CN206442392U - 一种本安型rs485通信和对外供电数据采集板卡 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种本安型RS485通信和对外供电数据采集板卡，所述板卡上的数据采集电路包括有与数据采集器板卡连接的异步收发传输器电路，所述数据采集电路包括至少一路信号输出电路，所述信号输出电路包括RS485收发器电路、本安通信电路、DC‑DC隔离电源模块、本安供电电路和本安“通信+供电”数据采集输出接口。本实用新型将本安的RS485通信和本安的对外供电（提供4线制“通信+供电”接口）集成在一块可插拔的数据采集板卡上，不但满足爆炸危险环境下的防爆要求，并且使用方便、性价比高；通过采集器CPU板卡的程序控制，可实现“间歇式”对外供电功能，有效降低采集器的功耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及工业监控领域，具体涉及一种本安型RS485通信和对外供电数据采集板卡。
背景技术
对于工业现场的数据采集与监测应用，数据采集器与被采集设备之间通过RS485通信进行数据采集是一种常用的方式；对于燃气、粉尘等爆炸危险环境，“GB3836系列电气设备防爆（强制性）标准”要求上述RS485通信采用本质安全（简称本安）等手段实现防爆；对于一部分被采集设备（例如燃气计量表、流量计等），在数据通信采集过程中，其数据采集处理装置需要由数据采集器进行供电；从低功耗的角度出发，要求采集器具有“间歇式”供电功能，即在发生数据通信时对被采集设备供电，没有数据通信时不供电。针对上述要求，一般的数据采集器产品（PLC、RTU等）不具备本安的RS485通信模块和本安的对外供电模块，也不具备“间歇式”供电功能。因此，亟需为数据采集器研制一种具备本质安全RS485通信和本质安全对外供电功能，并可以进行“间歇式”对外供电的数据采集板卡，以满足爆炸危险环境下的数据采集、防爆、低功耗要求，进行广泛的应用。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种本安型RS485通信和对外供电数据采集板卡，是一种具备本质安全RS485通信和本质安全对外供电功能，并可以进行“间歇式”对外供电的数据采集板卡，以满足爆炸危险环境下的数据采集、防爆、低功耗要求，进行广泛的应用。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
一种本安型RS485通信和对外供电数据采集板卡，所述板卡上的数据采集电路包括有与数据采集器板卡连接的异步收发传输器电路，其中，所述数据采集电路包括至少一路信号输出电路，所述信号输出电路包括RS485收发器电路、本安通信电路、DC-DC隔离电源模块、本安供电电路和本安“通信+供电”数据采集输出接口，其中：RS485收发器电路接收异步收发传输器电路传送的数据采集信号，所述本安通信电路输入连接RS485收发器电路输出实现本安的RS485通信接口，本安通信电路输出连接本安“通信+供电”数据采集输出接口，所述DC-DC隔离电源模块具有输出控制端，输出控制端接收来自异步收发传输器电路的控制信号，DC-DC隔离电源模块的输入端连接一个DC12V，DC-DC隔离电源模块的输出提供一个受控的DC12V电源给本安供电电路，本安供电电路分别为RS485收发器电路、本安通信电路、本安“通信+供电”数据采集输出接口提供DC5V本安电源。
方案进一步是：所述本安“通信+供电”数据采集输出接口为4线制输出，其中两线用于RS485通信接口，另外两线用于本安对外供电接口。
方案进一步是：所述异步收发传输器电路与信号输出电路之间设置有串口扩展电路，通过串口扩展电路，所述异步收发传输器电路连接多路信号输出电路。
方案进一步是：在所述数据采集器板卡上设置有插座，所述本安型RS485通信和对外供电数据采集板卡上设置有插头，通过插拔的方式所述本安型RS485通信和对外供电数据采集板卡与所述数据采集器板卡连接。
本实用新型的有益效果是：将本安的RS485通信和本安的对外供电（提供4线制“通信+供电”接口）集成在一块可插拔的数据采集板卡上，不但满足爆炸危险环境下的防爆要求，并且使用方便、性价比高；通过采集器CPU板卡的程序控制，可实现“间歇式”对外供电功能，有效降低采集器的功耗，以便在没有市电（靠内部电池、太阳能等进行供电）条件下的使用，提升供电续航时间；通过串口扩展，一块数据采集板卡上可提供多个本安型数据采集接口，从节省采集器内采集板卡的配置数量、提高性能价格比，并且对多个被采集设备进行“一接口对一设备”的数据采集，避免因一个接口（通过总线）同时连接和采集多个被采集设备而产生的实时性低（不能并发通信）、可靠性低（单个接口故障将影响对多个设备的采集）、浪费电耗等问题。
下面结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。
附图说明
图1是本实用新型数据采集电路逻辑框图；
图2是DC-DC隔离电源模块的供电开关控制电路；
图3是本安供电电路的本安DC5V供电电路；
图4是本安供电电路的本安DC12V供电电路；
图5是本安RS485通信电路。
具体实施方式
一种本安型RS485通信和对外供电数据采集板卡，如图1所示，所述板卡上的数据采集电路包括有与数据采集器板卡1连接的异步收发传输器电路（UART）2，其中，所述数据采集电路包括至少一路信号输出电路，所述信号输出电路包括RS485收发器电路3、本安通信电路4、DC-DC隔离电源模块5、本安供电电路6和本安“通信+供电”数据采集输出接口7，其中：RS485收发器电路接收异步收发传输器电路传送的数据采集信号，所述本安通信电路输入连接RS485收发器电路输出实现本安的RS485通信接口，本安通信电路输出连接本安“通信+供电”数据采集输出接口，所述DC-DC隔离电源模块具有输出控制端501，输出控制端接收来自异步收发传输器电路的控制信号，DC-DC隔离电源模块的输入端连接一个DC12V，实施例中DC12V由数据采集器板卡1提供，DC-DC隔离电源模块的输出提供一个受控的DC12V电源给本安供电电路，本安供电电路分别为RS485收发器电路、本安通信电路、本安“通信+供电”数据采集输出接口提供DC5V本安电源。
实施例中的DC-DC隔离电源模块5如图2所示，本安供电电路6如图3和图4所示，本安通信电路4如图5所示。当然按照本案的标准还可以有其它多种电路的选择，这都是一些成熟的电路。
实施例中：所述本安“通信+供电”数据采集输出接口为4线制输出，其中两线用于RS485通信接口，另外两线用于本安对外供电接口。
实施例中：所述异步收发传输器电路与信号输出电路之间设置有串口扩展电路，通过串口扩展电路，所述异步收发传输器电路连接多路信号输出电路，也就是说：扩展出的串口数量，决定板卡上本安型数采集接口的数量（信号输出电路的数量），每路数采集接口均包含1套低功率RS485收发器电路、本安通信电路、电源模块、本安供电电路。
每路串口通过低功率RS485收发器实现RS485数据收发（A、B两线制）；每路RS485收发通过本安通信电路实现本安的RS485通信接口；每路隔离电源模块输出DC12V至本安供电电路；每路本安供电电路，为其对应的低功率RS485收发器和本安通信电路提供DC5V本安供电，为所连接的被采集设备提供DC12V本安供电；上述本安的RS485通信接口（2线制）和对应的本安的DC12V对外供电接口（2线制），一起组成（4线制）本安型数据采集接口。
实施例中：在所述数据采集器板卡上设置有插座，所述本安型RS485通信和对外供电数据采集板卡上设置有插头，通过插拔的方式所述本安型RS485通信和对外供电数据采集板卡与所述数据采集器板卡连接。
上述实施例中的异步收发传输器电路为SC16IS752IPW异步收发传输器芯片，通过“SC16IS752IPW”异步收发传输器实现每块板卡上2个串口，即2路本安型数据采集接口。以此为例，每个串口通过低功率RS485收发器（以“SN65HVD3082E”收发器为例），实现RS485通信数据收发（A、B两线制）。每路RS485数据收发，通过本安通信电路（稳压二级管限压、电阻限流）处理后，实现本安的RS485通信（2线制接口）为每路本安型数据采集接口配置1个DC-DC隔离电源模块（DC12V输入/DC12V输出，以“GDY 12S12-2W/3KV”模块为例）。通过上述“SC16IS752IPW”异步收发传输器的“485Power” 引脚和N-MOS管电路，对各路隔离电源模块DC12V输入进行开关控制，从而实现对各路本安供电的开关控制。隔离电源模块向对应的本安供电电路提供DC12V供电，本安供电电路通过快速熔断丝Fs、稳压二极管稳压、电阻限流等措施，以及5V稳压器，向对应的“SN65HVD3082E”RS485收发器和本安通信电路，提供本安的DC5V供电；对外向所连接的被采集设备提供本安的DC12V供电。
本实施例板卡中的本安供电电路，包括DC5V供电和DC12V供电两个部分，主要的限能措施是快速熔断丝、稳压二极管限压、电阻限流。本安DC12V供电作为对外供电接口；DC5V供电作为对“SN65HVD3082E”RS485收发器和其本安通信电路的供电输入，继续通过本安通信电路稳压二极管限压、电阻限流措施，实现本安的RS485通信。SC16IS752IPW异步收发传输器芯片中的RS485通信接口的本安参数为：Uo:5.4VDC、Io:188mA、Po:0.25W 、Co:1000uF、Lo:4mH；DC12V对外供电接口的本安参数为：Uo:12.6VDC、Io:177mA、Po:0.56W 、Co:7uF、Lo:4.5mH。
本实施例板卡通过（2×16P背板总线接口-12）实现在采集器背板上的工作和插拔。板卡上包含2个（4线制）本安型数据采集接口-13-14，每个接口由（2线制）本安的RS485通信接口和对应的（2线制）本安的DC12V对外供电接口组成。对于每路RS485通信收、发状态，板卡上设置发光二极管（LED灯）-15进行状态显示。
本数据采集板卡在实现本安供电和本安RS485通信的基础上，将二者集成为本安型数据采集器接口，具有本安防爆、多接口并行采集、间歇式供电、低功耗的技术特点，以及安全性、实时性、可靠性、性价比高的优点。
Claims (4)
1.一种本安型RS485通信和对外供电数据采集板卡，所述板卡上的数据采集电路包括有与数据采集器板卡连接的异步收发传输器电路，其特征在于，所述数据采集电路包括至少一路信号输出电路，所述信号输出电路包括RS485收发器电路、本安通信电路、DC-DC隔离电源模块、本安供电电路和本安“通信+供电”数据采集输出接口，其中：RS485收发器电路接收异步收发传输器电路传送的数据采集信号，所述本安通信电路输入连接RS485收发器电路输出实现本安的RS485通信接口，本安通信电路输出连接本安“通信+供电”数据采集输出接口，所述DC-DC隔离电源模块具有输出控制端，输出控制端接收来自异步收发传输器电路的控制信号，DC-DC隔离电源模块的输入端连接一个DC12V，DC-DC隔离电源模块的输出提供一个受控的DC12V电源给本安供电电路，本安供电电路分别为RS485收发器电路、本安通信电路、本安“通信+供电”数据采集输出接口提供DC5V本安电源。
2.根据权利要求1所述的本安型RS485通信和对外供电数据采集板卡，其特征在于，所述本安“通信+供电”数据采集输出接口为4线制输出，其中两线用于RS485通信接口，另外两线用于本安对外供电接口。
3.根据权利要求1所述的本安型RS485通信和对外供电数据采集板卡，其特征在于，所述异步收发传输器电路与信号输出电路之间设置有串口扩展电路，通过串口扩展电路，所述异步收发传输器电路连接多路信号输出电路。
4.根据权利要求1所述的本安型RS485通信和对外供电数据采集板卡，其特征在于，在所述数据采集器板卡上设置有插座，所述本安型RS485通信和对外供电数据采集板卡上设置有插头，通过插拔的方式所述本安型RS485通信和对外供电数据采集板卡与所述数据采集器板卡连接。
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|---|---|---|---|---|
| CN108986443A (zh) * | 2018-08-14 | 2018-12-11 | 北京航天拓扑高科技有限责任公司 | 一种对阶梯计价燃气表进行远程调价、数据采集系统和方法 |
| CN110260886A (zh) * | 2019-04-29 | 2019-09-20 | 上海航天控制技术研究所 | 一种空间用光电敏感器智能化测试系统 |
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