CN214228231U - 一种矿用本安型总线隔离器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种矿用本安型总线隔离器，包括电源电路、非本安电路、本安电路和电流检测电路，非本安电路包括非本安485输入接口、非本安485输出接口、第一非本安485收发器、第二非本安485收发器、模拟开关和主控芯片，本安电路包括本安485收发器和本安485输出接口，电源电路通过磁隔离DC/DC生成本安电源输出，电流检测电路用于检测本安电源输出，使得主控芯片根据本安电源输出与否来切换485总线通道，在存在对外本安型供电时，切换本安485通道，在不存在对外本安型供电时，切换非本安485通道，从而实现对外部本安型设备的应用，解决现有隔离栅功能单一的技术问题。

Description

一种矿用本安型总线隔离器

技术领域

本实用新型属于矿用本质安全栅技术领域，具体地说，是涉及一种矿用本安型总线隔离器。

背景技术

在矿井环境中，本质安全设备广泛应用，CAN/485隔离栅应用而生。

现有的隔离栅大多采用MCU对信号进行接收与转换，需要提供通信两端的波特率，并且需要软件程序的配合。此类结构设计复杂，价格昂贵，并且技术人员在使用时需要通过串口等通信方式对隔离栅进行配置。

为了技术人员在使用过程中更加便利，基于纯硬件隔离栅的优势逐渐显现出来。纯硬件的隔离栅一般采用两个收发器对称分布，中间采用光耦进行隔离，并辅以信号调理电路，以防总线锁死。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种矿用本安型总线隔离器，在现有隔离栅的基础上，采用基于磁隔离的DC/DC使本安部分能够对外提供本安型供电，并基于对本安型供电的输出电流的检测来判断是否存在对外本安型供电，根据是否存在对外本安型供电来切换485总线通道，可实现对外部本安型设备的应用，使得无论是软硬结合的隔离栅还是硬件隔离栅都具有对外供电和总线通道切换的功能，解决现有隔离栅功能单一的技术问题。

本实用新型采用以下技术方案予以实现：

提出一种矿用本安型总线隔离器，包括：电源电路，包括电源输入、磁隔离DC/DC、过流过压保护电路和本安电源输出；非本安电路，包括非本安485输入接口、非本安485输出接口、第一非本安485收发器、第二非本安485收发器、模拟开关和主控芯片；所述非本安485输入接口连接所述第一非本安485收发器，所述第一非本安485收发器连接所述模拟开关的输入端，所述模拟开关的第一路输出连接所述第二非本安485收发器，所述第二非本安485收发器连接所述非本安485输出接口；所述模拟开关的控制端连接所述主控芯片；本安电路，包括串联的本安485收发器和本安485输出接口；第一隔离光耦，连接于所述模拟开关的第二路输出以及所述本安485收发器之间；电流检测电路，其输入连接于所述本安电源输出，其输出连接于所述主控芯片；所述主控芯片，在检测到存在所述本安电源输出时，控制所述模拟开关切换至第二路输出通路上。

进一步的，所述第一隔离光耦包括两个，一个用于所述非本安电路至所述本安电路之间第一向数据的隔离，另一个用于所述非本安电路至所述本安电路之间第二向数据的隔离；其中，第一向为发送/接收数据时，第二向为接收/发送数据。

进一步的，所述非本安电路还包括：第一反相器，连接于所述第一非本安485收发器与所述模拟开关的输入端之间；所述本安电路还包括：第二反相器，连接于所述第一隔离光耦和所述本安485收发器之间。

进一步的，所述非本安电路还包括：非本安CAN接口，连接所述主控芯片的CAN总线第一数据端；所述本安电路还包括：本安CAN接口；所述总线隔离器还包括：第二隔离光耦，连接于所述主控芯片的CAN总线第二数据端与所述本安CAN接口之间。

进一步的，所述总线隔离器还包括：第三隔离光耦，连接于所述主控芯片与所述电流检测电路之间。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型提出的矿用本安型总线隔离器中，采用磁隔离DC/DC将电源输入转换为本安电源输出，使得本安电路部分能够为外接本安设备供电，并基于电流检测电路对本安供电实施检测，若存在对外本安型供电，主控芯片将非本安485输入切换至本安485总线通道输出数据，从而可实现对外部本安设备的供电及应用，若不存在对外本安型供电，主控芯片则切换非本安485总线通道输出数据，使得无论是软硬结合的隔离栅还是硬件隔离栅都具有对外供电和总线通道切换的功能，解决现有隔离栅功能单一的技术问题。

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1 为本实用新型提出的矿用本安型总线隔离器的电路架构图之一；

图2为本实用新型提出的矿用本安型总线隔离器的电路架构图之二；

图3为本实用新型提出的矿用本安型总线隔离器的电路架构图之三。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

本实用新型提出的矿用本安型总线隔离器，如图1所示，包括电源电路U1、非本安电路U2、本安电路U3、第一隔离光耦U4、电流检测电路U5和主控芯片U6。

电源电路U1包括电源输入IN、磁隔离DC/DC U11、两层过流过压保护电路U12和U13和本安电源输出OUT；非本安电路U2包括非本安485输入接口J1、非本安485输出接口J2、第一非本安485收发器U21、第二非本安485收发器U22、模拟开关P和主控芯片U6；非本安485输入接口J1连接第一非本安485收发器U21，第一非本安485收发器U21连接模拟开关P的输入端in，模拟开关P的第一路输出out1连接第二非本安485收发器U22，第二非本安485收发器U22连接非本安485输出接口J2；模拟开关P的控制端ctl连接主控芯片U 6；本安电路U3包括串联的本安485收发器和U31本安485输出接口J3。

两级过流过压保护模块U12和U13，设置于磁隔离DC/DC U11与本安电源输出OUT之间。可采用信号调理电路对CAN信号进行调理与缓存，提高CAN信号的抗干扰能力。

第一隔离光耦U4连接于模拟开关P的第二路输出out2以及本安485收发器U31之间；电流检测电路U5的输入连接于本安电源输出OUT，其输出连接于主控芯片U6。

主控芯片U6用于在检测到存在本安电源输出OUT时，控制模拟开关P切换至第二路输出out2的通路上；若没有检测到本安电源输出OUT，则控制模拟开关P切换至第一路输出out1的通路上。

上述提出的矿用本安型总线隔离器中，采用磁隔离DC/DC将电源输入IN转换为本安电源输出OUT，使得本安电路部分能够为外接本安设备供电，例如本安型键盘、本安型鼠标等，基于电流检测电路U5对本安供电实施检测，若存在对外本安型供电，也即接入了外接的本安设备时，主控芯片U6将非本安485输入切换至本安485总线通道输出数据，从而可实现对外部本安设备的供电及应用，若不存在对外本安型供电，主控芯片U6则切换非本安485总线通道输出数据，使得无论是软硬结合的隔离栅还是硬件隔离栅都具有对外供电和总线通道切换的功能，解决现有隔离栅功能单一的技术问题。

在本实用新型实施例中，如图2所示，第一隔离光耦U4采用两个隔离光耦U41和U42实现，隔离光耦U41用于非本安电路U2至本安电路U3之间第一向数据的隔离，隔离光耦U42用于非本安电路U3至本安电路U2之间第二向数据的隔离；这里，当第一向为发送数据时，第二向为接收数据，当第一向为接收数据时，第二向为发送数据。

在本实用新型一些实施例中，如图3所示，非本安电路U2还包括第一反相器U23，连接于第一非本安485收发器U21与模拟开关P的输入端in之间；本安电路U3还包括第二反相器U32，连接于第一隔离光耦U4和本安485收发器U31之间；第一反相器U23和第二反相器U32的应用，使得第一非本安485收发器U21和第二非本安485收发器U22实现在同一时刻有一个在发送数据时，另一个工作在接收状态，保证信号一个收发器输出另一个收发器输入，实现数据的单方向传输。

在本实用新型一些实施例中，如图1所示，非本安电路U2还包括非本安CAN接口J4，连接主控芯片U6的CAN总线第一数据端；本安电路U3还包括本安CAN接口J5；总线隔离器还包括第二隔离光耦U7，连接于主控芯片U6的CAN总线第二数据端与本安CAN接口J5之间。

在本实用新型一些实施例中，如图1所示，总线隔离器还包括第三隔离光耦U8，连接于主控芯片U6与电流检测电路U5之间。

上述本实用新型采用基于磁隔离的DC/DC电源模块提供本安型的电源输出，并通过电流检测电路检测本安供电的输出，根据是否存在本安型供电输出切换485通信通路，为现场技术人员提供了更多的可操作性。

需要说明的是，本实用新型中的过流过压保护模块、信号调理电路等均可通过现有电路架构实现，本实用新型不予具体赘述和限定。

应该指出的是，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种矿用本安型总线隔离器，其特征在于，包括：

电源电路，包括电源输入、磁隔离DC/DC、过流过压保护电路和本安电源输出；

非本安电路，包括非本安485输入接口、非本安485输出接口、第一非本安485收发器、第二非本安485收发器、模拟开关和主控芯片；所述非本安485输入接口连接所述第一非本安485收发器，所述第一非本安485收发器连接所述模拟开关的输入端，所述模拟开关的第一路输出连接所述第二非本安485收发器，所述第二非本安485收发器连接所述非本安485输出接口；所述模拟开关的控制端连接所述主控芯片；

本安电路，包括串联的本安485收发器和本安485输出接口；

第一隔离光耦，连接于所述模拟开关的第二路输出以及所述本安485收发器之间；

电流检测电路，其输入连接于所述本安电源输出，其输出连接于所述主控芯片；

所述主控芯片，在检测到存在所述本安电源输出时，控制所述模拟开关切换至第二路输出通路上。

2.根据权利要求1所述的矿用本安型总线隔离器，其特征在于，所述第一隔离光耦包括两个，一个用于所述非本安电路至所述本安电路之间第一向数据的隔离，另一个用于所述非本安电路至所述本安电路之间第二向数据的隔离；

其中，第一向为发送/接收数据时，第二向为接收/发送数据。

3.根据权利要求1所述的矿用本安型总线隔离器，其特征在于，所述非本安电路还包括：

第一反相器，连接于所述第一非本安485收发器与所述模拟开关的输入端之间；

所述本安电路还包括：

第二反相器，连接于所述第一隔离光耦和所述本安485收发器之间。

4.根据权利要求1所述的矿用本安型总线隔离器，其特征在于，所述非本安电路还包括：

非本安CAN接口，连接所述主控芯片的CAN总线第一数据端；

所述本安电路还包括：

本安CAN接口；

所述总线隔离器还包括：

第二隔离光耦，连接于所述主控芯片的CAN总线第二数据段与所述本安CAN接口之间。

5.根据权利要求1所述的矿用本安型总线隔离器，其特征在于，所述总线隔离器还包括：

第三隔离光耦，连接于所述主控芯片与所述电流检测电路之间。

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