CN204832858U - 一种电流隔离式安全栅 - Google Patents

Abstract

一种电流隔离式安全栅，包括电源电路、防爆处理模块、电流电压转换模块、滤波放大模块、信号采集模块、中央处理器、信号隔离模块、电阻电容积分电路、电压电流转换模块、输出电路。本实用新型所述的电流隔离式安全栅，结构简单，生产成本低，响应快、低功耗、隔离效果好且可靠性高。

Description

一种电流隔离式安全栅

技术领域

本实用新型涉及一种安全栅，特别涉及一种电流隔离式安全栅。

背景技术

安全栅又称安全保持器，本安回路的安全接口，它能在安全区和危险区之间双向传递电信号，并可限制因故障引起的安全区向危险区的能量转递。

按结构全栅分为二大类：一类为齐纳式安全栅，其原理简单、电路实现容易，价格低廉，但因由于其自身原理的缺陷使其应用中的可靠性受到很大影响，并限制了其应用范围。隔离式安全栅采用了将输入、输出以及电源三方之间相互电气隔离的电路结构，同时符合本安型限制能量的要求。与齐纳式安全相比，隔离式安全栅有着突出的优点和更为广泛用途，虽然其价格略高于齐纳式安全栅，但从设计、施工安装、调试及维护成本来考虑，其综合成本反而低于齐纳式安全栅。在要求较高的工程现场几乎无一例外地采用了隔离式安全栅作为主要本安防爆仪表，隔离式安全栅已逐渐取代了齐纳式安全栅，在安全防爆领域得到了日益广泛的应用。

但是在工业现场，用一个仪表放大器来完成信号的调理并进行长线传输，会产生以下问题：第一，传输过程中容易发生短路打火等现象，会引爆易爆炸物品；第二，由于传输的信号是电压信号，传输线会受到噪声的干扰；第三，传输线的分布电阻会产生电压降；第四，在现场如何提供仪表放大器的工作电压也是个问题。

实用新型内容

实用新型目的：为了克服以上问题和避开相关防爆的影响，本实用新型的目的是提供一种电流隔离式安全栅，该电流隔离式安全栅隔离效果好、可靠性高、响应快、低功耗、生产成本低的隔离式安全栅。

技术方案：一种电流隔离式安全栅，包括电源电路、防爆处理模块、电流电压转换模块、滤波放大模块、信号采集模块、中央处理器、信号隔离模块、电阻电容积分电路、电压电流转换模块、输出电路；所述电源电路的输出端分别连接防爆处理模块、中央处理器和信号隔离模块的输入端；所述的防爆处理模块的输出端连接电流电压转换模块输入端；所述电流电压转换模块的输出端连接滤波放大模块的输入端；所述滤波放大模块的输出端连接信号采集模块的输入端；所述信号采集模块的输出端连接中央处理器的输入端；所述中央处理器的输出端连接信号隔离模块的输入端；所述信号隔离模块的输出端连接电阻电容积分电路的输入端；所述电阻电容积分电路的输出端连接电压电流转换模块的输入端；所述电压电流转换模块的输出端连接输出电路。本实用新型所述的电流隔离式安全栅，结构简单，生产成本低。其中输入端、输出端及电源端三端分离，因为电流对噪声并不敏感，采用电流隔离式安全栅传输信号，4～20mA的电流环用4mA表示零信号，用20mA表示信号的满刻度，而低于4mA高于20mA的信号用于各种故障的报警。该设计响应快、低功耗、同时降低传输线受到噪声的干扰，提高了隔离效果并提高了装置的稳定性。

上述的电流隔离式安全栅，所述的电源电路包括电源输入部、变压器和电源输出部。所述电源电路通过变压器稳定输出恒定电压供给集成电路及各个模块，电源可根据预算灵活调整。

上述的电流隔离式安全栅，所述信号隔离模块采用光耦隔离器或磁耦数字隔离器。可以根据需要对信号隔离模块选择光耦隔离器或磁耦数字隔离器。其中光耦隔离器产品种类繁多，价格便宜。其信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，无触点，使用寿命长。而磁耦数字隔离器功耗低，数字隔离器在低频条件下只使用光耦合器功率的1%；在光耦合器最高传送速率条件下，它使用光耦合器功率的大约20%，降低功率会使其提高可靠性。

进一步的，上述的电流隔离式安全栅，所述中央处理器为ARMCortexM7或STM32处理器。可以根据需要选择使用ARMCortexM7或STM32处理器，使运算速度提高，并且集成了内部电源复位和掉电检测及多种外设的功能，从而使隔离式安全栅的结构更加简单，降低了其生产成本。

上述技术方案可以看出，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型所述的电流隔离式安全栅，结构简单，生产成本低，响应快、低功耗、隔离效果好且可靠性高。

附图说明

图1为本实用新型所述电流隔离式安全栅的电路原理框图；

图2为本实用新型所述电流隔离式安全栅的电源电路的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型。

如图1所示的电流隔离式安全栅，包括电源电路、防爆处理模块、电流电压转换模块、滤波放大模块、信号采集模块、中央处理器、信号隔离模块、电阻电容积分电路、电压电流转换模块、输出电路；所述电源电路的输出端分别连接防爆处理模块、中央处理器和信号隔离模块的输入端；所述的防爆处理模块的输出端连接电流电压转换模块输入端；所述电流电压转换模块的输出端连接滤波放大模块的输入端；所述滤波放大模块的输出端连接信号采集模块的输入端；所述信号采集模块的输出端连接中央处理器的输入端；所述中央处理器的输出端连接信号隔离模块的输入端；所述信号隔离模块的输出端连接电阻电容积分电路的输入端；所述电阻电容积分电路的输出端连接电压电流转换模块的输入端；所述电压电流转换模块的输出端连接输出电路。

如图2所示，电源电路为安全栅供电，由电源输入部、变压器和电源输出部，所述的电源输出部包括5V电压输出、3.3V电压输出和其它电压输出，输出恒定电压供给集成电路及各个模块。信号隔离模块可以采用光耦隔离器或磁耦数字隔离器，本实施例信号隔离模块采用ADUM7643四通道磁耦数字隔离器，其体积小，稳定性、实时性好。中央处理器采用ARMCortexM7处理器，其拥有业内领先的高性能和灵活的系统接口，采用了低能耗处理器设计，可以处理大量的数据，比常用的单片机方案运算速度高，并且集成了内部电源复位和掉电检测及多种外设的功能。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种电流隔离式安全栅，其特征在于：包括电源电路、防爆处理模块、电流电压转换模块、滤波放大模块、信号采集模块、中央处理器、信号隔离模块、电阻电容积分电路、电压电流转换模块、输出电路；所述电源电路的输出端分别连接防爆处理模块、中央处理器和信号隔离模块的输入端；所述防爆处理模块的输出端连接电流电压转换模块输入端；所述电流电压转换模块的输出端连接滤波放大模块的输入端；所述滤波放大模块的输出端连接信号采集模块的输入端；所述信号采集模块的输出端连接中央处理器的输入端；所述中央处理器的输出端连接信号隔离模块的输入端；所述信号隔离模块的输出端连接电阻电容积分电路的输入端；所述电阻电容积分电路的输出端连接电压电流转换模块的输入端；所述电压电流转换模块的输出端连接输出电路。

2.根据权利要求1所述的电流隔离式安全栅，其特征在于：所述的电源电路包括电源输入部、变压器和电源输出部。

3.根据权利要求1或2所述的电流隔离式安全栅，其特征在于：所述信号隔离模块采用光耦隔离器或磁耦数字隔离器。

4.根据权利要求1所述的电流隔离式安全栅，其特征在于：所述中央处理器为ARMCortexM7或STM32处理器。