芯片(U3)的引脚6、引脚32分别与第十一电阻(R11)的一端、第十二电阻(R12)的一端相连，第十一电阻(R11)的另一端与第十二电阻(R12)的另一端相连，MFRRC522芯片(U3)的引脚15、引脚3、引脚2、引脚12均与第一电解电容(C1)的正极、第二电解电容(C2)的正极、+3.3V电压相连，第一电解电容(C1)的负极、第二电解电容(C2)的负极均接地；MFRRC522芯片(U3)的引脚11与第一电感(L1)的一端相连，第一电感(L1)的另一端与第三电容(C3)的一端、第四电容(C4)的一端相连，第三电容(C3)的另一端与第五电容(C5)的一端、第六电容(C6)的一端、第十一电容(C11)的一端、第二电感(L2)的一端相连，第二电感(L2)的另一端与第四电容(C4)的另一端、第五电容(C5)的另一端、第六电容(C6)的另一端、MFRRC522芯片(U3)的引脚14、第七电容(C7)的一端、第八电容(C8)的一端、第九电容(C9)的一端、第四电感(L4)的一端相连并接地，第四电感(L4)的另一端与第八电容(C8)的另一端、第九电容(C9)的另一端、第十电容(C10)的一端相连，第十电容(C10)的另一端与第七电容(C7)的另一端、第三电感(L3)的一端相连，第三电感(L3)的另一端连接MFRRC522芯片(U3)的引脚13；第十一电容(C11)通过第十四电阻(R14)与MFRRC522芯片(U3)的引脚17、第十三电阻(R13)的一端相连，第十三电阻(R13)的另一端与MFRRC522芯片(U3)的引脚16、第十二电容(C12)的一端相连，第十二电容(C12)的另一端与第十三电容(C13)的一端相连并接地，第十三电容(C13)的另一端与MFRRC522芯片(U3)的引脚21、晶振(X1)的引脚2相连，晶振(X1)的引脚1与MFRRC522芯片(U3)的引脚22、第十四电容(C14)的一端相连，第十四电容(C14)的另一端接地；第十一电阻(R11)的另一端、第十二电阻(R12)的另一端均连接+3.3V电压；MFRRC522芯片(U3)的引脚1、引脚4、引脚5、引脚10、引脚18均接地。

3.根据权利要求1所述的用于防爆场合的主动式光源控制电路，其特征在于，所述485通讯电路包括第一光电耦合器(U12)、第二光电耦合器(U13)、第三光电耦合器(U15)、max485芯片(J12)、GDT陶瓷气体放电管UN3E5-90LM(U14)、第一TVS瞬态抑制二极管(D6)、第二TVS瞬态抑制二极管(D7)、第三TVS瞬态抑制二极管(D8)、第三十五电阻(R35)、第三十六电阻(R36)、第三十七电阻(R37)、第三十八电阻(R38)、第三十九电阻(R39)、第四十电阻(R40)、第四十一电阻(R41)、第四十二电阻(R42)、第四十三电阻(R43)、第四十四电阻(R44)、第四十五电阻(R45)、第二十九电容(C29)以及第三十电容(C30)；所述第一光电耦合器(U12)的引脚4与第三十五电阻(R35)的一端、单片机的管脚485_rx相连，第一光电耦合器(U12)的引脚1、引脚2分别与第三十六电阻(R36)的一端、max485芯片(J12)的引脚1相连，第一光电耦合器(U12)的引脚3接地GND；所述第二光电耦合器(U13)的引脚1、引脚2分别与第三十八电阻(R38)的一端、单片机的管脚485_en相连，第二光电耦合器(U13)的引脚3与第四十电阻(R40)的一端、max485芯片(J12)的引脚2、引脚3相连；所述第三光电耦合器(U15)的引脚1、引脚2分别与第四十五电阻(R45)的一端、单片机的管脚485_tx相连，第三光电耦合器(U15)的引脚4与第四十四电阻(R44)的一端、max485芯片(J12)的引脚4相连；第三十五电阻(R35)的另一端、第三十八电阻(R38)的另一端、第四十五电阻(R45)的另一端均连接+3.3V电压，第三十六电阻(R36)的另一端、第二光电耦合器(U13)的引脚4、第四十四电阻(R44)的另一端均连接+5V_IS电压，第四十电阻(R40)的另一端、第三光电耦合器(U15)的引脚3均接地GND_IS；所述max485芯片(J12)的引脚8与第二十九电容(C29)的一端、第三十电容(C30)的一端以及+5V_IS电压相连，max485芯片(J12)的引脚7与第三十七电阻(R37)的一端、第四十一电阻(R41)的一端、第一TVS瞬态抑制二极管(D6)的引脚1、第二TVS瞬态抑制二极管(D7)的引脚2、第三十九电阻(R39)的一端相连，max485芯片(J12)的引脚6与第四十一电阻(R41)的另一端、第四十三电阻(R43)的一端、第二TVS瞬态抑制二极管(D7)的引脚1、第三TVS瞬态抑制二极管(D8)的引脚2、第四十二电阻(R42)的一端相连，第三十九电阻(R39)的另一端与GDT陶瓷气体放电管UN3E5-90LM(U14)的引脚2、第一通信接线端子485_B相连，第四十二电阻(R42)的另一端与GDT陶瓷气体放电管UN3E5-90LM(U14)的引脚1、第二通信接线端子485_A相连，GDT陶瓷气体放电管UN3E5-90LM(U14)的引脚3接地PGND；第四十三电阻(R43)的一端连接+5V_IS电压；第二十九电容(C29)的另一端、第三十电容(C30)的另一端、第三十七电阻(R37)的另一端、第一TVS瞬态抑制二极管(D6)的引脚2、max485芯片(J12)的引脚5、第三TVS瞬态抑制二极管(D8)的引脚1均接地GND_IS。

4.根据权利要求1或3所述的用于防爆场合的主动式光源控制电路，其特征在于，所述电源电路包括电源转换电路和电源隔离电路，其中，电源转换电路用于将24V电源电路转换为5V电源和3.3V电源，电源隔离电路用于将485通讯电路中光耦两侧的电平隔离。

5.根据权利要求4所述的用于防爆场合的主动式光源控制电路，其特征在于，所述电源转换电路包括LM2596芯片(U10)、AMS1117芯片(U11)、第五二极管(D5)、续流二极管(LN2)、第二十二电解电容(C22)、第二十三电解电容(C23)、第五电感(L5)、第六电感(L6)、第二十七电容(C27)、第二十八电容(C28)；所述第五二极管(D5)的正极连接+24V电压，第五二极管(D5)的负极与第二十二电解电容(C22)的正极、LM2596芯片(U10)的引脚1相连，第二十二电解电容(C22)的负极与LM2596芯片(U10)的引脚5、引脚3、续流二极管(LN2)的正极、第二十三电解电容(C23)的负极相连并接地GND，LM2596芯片(U10)的引脚2与续流二极管(LN2)的负极、第五电感(L5)的一端相连，第五电感(L5)的另一端与第二十三电解电容(C23)的正极、LM2596芯片(U10)的引脚4相连并输出+5V电压；AMS1117芯片(U11)的引脚3与第二十七电容(C27)的一端、+5V电压相连，AMS1117芯片(U11)的引脚2与+3.3V电压、第二十八电容(C28)的一端相连，第二十七电容(C27)的另一端、第二十八电容(C28)的另一端、AMS1117芯片(U11)的引脚1均接地GND。

6.根据权利要求5所述的用于防爆场合的主动式光源控制电路，其特征在于，所述电源隔离电路包括B0505芯片(J11)、第六电感(L6)、第二十四电容(C24)、第二十五电容(C25)、第二十六电容(C26)；所述第二十四电容(C24)的一端与第六电感(L6)的一端相连并连接+5V电压，第六电感(L6)的另一端与第二十五电容(C25)的一端、B0505芯片(J11)的引脚1相连，第二十四电容(C24)的另一端、第二十五电容(C25)的另一端与B0505芯片(J11)的引脚2相连并接地GND，B0505芯片(J11)的引脚6与第二十六电容(C26)的一端、+5V_IS电压相连，第二十六电容(C26)的另一端与B0505芯片(J11)的引脚4相连并接地GND_IS。

7.根据权利要求1所述的用于防爆场合的主动式光源控制电路，其特征在于，所述RFID射频电路与stm32单片机控制电路之间采用SPI通信方式。