CN217741303U - 一种适用于氢气环境的打印机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于氢气环境的打印机，涉及加氢设备技术领域，用于在氢气环境下提供打印服务，针对目前没有适用于氢气环境的打印机的问题，提供了一种适用于氢气环境的打印机，通过设置于防爆盒内的本安电源提供本安电压，又通过过压保护电路和过流保护电路分别保证本安电源的电压值和电流值都符合氢气环境下的安全标准，使得工作在氢气环境下的打印机主机所连接的电源输入不会成为点火源，避免出现危险的可能，使得打印机有满足安全标准的电源供电，可以应用在氢气环境下，辅助加氢机实现更多功能，更好地适应了用户使用加氢机时的需要，增加了用户的使用体验。

Description

一种适用于氢气环境的打印机

技术领域

本实用新型涉及加氢设备技术领域，特别是涉及一种适用于氢气环境的打印机。

背景技术

随着新能源技术的发展，氢能作为一种新型的技术和清洁能源，在各个技术领域中都得到了广泛的运用。由于加氢设备工作环境的特殊性，通常充斥着易燃易爆气体，对在其中工作的设备的电流、电压等安全性都有着较高的要求，导致其设计起点高，难度大，许多功能无法实现。进而，使得现有的加氢机功能较为单一，不能给用户提供更加丰富的使用体验，已经越来越无法满足用户的需要。

目前市场上，还没有一种可以用于氢气环境中并使用在危险1区的打印机，无法解决用户在氢气环境下打印小票等需求。

所以，现在本领域的技术人员亟需要一种适用于氢气环境的打印机，以实现在氢气环境下仍能为用户提供打印服务等功能。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种适用于氢气环境的打印机，以实现在氢气环境下仍能为用户提供打印服务等功能。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种适用于氢气环境的打印机，包括：防爆盒、本安电源、过压保护电路、过流保护电路和打印机主机；

本安电源设置于防爆盒内，通过设置于防爆盒处的电源输出端口与防爆盒外的打印机主机连接；

过压保护电路和过流保护电路与本安电源连接，用于在本安电源输出电压超过预设的电压阈值或输出电流超过预设的电流阈值时，输出控制信号以控制本安电源关断。

可选的，过流保护电路包括：I/V转换模块、电压比较器、基准源和锁存模块；

I/V转换模块与本安电源连接，用于将本安电源输出的电流信号转换成电压信号；

基准源与电压比较器的输入端连接，用于提供基准电压；

电压比较器的另一输入端与I/V转换模块连接，电压比较器用于根据电压信号和基准电压的大小关系，输出控制信号控制本安电源通断；

锁存模块与电压比较器的输出端连接，用于锁存控制信号。

可选的，锁存模块为多频振荡器。

可选的，打印机主机包括：控制模块、程序下载模块、按键模块、打印模块和多个隔离模块；

控制模块分别通过隔离模块与程序下载模块、按键模块和打印模块连接。

可选的，隔离模块为光耦隔离电路或数字隔离电路。

可选的，打印机主机还包括：通信模块；

通信模块通过隔离模块与加氢机连接。

可选的，隔离模块为齐纳安全栅。

可选的，通信模块为本安型RS-232模块，对应的，还包括：设置于防爆盒内部的本安/隔爆转换板；

本安/隔爆转换板包括：本安型RS-232接口和隔爆型RS-485接口；其中，本安型RS-232接口与本安型RS-232模块连接。

可选的，通信模块为多个，且包括：本安型RS-232模块和本安型RS-485模块。

可选的，还包括设置于防爆盒内的电源转换模块；

电源转换模块与外部电源连接，用于将外部电源输出的电压转换为本安电压，以作为本安电源与打印机主机连接。

本实用新型所提供的一种适用于氢气环境的打印机，通过设置于防爆盒内的本安电源提供本安电压，又通过过压保护电路和过流保护电路分别保证本安电源的电压值和电流值都符合氢气环境下的安全标准，使得工作在氢气环境下的打印机主机所连接的电源输入不会成为点火源，避免出现危险的可能，使得打印机有满足安全标准的电源供电，可以应用在氢气环境下，辅助加氢机实现更多功能，更好地适应了用户使用加氢机时的需要，增加了用户的使用体验。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的一种适用于氢气环境的打印机的结构图；

图2为本实用新型提供的一种过流保护电路的结构图；

图3为本实用新型提供的一种过压保护电路的结构图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护范围。

本实用新型的核心是提供一种适用于氢气环境的打印机。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

对于加氢机所处的工作环境而言，通常充斥着氢气这样的易燃易爆气体，与空气混合，一遇明火或其他点火源极易出现爆炸等危险。根据正常作业时会产生易燃易爆气体的量以及存在时间，此类环境可分为2类危险区域、1类危险区域和0类危险区域几种危险等级。像加氢机所处的工作环境，通常为2类危险区域和1类危险区域。

这类危险区域对工作在其中的电气设备具有严格的安全规定，例如GB3836或者IEC60079标准，避免因为出现点火源导致其内的易燃易爆气体被引燃。所以对于在其中工作的电气设备设计难度大，能工作在氢气环境下的电气设备也相对较少。对于目前的加氢机来说，除去其基本功能外，其他能实现的功能非常少且单一，不符合用户日益丰富的需要，例如打印小票等服务。

而现有的打印机由于供电等问题，没有能够在保证安全性的前提下工作在氢气环境中的，所以，本申请提供一种适用于氢气环境的打印机，如图1所示，包括：防爆盒10、本安电源、过流保护电路11、过压保护电路12和打印机主机20；

本安电源设置于防爆盒10内，通过设置于防爆盒10处的电源输出端口13与防爆盒10外的打印机主机20连接；

过压保护电路12和过流保护电路11与本安电源连接，用于在本安电源输出电压超过预设的电压阈值或输出电流超过预设的电流阈值时，输出控制信号以控制本安电源关断。

容易理解的是，本申请所提到的防爆盒10是根据GB3836或者IEC60079标准，用于把设备可能点燃爆炸性气体混合物的部件全部封闭在其内的一个外壳，防爆盒10能够承受通过外壳任何接合面或结构间隙、渗透到外壳内部的可燃性混合物在内部爆炸而不损坏，并且不会引起外部由一种、多种气体或蒸气形成的爆炸性环境的点燃。

所以将本安电源设置于防爆盒10内，通过设置在防爆盒10处的电源输出接口13，提供本安型的电源输出，且通过过压保护电路12和过流保护电路11，保证本安电源输出的电压、电流符合安全标准。

一般来说，本安电源存在两路输出，一路连接过压保护电路12，一路连接过流保护电路11，以分别检测本安电源输出的电压和电流是否超出预设的电压阈值和电流阈值，当超出阈值时，说明本安电源存在安全风险，及时控制本安电源切换，避免爆炸事故的发生。

在本安电源连接于过压保护电路12和过流保护电路11之后，两路输出并为一路输出，连接在设置于防爆盒10处的电源输出接口13，以使设置于防爆盒10外的打印机主机20能够通过电源输入接口21获取电源。

需要说明的是，由于从电源输入接口21获取电源为其他模块供电的连接关系为常规实施方式，所以于图1中不做过多展示，但应清楚的是电源输入接口21应与打印机主机20有直接或间接的连接关系以实现供电。

通常而言，上述为打印机供电的本安电源为5V本安电源，本申请不限制于其具体的实施形式，可通过在防爆盒10内直接设置5V本安电源来实现。但考虑到实际应用中的泛用性，本实施例提供一种可选的实施方案，上述的适用于氢气环境下的打印机，还包括设置于防爆盒10内的电源转换模块14；

电源转换模块14与外部电源连接，用于将外部电源输出的电压转换为本安电压，以作为本安电源与打印机主机20连接。

上述的外部电源通常为AC110-240V电源30，也即输入为交流电，且电压在110伏到240伏之间。所以本实施例所提到的电源转换模块14也即为用于将AC110-240V电源30转换成本安5V的电源转换模块14。

另外，还需要进行说明的是，上述提到的打印机主机20也即为打印机中实现打印功能的部分，为现有打印机的组成部分，本实施例在此不做赘述。

而用户对在氢气环境下打印小票的需求，通常是基于加氢机所提供的数据实现的，所以打印机主机20应与加氢机连接，以根据加氢机返回的数据进行打印。但需要注意的是，打印机主机20和加氢机之间的连接也应符合上述的安全标准，避免引发气体爆炸等事故。

本申请所提供的一种适用于氢气环境的打印机通过设置于防爆盒10内的本安电源，为打印机提供可以应用在氢气环境下的安全电源，从而使打印机正常工作在氢气环境下，并提供打印小票等服务，满足用户的需要，进一步增加了加氢机的功能。

由上述实施例可知，本申请对于实现打印机可以工作在氢气环境下的一个重要的条件就是通过过压保护电路12以及过流保护电路11来提供安全可靠的电源供给，所以为进一步说明本申请所提供的一种适用于氢气环境的打印机，下面对于过压保护电路12以及过流保护电路11进行详细说明：

本实施例提供一种过流保护电路11的可选方案，包括：I/V转换模块、电压比较器、基准源和锁存模块；

I/V转换模块与本安电源连接，用于将本安电源输出的电流信号转换成电压信号；

基准源与电压比较器的输入端连接，用于提供基准电压；

电压比较器的另一输入端与I/V转换模块连接，电压比较器用于根据电压信号和基准电压的大小关系，输出控制信号控制本安电源通断；

锁存模块与电压比较器的输出端连接，用于锁存控制信号。

本实施例从本安电源输出的电流值和预设的电流阈值进行比较的角度出发，由于出于电路的易实现性，电压比较相对于电流比较更易实施，所以通过I/V转换模块将电流值转换为电压值，与基准源提供的电压值进行比较，实现与电流比较相同的效果。

而当超过电流阈值时说明本安电源存在安全风险，需要切断，此时可通过与过流保护电路11连接的开关模块进行控制，切断本安电源对打印机主机20的供电。也可以通过与控制芯片进行连接，将上述反映本安电源输出电流值是否超过电流阈值的输出信号发送至控制芯片，控制芯片将此结果与过压保护电路12返回的结果综合进行考虑，以决定是否控制本安电源断开。一般来说，当本安电源的输出电流超过电流阈值或输出电压超过电压阈值这两个条件满足任意其一时，控制芯片控制本安电源断开。

具体电路如图2所示，图中的U6B即为电压比较器，其5脚输入的电压即为基准源提供的基准电压；6脚输入的为本安电源的输出电压；7脚作为输出端，根据5脚、6脚输入的电压值，输出相应的电平信号，以控制本安电源的关断与否。

由于当电路中因为短路等情况导致电压升高的现象可能是瞬时性的，导致电压比较器输出的电平信号维持时间也较短，可能未被检测出或因为其他情况导致本安电源未被及时切断，进而导致爆炸等事故的发生。所以本实施例通过锁存模块与电压比较器的输出端连接，将其输出信号锁存，避免上述问题的发生。

而在图2所示的电路中，锁存模块以一种可选方案实施：锁存模块为多频振荡器，也即图2中的U8A及其相关电路。

容易理解的是，上述的锁存模块为多频振荡器仅为一种可选的实施方案，锁存模块还可以为锁存器等拥有把信号暂存以维持某种电平状态的功能的装置，本实施例对此不做限制。

此外，对于过压保护电路12而言，如图3所示，同样是通过电压比较器U6A来比较本安电源输出电压和电压阈值的大小关系，从而输出相应的信号控制本安电源的关断与否。如上述实施例所述，可以通过开关模块直接控制本安电源通断，也可以通过将信号输出至控制芯片，由控制芯片综合过流保护电路11的结果，根据预设的控制逻辑决定是否切换本安电源。一般来说，上述的控制逻辑为当本安电源输出电压超过预设的电压阈值、或输出电流超过预设的电流阈值时，控制本安电源关断。

本实施例提供一种过流保护电路11的可选实施方式，通过I/V转换模块将电流转换成电压，以将相对较难实现的电流比较变成电压比较，并通过锁存模块将电压比较器输出的电平信号进行锁存，避免由于输出的用于表征本安电源电流超过电流阈值时的电平信号维持的时间过短导致误判或未检测到，以进一步保证打印机工作的安全性。

在上述实施例中已经清楚地说明，本实施例主要是通过提供可在氢气环境下安全使用的本安电源为打印机供电，以实现打印功能，满足用户打印小票等需要。对于打印机主机20来说，并无过多要求，可由现有的打印机来实现，具体的，打印机主机20如图1所示，可包括但不限于：控制模块22、程序下载模块23、按键模块24和打印模块25等。

其中，控制模块22用于根据预先设置的程序完成打印等功能；程序下载模块23用于与外部设备或存储介质连接，下载或更新驱动打印机的应用程序；按键模块24包括多种按键输入，接收用户发出的指令以进行控制；打印模块25则包括电机驱动模块和打印头，用于实现打印功能。

但是，考虑到氢气环境的特殊性，为进一步保证设备安全，本实施例还提供一种可选的实施方案，上述的打印机主机20还包括隔离模块；

控制模块22与其他各模块之间的连接都通过隔离模块进行隔离，以组成本质安全栅的设计，从而进一步降低由于打印机主机20内部产生点火源导致发生爆炸危险的可能。同样的，由于打印机的各个模块之间都需要隔离模块进行隔离，为保证图1的清楚简洁，隔离模块未在图1中示出，但由上述描述可以清楚地得知隔离模块与其他模块的连接关系。

对于隔离模块的具体实施方式，本实施例提供一种可选的实施方案，上述用于设置在控制模块22和打印机主机20其他模块之间，以完成隔离效果的隔离模块为：光耦隔离电路或数字隔离电路。

其中，隔离模块具体为光耦隔离电路还是数字隔离电路，根据控制模块22和相应模块之间传输的信号类型决定。

本实施例通过设置在打印机主机20的控制模块22与其他模块之间的隔离模块，实现本质安全栅的设计，避免因为打印机主机20内部信号传输而导致产生点火源的情况发生，从而进一步保证打印机在氢气环境下的正常、安全工作。

由上述可知，打印机作为辅助加氢机实现打印小票功能的装置，一般需要与加氢机进行连接，以将加氢机返回的数据打印出来。但同样的，如何保证加氢机和打印机之间通信连接的安全，也是一个亟需解决的问题。

为此，本实施例提供一种可选的实施方案，上述的打印机主机20还包括通信模块；通信模块通过隔离模块与加氢机连接，用于建立打印机和加氢机之间的通信连接。

进一步的，隔离模块可以为齐纳安全栅。

每个一个安全栅的设计，目的都是为了能量限制，使后级的电路不能产生点火源。所以每个安全栅的后级，都需要严格限制储能元件，以及电路的布局方式。

上述安全栅的设计原则：如果安全栅最大输出电压是Uo(根据齐纳二极管最大值确定)，那么最大输出电流Io＝Uo/R，R是限流器件，根据GB3836或者IEC60079标准，Uo和Io必须满足A.1短路曲线(为上述标准中的一种出现短路情况时的电压和电流之间的曲线，标准要求实际的电压值和电流值需低于上述曲线)。同时，后级储能元件的电容值Co＝0.7倍允许电容值，而储能电感的电感值L则需满足1/2×Io²×L＝40uJ。

此外，考虑到不同加氢机对外采用的通信接口可能不同，在实际实施中较为常见的两种接口为RS-232接口和RS-485接口(RS-232和RS-485都为常用的串行通信接口标准之一)，同样，为保证能应用在氢气环境中，上述的通信接口通常采用本安型接口以符合安全规范。所以，本实施例提供一种可选的实施方案：通信模块为多个，且包括本安型RS-232模块27和本安型RS-485模块26。

上述打印机本机包括多个通信模块，且通信模块中至少包括本安型RS-232模块27和本安型RS-485模块26，能够满足实际应用中绝大部分加氢机的通信需要，使得本申请所提供的打印机更好地满足用户需求，提高了泛用性。

本实施例所提供的一种可选方案，通过通信模块建立打印机主机20和加氢机之间的通信连接，以满足用户打印小票的需求。另外，还通过隔离模块实现打印机主机20和加氢机之间的本质安全栅设计，保证了打印机使用过程中的安全性，避免打印机主机20和加氢机通信所导致的爆炸。最后，本实施例还提供一种隔离模块的可选方案，并给出了一种齐纳安全栅的简单实施方法，使本实施例所提供的可选方案更易实现。

本申请所提供的打印机除去与加氢机由通信需求外，也可能存在与氢气环境外的设备之间的通信需求。基于此，本实施例提供一种可选的实施方案：通信模块为本安型RS-232模块27，对应的，还包括：设置于防爆盒10内部的本安/隔爆转换板15；

本安/隔爆转换板15包括：本安型RS-232接口151和隔爆型RS-485接口152；其中，本安型RS-232接口151与本安型RS-232模块27连接。

对于与加氢机连接以建立通信关系的通信模块来说，实际应用中通常为本安型RS-232模块27，而对于外部设备来说，存在以RS-485模块为通信模块的情况，此时需要转换板将RS-232接口转换为RS-485接口，以实现打印机主机20和其他设备的通信连接。

又由于虽然其他设备无需设置在氢气环境中，但仍需考虑到打印机的安全性，所以通过上述的防爆盒10建立连接，本安/隔爆转换板15设置于防爆盒10中，除去将RS-232接口转换为RS-485接口之外，还有将本安型转换成隔爆型的需求。具体的，也即将本安型RS-232接口151转换成隔爆型RS-485接口152。

以上对本实用新型所提供的一种适用于氢气环境的打印机进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。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，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种适用于氢气环境的打印机，其特征在于，包括：防爆盒、本安电源、过压保护电路、过流保护电路和打印机主机；

所述本安电源设置于所述防爆盒内，通过设置于所述防爆盒处的电源输出端口与所述防爆盒外的所述打印机主机连接；

所述过压保护电路和所述过流保护电路与所述本安电源连接，用于在本安电源输出电压超过预设的电压阈值或输出电流超过预设的电流阈值时，输出控制信号以控制所述本安电源关断。

2.根据权利要求1所述的适用于氢气环境的打印机，其特征在于，所述过流保护电路包括：I/V转换模块、电压比较器、基准源和锁存模块；

所述I/V转换模块与所述本安电源连接，用于将所述本安电源输出的电流信号转换成电压信号；

所述基准源与所述电压比较器的输入端连接，用于提供基准电压；

所述电压比较器的另一输入端与所述I/V转换模块连接，所述电压比较器用于根据所述电压信号和所述基准电压的大小关系，输出控制信号控制所述本安电源通断；

所述锁存模块与所述电压比较器的输出端连接，用于锁存所述控制信号。

3.根据权利要求2所述的适用于氢气环境的打印机，其特征在于，所述锁存模块为多频振荡器。

4.根据权利要求1所述的适用于氢气环境的打印机，其特征在于，所述打印机主机包括：控制模块、程序下载模块、按键模块、打印模块和多个隔离模块；

所述控制模块分别通过所述隔离模块与所述程序下载模块、所述按键模块和所述打印模块连接。

5.根据权利要求4所述的适用于氢气环境的打印机，其特征在于，所述隔离模块为光耦隔离电路或数字隔离电路。

6.根据权利要求4所述的适用于氢气环境的打印机，其特征在于，所述打印机主机还包括：通信模块；

所述通信模块通过所述隔离模块与加氢机连接。

7.根据权利要求6所述的适用于氢气环境的打印机，其特征在于，所述隔离模块为齐纳安全栅。

8.根据权利要求7所述的适用于氢气环境的打印机，其特征在于，所述通信模块为本安型RS-232模块，对应的，还包括：设置于所述防爆盒内部的本安/隔爆转换板；

所述本安/隔爆转换板包括：本安型RS-232接口和隔爆型RS-485接口；其中，所述本安型RS-232接口与所述本安型RS-232模块连接。

9.根据权利要求7所述的适用于氢气环境的打印机，其特征在于，所述通信模块为多个，且包括：本安型RS-232模块和本安型RS-485模块。

10.根据权利要求1至9任意一项所述的适用于氢气环境的打印机，其特征在于，还包括设置于所述防爆盒内的电源转换模块；

所述电源转换模块与外部电源连接，用于将所述外部电源输出的电压转换为本安电压，以作为所述本安电源与所述打印机主机连接。

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