CN220475761U - 一种本安非安转换电路及系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开的一种本安非安转换电路及系统，包括本安端驱动电路和非安端驱动电路；本安端驱动电路和非安端驱动电路的输入端与输出端之间连接隔离电路；隔离电路包括光耦合器、第一二极管和第一电阻，光耦合器的输入端连接其中一个驱动电路的输出端，光耦合器的输出端连接另一驱动电路的输入端；第一二极管的一端与光耦合器的输出端连接，另一端接地，第一电阻的一端与光耦合器的使能端连接，另一端接地。通过设置本安端驱动电路、非安端驱动电路和隔离电路，实现了非安设备与本安设备间的通信连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及本安非安转换技术领域，尤其涉及一种本安非安转换电路及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
煤矿用设备属于众多工业设备中的一部分，受使用环境的限制，像工控机、PLC等普通工业用设备，无法直接使用到煤矿井下，要想在井下使用，除了做防爆处理外，还需要根据其输出接口所要配接的本安设备进行本安处理。但工控机和PLC等工业设备的生产商一般又不会根据使用厂家要求进行本安设计，导致普通工业用设备无法应用至井下。
实用新型内容
本实用新型为了解决上述问题，提出了一种本安非安转换电路及系统，通过设置本安端驱动电路、非安端驱动电路和隔离电路，实现了非安设备与本安设备间的通信连接。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
第一方面，提出了一种本安非安转换电路，包括本安端驱动电路和非安端驱动电路；本安端驱动电路和非安端驱动电路的输入端与输出端之间连接隔离电路；
隔离电路包括光耦合器、第一二极管和第一电阻，光耦合器的输入端连接其中一个驱动电路的输出端，光耦合器的输出端连接另一驱动电路的输入端；第一二极管的一端与光耦合器的输出端连接，另一端接地，第一电阻的一端与光耦合器的使能端连接，另一端接地。
进一步的，第一二极管的阴极与光耦合器的输出端连接，第一二极管的阳极接地。
进一步的，光耦合器的输入端还连接驱动电压和第二二极管，驱动电压与光耦合器的输入端之间串联第二电阻，第二二极管的阴极与光耦合器的输入端连接，第二二极管的阳极接地。
进一步的，光耦合器的输入端还连接第三二极管，第三二极管的阴极与光耦合器的输入端连接，第三二极管的阳极接地。
进一步的，光耦合器的输入端与驱动电路的输出端之间还连接第三电阻、第四电阻和三极管Q2，第三电阻的第一端与驱动电路的输出端连接，第三电阻的第二端与三极管Q2的基极连接，第四电阻串联于第三电阻的第二端与三极管Q2的发射极之间，三极管Q2的集电极与光耦合器的输入端连接。
进一步的，本安端驱动电路和非安端驱动电路均包括驱动芯片；驱动芯片的输出端作为驱动电路的输出端，驱动芯片的使能端作为驱动电路的输入端。
进一步的，驱动芯片的输出端还连接第五电阻，第五电阻的一端与驱动芯片的输出端连接，另一端与驱动电压连接。
进一步的，驱动芯片的使能端还连接第六电阻，第六电阻的一端与驱动芯片的使能端连接，另一端与驱动电压连接。
进一步的，驱动芯片的差分信号端用于与本安设备或非安设备的通信接口连通。
第二方面，提出了一种本安非安转换系统，包括第一方面公开的一种本安非安转换电路。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
1、本实用新型通过设置本安端驱动电路、非安端驱动电路和隔离电路，实现了非安设备与本安设备间的通信连接，能够将工控机和PLC等工业设备应用至矿井下。
2、本实用新型的隔离电路中通过设置第一二极管、第一电阻来限流限压，保证光耦合器在常规使用和可预见性故障时，均能进行有效隔离。
3、本实用新型的隔离电路中通过设置第二二极管、第三二极管和第二电阻，来进行限压限流，对光耦合器提供保护。
本实用新型附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为实施例1公开的本安非安转换电路图；
图2为实施例1公开的本安端驱动电路图；
图3为实施例1公开的隔离电路图。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
实施例1
RS-485通信接口作为工业控制中常用的接口，在煤矿井下大量使用，为了保证非本安设计的RS-485接口可以正常与本安设备通信，非安的接口必须做本安处理，故在该实施例中，公开了一种本安非安转换电路，如图1-图3所示，包括本安端驱动电路和非安端驱动电路；本安端驱动电路和非安端驱动电路的输入端与输出端之间连接隔离电路。
具体的，本安端驱动电路的输入端通过隔离电路与非安端驱动电路的输出端连接；本安端驱动电路的输出端通过隔离电路与非安端驱动电路的输入端连接，两个隔离电路结构相同。
隔离电路包括光耦合器、第一二极管和第一电阻，光耦合器的输入端连接其中一个驱动电路的输出端，光耦合器的输出端连接另一驱动电路的输入端；第一二极管的一端与光耦合器的输出端连接，另一端接地，第一电阻的一端与光耦合器的使能端连接，另一端接地。
以连接非安端驱动电路的输出端与本安端驱动电路的输入端的隔离电路为例，对隔离电路的结构进行详细说明。
光耦合器选用6N137光耦合器，光耦合器的输入端包括引脚3和引脚2，光耦合器的输出端为引脚6，光耦合器的使能端为引脚7。
在具体实施时，如图3所示，将光耦合器的引脚3连接非安端驱动电路的输出端，光耦合器的引脚6连接本安端驱动电路的输入端；第一二极管U6的一端与光耦合器的引脚6连接，另一端接地，第一电阻R17的一端与光耦合器的引脚7连接，另一端接地，在驱动电路的输出端设置第一电阻R17和第一二极管U6用来限流、限压，以保证光耦合器在常规使用和可预见性故障时，依然能够进行有效隔离。
优选的，第一电阻R17的一端与光耦合器的引脚7连接，另一端与电容C6的一端连接，电容C6的另一端接地。
第一二极管U6还与电容C5并联。
第一二极管U6的阴极与光耦合器的引脚6连接，第一二极管U6的阳极接地。
此外，为了实现对光耦合器的保护，本实施例还设置了第二二极管U8、第三二极管U9和第二电阻R18。
光耦合器的引脚2连接驱动电压VCC，在驱动电压VCC与光耦合器的引脚2之间还串联第二电阻R18，第二二极管U8和第三二极管U9的阴极均与光耦合器的引脚2连接，第二二极管U8和第三二极管U9的阳极均接地。通过第二电阻R18来进行限流，通过第二二极管U8和第三二极管U9来进行限压，实现了对光耦合器的保护。
光耦合器的引脚3与非安端驱动电路的输出端之间还连接第三电阻R20、第四电阻R19和三极管Q2。第三电阻R20的第一端与驱动电路的输出端连接，第三电阻R20的第二端与三极管Q2的基极连接，第四电阻R19串联于第三电阻R20的第二端与三极管Q2的发射极之间，三极管Q2的集电极与光耦合器的引脚3连接。
本安端驱动电路和非安端驱动电路原理相同，两个驱动电路均包括驱动芯片；驱动芯片的输出端作为驱动电路的输出端，与光耦合器的输入端连接，驱动芯片的使能端作为驱动电路的输入端，与光耦合器的输出端连接。
以非安端驱动电路为例对驱动电路进行说明，如图2所示，驱动芯片采用MAX485驱动芯片，该驱动芯片的引脚1为驱动芯片的输出端RO，该驱动芯片的引脚3为驱动芯片的使能端DE，驱动芯片的引脚6和7分别为该驱动芯片的差分信号端A和B。
如图2所示，N1为MAX485驱动芯片，将驱动芯片的输出端RO与第三电阻R20连接，驱动芯片的使能端DE与其中一个隔离电路的光耦合器的引脚6连接，驱动芯片的差分信号端用于与设备的通信接口连通。
当驱动芯片用于非安端驱动电路时，驱动芯片的差分信号端用于与非安设备的通信接口连通。
当驱动芯片用于本安端驱动电路时，驱动芯片的差分信号端用于与本安设备的通信接口连通。
此外，驱动芯片的输出端RO还连接第五电阻R5，驱动芯片的使能端还连接第六电阻R1。
第五电阻R5的一端与驱动芯片的输出端RO连接，另一端与驱动电压VCC连接。
第六电阻R1的一端与驱动芯片的使能端DE连接，另一端与驱动电压VCC连接。
驱动芯片的差分信号端还连接电阻R2、电阻R4、电阻R3和瞬态电压抑制二极管D1。
驱动芯片的引脚6与电阻R2的第一端连接，电阻R2的第二端与驱动电压VCC连接，驱动芯片的引脚7与电阻R3的第一端连接，电阻R3的第二端接地，电阻R4与瞬态电压抑制二极管D1并联后串联于电阻R2的第一端与电阻R3的第一端之间。电阻R4与瞬态电压抑制二极管D1并联后的两个端点用于与设备的通信接口连通。
驱动芯片的DI端与驱动电压VCC连接。
对于非安端驱动电路，当驱动芯片的DE端为高电平、DI端为低电平时，差分信号端B为高电平，当DE端为高电平、DI端为高电平时，差分信号端A为高电平，但DI端引脚接地，因此在差分信号端A引脚接上拉电阻R2，当DE端为低电平时，将差分信号端A端拉高，实现信号输出。
实施例2
在该实施例中，公开了一种本安非安转换系统，包括实施例1公开的一种本安非安转换电路。
以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种本安非安转换电路，其特征在于，包括本安端驱动电路和非安端驱动电路；本安端驱动电路和非安端驱动电路的输入端与输出端之间连接隔离电路；
隔离电路包括光耦合器、第一二极管和第一电阻，光耦合器的输入端连接其中一个驱动电路的输出端，光耦合器的输出端连接另一驱动电路的输入端；第一二极管的一端与光耦合器的输出端连接，另一端接地，第一电阻的一端与光耦合器的使能端连接，另一端接地。
2.如权利要求1所述的一种本安非安转换电路，其特征在于，第一二极管的阴极与光耦合器的输出端连接，第一二极管的阳极接地。
3.如权利要求1所述的一种本安非安转换电路，其特征在于，光耦合器的输入端还连接驱动电压和第二二极管，驱动电压与光耦合器的输入端之间串联第二电阻，第二二极管的阴极与光耦合器的输入端连接，第二二极管的阳极接地。
4.如权利要求3所述的一种本安非安转换电路，其特征在于，光耦合器的输入端还连接第三二极管，第三二极管的阴极与光耦合器的输入端连接，第三二极管的阳极接地。
5.如权利要求1所述的一种本安非安转换电路，其特征在于，光耦合器的输入端与驱动电路的输出端之间还连接第三电阻、第四电阻和三极管，第三电阻的第一端与驱动电路的输出端连接，第三电阻的第二端与三极管的基极连接，第四电阻串联于第三电阻的第二端与三极管的发射极之间，三极管的集电极与光耦合器的输入端连接。
6.如权利要求1所述的一种本安非安转换电路，其特征在于，本安端驱动电路和非安端驱动电路均包括驱动芯片；驱动芯片的输出端作为驱动电路的输出端，驱动芯片的使能端作为驱动电路的输入端。
7.如权利要求6所述的一种本安非安转换电路，其特征在于，驱动芯片的输出端还连接第五电阻，第五电阻的一端与驱动芯片的输出端连接，另一端与驱动电压连接。
8.如权利要求6所述的一种本安非安转换电路，其特征在于，驱动芯片的使能端还连接第六电阻，第六电阻的一端与驱动芯片的使能端连接，另一端与驱动电压连接。
9.如权利要求6所述的一种本安非安转换电路，其特征在于，驱动芯片的差分信号端用于与本安设备或非安设备的通信接口连通。
10.一种本安非安转换系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的一种本安非安转换电路。
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