CN218995942U - 一种仪表恒流源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种仪表恒流源，包括：安全栅，其为检测端安全栅，其包括电源输入端、与所述电源输入端连接的危险侧输出端、危险侧输入端及与所述危险侧输入端连接的安全侧输出端；供电电源，与所述安全栅的电源输入端连接，用于向所述安全栅提供原始直流电压信号；以及可调电阻，其输入端与所述安全栅的危险侧输出端连接，其输出端与所述安全栅的危险侧输入端连接，用于根据所述原始直流电压信号及调节的电阻值控制所述安全栅的安全侧输出端输出预设直流电流信号。本实用新型利用检测端安全栅以及在安全栅的危险侧输出端和危险侧输入端接入可调电阻，可以使安全栅的安全侧输出端输出恒定的电流信号，从而提高恒流源的可靠性。

Description

一种仪表恒流源

技术领域

本实用新型涉及石油化工技术领域，尤其涉及一种用于石化装置的仪表恒流源。

背景技术

石化装置的仪表系统经常需要毫安(mA)级电流恒流源进行热电阻测量、控制系统通道调试及临时替代故障仪表等；信号发生器(例如干电池或充电电源)虽然可以短时间作为恒流源使用，长期使用则存在费用太高问题。

仪表系统中的冷冻机控制系统采用S7200PLC+触摸屏，其温度监测主要有入口温度、出口温度、排烟温度和蒸发温度等；其中，排烟温度作为联锁跳机保护控制，温度传感器选用PT100热电阻，PLC控制系统中温度测量元件选用S7200的EM235扩展模块(模拟量输入AI*4，模拟量输出AO*1)，且EM235扩展模块AO端口作为温度传感器恒流源。然而，在实际使用过程中，EM235扩展模块易受外界因素的干扰，在PLC控制系统程序要求EM235扩展模块AO端口输出5mA电流时，其AO端口实际输出22mA电流，导致排烟温度超高并引发冷冻机联锁非正常原因跳机；此外，在冷冻机联锁跳机后，还需要对冷冻机控制系统进行全面检查及重启，不仅浪费时间，还会增加工作量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种仪表恒流源，利用检测端安全栅以及在安全栅的危险侧输出端和危险侧输入端接入的可调电阻，可以使安全栅的安全侧输出端输出恒定的电流信号，从而提高恒流源的可靠性。

为了达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种仪表恒流源，包括：

安全栅，其为检测端安全栅，其包括电源输入端、与所述电源输入端连接的危险侧输出端、危险侧输入端及与所述危险侧输入端连接的安全侧输出端；

供电电源，与所述安全栅的电源输入端连接，用于向所述安全栅提供原始直流电压信号；以及

可调电阻，其输入端与所述安全栅的危险侧输出端连接，其输出端与所述安全栅的危险侧输入端连接，用于根据所述原始直流电压信号及调节的电阻值控制所述安全栅的安全侧输出端输出预设直流电流信号。

可选的，所述安全栅包括：

电源转换模块，其输入端与所述供电电源连接，用于将所述原始直流电压信号转换为原始交流电压信号；且所述电源转换模块的输入端为所述安全栅的电源输入端；

第一变压器，其包括第一输入绕组和第一输出绕组；且所述第一输入绕组与所述电源转换模块的输出端连接，所述第一输出绕组将所述原始交流电压信号转换为第一交流电压信号；

第一整流滤波器，其输入端与所述第一输出绕组连接，其输出端与所述可调电阻的输入端连接，用于将所述第一交流电压信号转换为第一直流电压信号并输送至所述可调电阻，以使所述可调电阻输出第一直流电流信号；且所述第一整流滤波器的输出端为所述安全栅的危险侧输出端；

调制器，其信号输入端与所述可调电阻的输出端连接，用于将所述第一直流电流信号转换为第一交流电流信号；且所述调制器的信号输入端为所述安全栅的危险侧输入端；

第二变压器，其包括第二输入绕组和第二输出绕组；且所述第二输入绕组与所述调制器的信号输出端连接，用于将所述第一交流电流信号转换为第二交流电流信号；以及

解调放大器，其信号输入端与所述第二输出绕组连接，其信号输出端与用电设备连接，用于将所述第二交流电流信号转换为所述预设直流电流信号并输送至所述用电设备，用于将所述第二交流电流信号转换为所述预设直流电流信号；且所述解调放大器的信号输出端为所述安全栅的安全侧输出端。

可选的，所述第一整流滤波器的输出端与所述可调电阻的输入端之间设有限压电路，以使输送至所述可调电阻的所述第一直流电压信号的值处于第一预设范围内。

可选的，所述可调电阻的输出端与所述调制器的信号输入端之间设有限流电路，以使输送至所述调制器的所述第一直流电流信号的值处于第二预设范围内。

可选的，所述第一变压器的所述第一输出绕组还与所述调制器的电源输入端连接，用于向所述调制器提供工作电压。

可选的，所述第一变压器还包括第三输出绕组，所述第三输出绕组将所述原始交流电压信号转换为第二交流电压信号；

所述安全栅还包括第二整流滤波器，其输入端与所述第三输出绕组连接，其输出端与所述解调放大器的电源输入端连接，用于将所述第二交流电压信号转换为第二直流电压信号并输送至所述解调放大器，以向所述解调放大器提供工作电压。

可选的，所述第一交流电压信号的值和所述原始交流电压信号的值相同。

可选的，所述第一预设范围为0～24V。

可选的，所述第二预设范围为4mA～20mA。

可选的，所述预设直流电流信号的值为4mA～10mA。

本实用新型与现有技术相比至少具有以下优点之一：

本实用新型提供的一种仪表恒流源，安全栅采用检测端安全栅，且供电电源与安全栅的电源输入端连接，以向安全栅提供原始直流电压信号；可调电阻的输入端与安全栅的危险侧输出端连接，可调电阻的输出端与安全栅的危险侧输入端连接，以根据原始直流电压信号及调节的电阻值控制安全栅的安全侧输出端输出预设直流电流信号，从而使与安全栅的安全侧输出端连接的用电设备正常且稳定地工作。

本实用新型中安全栅的电源输入端接入相对稳定的原始直流电压信号，且在安全栅的危险侧输出端和危险侧输入端接入可调电阻并调节好阻值后，安全栅的安全侧输出端便可以输出恒定的预设直流电流信号，从而能够作为恒流源使用，较为简单方便并具有较好的可靠性。

附图说明

图1是本实用新型一实施例提供的一种仪表恒流源的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例提供的一种仪表恒流源与热电阻连接的示意图；

图3是本实用新型一实施例提供的一种仪表恒流源中安全栅的电路示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型提出的一种仪表恒流源作进一步详细说明。根据下面说明，本实用新型的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施方式的目的。为了使本实用新型的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

需要说明的是，在本文中，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。

结合附图1～3所示，本实施例提供一种仪表恒流源，包括：安全栅110，其为检测端安全栅(又称为输入安全栅)，其包括电源输入端、与所述电源输入端连接的危险侧输出端、危险侧输入端及与所述危险侧输入端连接的安全侧输出端；供电电源120，与所述安全栅110的电源输入端连接，用于向所述安全栅110提供原始直流电压信号；以及可调电阻130，其输入端与所述安全栅110的危险侧输出端连接，其输出端与所述安全栅110的危险侧输入端连接，用于根据所述原始直流电压信号及调节的电阻值控制所述安全栅110的安全侧输出端输出预设直流电流信号，以使与所述安全栅110的安全侧输出端连接的用电设备100能够正常且稳定地工作。

请继续参考图1，所述安全栅110包括：电源转换模块111，其输入端与所述供电电源120连接，用于将所述原始直流电压信号转换为原始交流电压信号；且所述电源转换模块111的输入端为所述安全栅110的电源输入端；第一变压器112，其包括第一输入绕组和第一输出绕组；且所述第一输入绕组与所述电源转换模块111的输出端连接，所述第一输出绕组将所述原始交流电压信号转换为第一交流电压信号；第一整流滤波器113，其输入端与所述第一输出绕组连接，其输出端与所述可调电阻130的输入端连接，用于将所述第一交流电压信号转换为第一直流电压信号并输送至所述可调电阻130，以使所述可调电阻130输出第一直流电流信号；且所述第一整流滤波器113的输出端为所述安全栅110的危险侧输出端；调制器116，其信号输入端与所述可调电阻130的输出端连接，用于将所述第一直流电流信号转换为第一交流电流信号；且所述调制器116的信号输入端为所述安全栅110的危险侧输入端；第二变压器117，其包括第二输入绕组和第二输出绕组；且所述第二输入绕组与所述调制器116的信号输出端连接，用于将所述第一交流电流信号转换为第二交流电流信号；以及解调放大器119，其信号输入端与所述第二输出绕组连接，其信号输出端与用电设备100连接，用于将所述第二交流电流信号转换为所述预设直流电流信号并输送至所述用电设备100，用于将所述第二交流电流信号转换为所述预设直流电流信号；且所述解调放大器119的信号输出端为所述安全栅110的安全侧输出端。

可以理解的是，所述第一变压器112还包括第三输出绕组，所述第三输出绕组将所述原始交流电压信号转换为第二交流电压信号；所述安全栅110还包括第二整流滤波器118，其输入端与所述第三输出绕组连接，其输出端与所述解调放大器119的电源输入端连接，用于将所述第二交流电压信号转换为第二直流电压信号并输送至所述解调放大器119，以向所述解调放大器119提供工作电压。

具体的，在本实施例中，所述供电电源120提供的所述原始直流电压信号可以为24V直流电压信号；所述电压转换模块111可以采用直流/交流变换器，且所述电压转换模块111输出的所述原始交流电压信号可以为24V交流电压信号，但本实用新型不以此为限。

具体的，在本实施例中，所述第一变压器112可以将所述原始交流电压信号转换为所述第一交流电压信号和所述第二交流电压信号；其中，所述第一交流电压信号的值和所述原始交流电压信号的值相同，同时还与所述调制器116的工作电压值相同，使得所述调制器116的电源输入端接入所述第一交流电压信号后，所述调制器116可以正常工作；所述第二交流电压信号的值则与所述解调放大器119的工作电压值相同，使得所述第二整流滤波器118根据所述第二交流电压信号转换的所述第二直流电压信号的值与所述解调放大器119的工作电压值相同，从而使得所述解调放大器119可以正常工作。优选的，所述第一变压器112可以采用隔离变压器，但本实用新型不以此为限。

具体的，在本实施例中，所述第一整流滤波器113可以将所述第一交流电压信号转换为所述第一直流电压信号；且所述第一整流滤波器113的输出端与所述可调电阻130的输入端之间设有限压电路114，以使输送至所述可调电阻130的所述第一直流电压信号的值处于第一预设范围内，从而限制高电压的危险信号进入危险场所。根据所述第一直流电压信号和调节的阻值，所述可调电阻130可以输出所述第一直流电流信号，且所述第一直流电流信号的大小为所述第一直流电压信号与所述可调电阻130调节的阻值的比值。更具体的，所述可调电阻130的输出端与所述调制器116的信号输入端之间设有限流电路115，以使输送至所述调制器116的所述第一直流电流信号的值处于第二预设范围内，从而限制高电流的危险信号进入危险场所。优选的，所述第一预设范围为0～24V，所述第二预设范围为4mA～20mA。此外，设有所述限压电路114和所述限流电路115时，所述限压电路114的输出端即与所述可调电阻130输入端连接的一端为所述安全栅110的危险侧输出端，所述限流电路115的输出端即与所述可调电阻130输出端连接的一端为所述安全栅110的危险侧输入端。所述可调电阻130可以采用若干个电阻通过串并联组成，且所述可调电阻130的最小阻值为0，最大阻值为5KΩ，但本实用新型不以此为限。

具体的，在本实施例中，所述调制器116正常工作时，可以将输入的所述第一直流电流信号转换为所述第一交流电流信号并输送至所述第二变压器117；所述第二变压器117则可以将所述第一交流电流信号转换为所述第二交流电流信号并输送至所述解调放大器119。所述解调放大器119正常工作时，可以将输入的所述第二交流电流信号转换为所述预设直流电流信号。更具体的，所述解调放大器119的信号输出端可以与用电设备100连接，以向所述用电设备110提供稳定的所述预设直流电流信号，从而使得所述用电设备100可以稳定工作。可选的，所述预设直流电流信号的值为4mA～10mA；所述第二变压器117可以采用隔离变压器。优选的，所述预设直流电流信号的值为5mA，但本实用新型不以此为限。

具体的，在本实施例中，所述用电设备100可以为冷冻机控制系统中4个串联PT100热电阻(如图2所示)，且4个热电阻分别为第一热电阻R1、与所述第一热电阻R1串联的第二热电阻R2、与所述第二热电阻R2串联的第三热电阻R3、以及与所述第三热电阻R3串联的第四热电阻R4；其中所述第一热电阻R1用于检测冷冻机控制系统的入口温度，所述第二热电阻R2用于检测冷冻机控制系统的出口温度，所述第三热电阻R3用于检测冷冻机控制系统的排烟温度，所述第四热电阻R4用于检测冷冻机控制系统的蒸发温度。更具体的，所述安全栅110可以选用常见的P+F模拟量输入安全栅(如图3所示)，型号为KFD2-STC4-Ex1；该型号的安全栅中，14脚和15脚为所述安全栅110的电源输入端的正负极，1脚为所述安全栅110的危险侧输出端，3脚为所述安全栅110的危险侧输入端，7脚和8脚为所述安全栅110的安全侧输出端的正负极。进一步的，将该型号的安全栅的7脚和8脚分别与所述第一热电阻R1和所述第四热电阻R4连接，14脚和15脚接入所述原始直流电压信号(例如24V直流电压信号)使其通电后，测量其1脚和3脚的电压即为所述第一直流电压信号(例如23.8V直流电压信号)，此时将1脚和3脚分别与所述可调电阻130的输入端和输出端连接，并将所述可调电阻130的阻值调节为预设阻值(例如4.76KΩ)，便可以使其7脚和8脚输出所述预设直流电流信号(例如5mA直流电流信号)，从而使得安全栅达到5mA恒流源的效果，进而使得上述热电阻可以正常且稳定地工作，但本实用新型不以此为限。

此外，本实施例中，所述仪表恒流源还可以应用于DCS系统、SIS系统以及PLC系统模拟量输入AI通道(4～20mA)的调试，且将所述仪表恒流源中所述可调电阻的阻值调为6KΩ、3KΩ、2KΩ、1.5KΩ、1.2KΩ时，将所述解调放大器的信号输出端搭接在仪表侧接线端子上就可以进行通道0、25％、50&、75％、100％测试。上述系统AI通道组态后如果暂时未接仪表，通道电流低于4mA会产生报警，也可以通过上述办法模拟出正常的电流，消除掉报警。

综上所述，本实施例提供一种仪表恒流源，其中安全栅采用检测端安全栅，且供电电源与安全栅的电源输入端连接，以向安全栅提供原始直流电压信号；可调电阻的输入端与安全栅的危险侧输出端连接，可调电阻的输出端与安全栅的危险侧输入端连接，以根据原始直流电压信号及调节的电阻值控制安全栅的安全侧输出端输出预设直流电流信号，从而使与安全栅的安全侧输出端连接的用电设备正常且稳定地工作。本实施例中安全栅的电源输入端接入相对稳定的原始直流电压信号，且在安全栅的危险侧输出端和危险侧输入端接入可调电阻并调节好阻值后，安全栅的安全侧输出端便可以输出恒定的预设直流电流信号，从而能够作为恒流源使用，较为简单方便并具有较好的可靠性。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种仪表恒流源，其特征在于，包括：

安全栅(110)，其为检测端安全栅，其包括电源输入端、与所述电源输入端连接的危险侧输出端、危险侧输入端及与所述危险侧输入端连接的安全侧输出端；

供电电源(120)，与所述安全栅(110)的电源输入端连接，用于向所述安全栅(110)提供原始直流电压信号；以及

可调电阻(130)，其输入端与所述安全栅(110)的危险侧输出端连接，其输出端与所述安全栅(110)的危险侧输入端连接，用于根据所述原始直流电压信号及调节的电阻值控制所述安全栅(110)的安全侧输出端输出预设直流电流信号。

2.如权利要求1所述的仪表恒流源，其特征在于，所述安全栅(110)包括：

电源转换模块(111)，其输入端与所述供电电源(120)连接，用于将所述原始直流电压信号转换为原始交流电压信号；且所述电源转换模块(111)的输入端为所述安全栅(110)的电源输入端；

第一变压器(112)，其包括第一输入绕组和第一输出绕组；且所述第一输入绕组与所述电源转换模块(111)的输出端连接，所述第一输出绕组将所述原始交流电压信号转换为第一交流电压信号；

第一整流滤波器(113)，其输入端与所述第一输出绕组连接，其输出端与所述可调电阻(130)的输入端连接，用于将所述第一交流电压信号转换为第一直流电压信号并输送至所述可调电阻(130)，以使所述可调电阻(130)输出第一直流电流信号；且所述第一整流滤波器(113)的输出端为所述安全栅(110)的危险侧输出端；

调制器(116)，其信号输入端与所述可调电阻(130)的输出端连接，用于将所述第一直流电流信号转换为第一交流电流信号；且所述调制器(116)的信号输入端为所述安全栅(110)的危险侧输入端；

第二变压器(117)，其包括第二输入绕组和第二输出绕组；且所述第二输入绕组与所述调制器(116)的信号输出端连接，用于将所述第一交流电流信号转换为第二交流电流信号；以及

解调放大器(119)，其信号输入端与所述第二输出绕组连接，其信号输出端与用电设备(100)连接，用于将所述第二交流电流信号转换为所述预设直流电流信号并输送至所述用电设备(100)；且所述解调放大器(119)的信号输出端为所述安全栅(110)的安全侧输出端。

3.如权利要求2所述的仪表恒流源，其特征在于，所述第一整流滤波器(113)的输出端与所述可调电阻(130)的输入端之间设有限压电路(114)，以使输送至所述可调电阻(130)的所述第一直流电压信号的值处于第一预设范围内。

4.如权利要求2所述的仪表恒流源，其特征在于，所述可调电阻(130)的输出端与所述调制器(116)的信号输入端之间设有限流电路(115)，以使输送至所述调制器(116)的所述第一直流电流信号的值处于第二预设范围内。

5.如权利要求2所述的仪表恒流源，其特征在于，所述第一变压器(112)的所述第一输出绕组还与所述调制器(116)的电源输入端连接，用于向所述调制器(116)提供工作电压。

6.如权利要求2所述的仪表恒流源，其特征在于，

所述第一变压器(112)还包括第三输出绕组，所述第三输出绕组将所述原始交流电压信号转换为第二交流电压信号；

所述安全栅(110)还包括第二整流滤波器(118)，其输入端与所述第三输出绕组连接，其输出端与所述解调放大器(119)的电源输入端连接，用于将所述第二交流电压信号转换为第二直流电压信号并输送至所述解调放大器(119)，以向所述解调放大器(119)提供工作电压。

7.如权利要求2所述的仪表恒流源，其特征在于，所述第一交流电压信号的值和所述原始交流电压信号的值相同。

8.如权利要求3所述的仪表恒流源，其特征在于，所述第一预设范围为0～24V。

9.如权利要求4所述的仪表恒流源，其特征在于，所述第二预设范围为4mA～20mA。

10.如权利要求1所述的仪表恒流源，其特征在于，所述预设直流电流信号的值为4mA～10mA。

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