CN2379966Y - 直流电流无极性输入装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一直流电流无极性输入装置。它解决了某些设备仪器在与直流电源或直流电流信号联接中的正负极性问题。本装置为一联接在等效负载与等效电流电源之间的晶体二极管桥式电路。本装置可用于设备仪器的电源供给处和直流电流信号输入处,固态继电器的驱动电流输入处,使用直流电设备的电源供给处。本实用新型增加了设备仪器的安全可靠性,方便了设备仪器的安装使用及检查维修。

Description

直流电流无极性输入装置

本实用新型属于电子技术领域，涉及设备仪器或电子器件及使用直流电设备中的小功率直流电流的输入装置。

在一些设备仪器或电子器件及使用直流电设备中，需要小功率(几伏至几十伏，数毫安至数安)的直流电作为电源供给或电流信号输入。由于直流电源或直流电流信号具有正负极性，接反会导致电路不能正确工作，甚至损坏电路中的元器件，所以在联接时必须注意保证极性正确。这种要求给这些设备仪器或电子器件及使用直流电设备的安装使用带来不便，尤其在进行检查维修时更容易发生接线极性错误。虽然在有些设备中装有保护二极管，但这仅能保护电路不被损坏，并不能保证电路工作正常。

本实用新型的目的是提供一种装置，用以解决某些设备仪器或电子器件及使用直流电设备在与直流电源或直流电流信号联接时必须区分正负极性的问题。

本实用新型是这样实现的：本实用新型是一种直流电流无极性输入装置，它使得接受直流电源或直流电流信号的电子电路在与提供直流电源或直流电流信号的设备相联接时没有正负极性的区别，其特征是本装置为一晶体二极管桥式整流电路Br，并与接受直流电源或直流电流信号的电子电路组装为一体。

所述的晶体二极管桥式整流电路Br可以安装在设备仪器的直流电流信号输入端处，特别是可以安装在自动化仪表中的4--20mA或0--10mA的直流电流信号输入端处。

所述的晶体二极管桥式整流电路Br可以安装在固态继电器的驱动信号输入端处。

所述的晶体二极管桥式整流电路Br可以安装在设备仪器及使用直流电的设备和直流电源供给端之间，或安装在设备仪器及使用直流电的设备和电源输入端之间。

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的描述：

图1为本实用新型的装置电原理图

图2为本实用新型的装置工作原理(一)

图3为本实用新型的装置工作原理(二)

图4为本实用新型的装置电源与负载接地时工作原理分析(一)

图5为本实用新型的装置电源与负载接地时工作原理分析(二)

图6为本实用新型的装置装入两线制变送器中的接线图

图7为本实用新型的装置装入固态继电器中的接线图

图8为本实用新型的装置装入使用直流电设备外接电源处的接线图

本实用新型的直流无极性输入装置的主体为一个晶体二极管桥式整流电路Br，它与通常用于将交流电源整流成直流电源的整流桥结构完全相同，但其目的和作用则相异。本装置电路如附图1所示。接受直流电源或直流电流信号的电子电路即设备仪器或电子器件及使用直流电的设备可等效为负载电阻RL，提供直流电源或直流电流信号的设备可等效为直流电源E。本装置晶体二极管桥式整流电路Br由四个二极管D1、D2、D3、D4组成，插入电源E和负载RL之间。晶体二极管桥式整流电路Br的正负两端(c、d)与负载RL相应两端联接，接入时应保证极性正确；晶体二极管桥式整流电路Br的另两端(a、b)与直流电源E联接，接入时没有正负极性的区别。当将晶体二极管桥式整流电路与接受直流电源或直流电流信号的电子电路组装成一体时，则其与提供直流电源或直流电流信号的设备相联接时也就没有正负极性的区别，从而实现了直流电流无极性输入的目的。

本装置的工作原理如下。

直流电源E与晶体二极管桥式整流电路Br和负载RL的组合相联接时，其联接端(a、b)的极性有且仅有两种可能情况：a为正b为负，或者相反。当a为正b为负时，其电流流动方向如附图2所示，结果是在负载RL上c为正d为负；当b为正a为负时，其电流流动方向如附图3所示，结果仍然是在负载RL上c为正d为负。以上分析表明无论电源E的极性如何，负载RL上的极性总保持不变。

电源E和负载RL仅其中一个接地而另一个悬浮时显然不会影响本电路工作。当电源E和负载RL二者都需要接地时，本装置仍能正常工作。不失一般性，设电源E和负载RL都以负端接地。当电源E的极性如附图4所示时，晶体二极管D3被短路。由附图2中可知，D3在短接前本就工作在导通状态，故接地引起的短路对整个电路的工作情况没有影响。当电源E的极性反接如附图5所示时，晶体二极管D4被短路。对比附图3，短路对电路的工作情况也没有影响。当电源E与负载RL都以正极接地时，已导通的二极管D1或D2被短路，本电路仍能正常工作。

整流电路Br的各晶体二极管参数要求如下：反向击穿电压大于或等于直流电源E的最高开路电压，正向允许工作电流大于或等于负载RL的最大工作电流。

本装置主要用于以下几方面：

1.安装在设备仪器的直流电流信号输入端处，尤其适用在自动化仪表中的4--20mA或0--10mA的直流电流信号输入端处；

2.安装在固态(固体)继电器的驱动信号输入端处；

3.安装在设备仪器及使用直流电设备的直流电源供给端处，特别是外接电源输入端处。

本装置在使用后具有如下诸优点：

1.使得设备仪器及使用直流电设备的直流电源或直流电流信号的输入端无正负极性区分，解决了在极性接反时设备仪器不能正常工作以及遭受损坏的问题，增加了设备仪器的安全可靠性；

2.在联接设备仪器的输入直流电源或直流电流信号时不需要区分正负极性，方便了设备仪器的安装使用及检查维修；

3.使得固态(固体)继电器的驱动信号无正负极性区分，其接线方式与电磁式继电器完全相同，方便了固态继电器的应用。

使用本装置的最好方式是将本装置和与之配合的设备仪器或器件组装成一体，以充分发挥出本装置的优点。本装置也可以单独使用。以下结合实施例进行说明。

1.加装在自动化仪表中的两线制变送器的电源供给(信号输出)接线端子处。本实施例的结构如附图6所示。DDZ-III型仪表中的两线制变送器与控制窒之间仅用两根导线互相连接，这两根导线既是电源传输线，又是信号传输线。这种仪表的原理结构可参见《模拟调节仪表》(陈荣主编，化学工业出版社，1992年5月第1版)。采用两线制变送器不仅可以节省大量电缆和安装费用，而且有利于构成安全防爆系统。因此目前国内外各制造厂都大力发展两线制变送器。在一些产品中，变送器中己装有电源极性保护二极管，但仍有电源线极性接反时不能工作的问题(见《双发生体CWL系列插入式涡街流量计安装使用说书》，中国宜兴自动化仪表总厂)。在使用本装置时，可以将本装置(Br)装入原变送器中，形成一体。这种组合未对原变送器的性能带来负面影响，但组合后变送器已不再有电源(信号)线极性的接反问题。

2.加装在固态(固体)继电器的驱动输入端处。本实施例的结构如附图7所示。固态继电器是一种无触点通断电子开关，当施加输入信号后其主回路呈导通状态，无信号时呈阻断状态，它利用分立器件和集成器件及微电子技术实现了控制回路(输入端)与负载回路(输出端)之间的电隔离及讯号耦合，没有任何可动部件或触点，实现了具有相当于电磁继电器一样的功能。固态(固体)继电器的结构参数可参见北京市半导体器件十一厂《固体继电器产品手册》。现在生产的固态继电器(直流固态继电器或交流固态继电器)的输入端都是由直流电流(直流电压)进行驱动，极性不能接反，且输入反向电压大于其允许值时可能引起永久性破坏。在使用本装置时，可以将本装置(Br)装入原固态继电器中，形成一体。这种组合对原固态继电器性能带来负面影响仅是提高了接通电压，但组合后固态继电器已不再对输入的驱动信号有正负极性区别的要求，使得固态继电器在接线方式与电磁式继电器完全相同，方便了固态继电器的应用。

3.加装在使用直流电设备(例如收音机、录音机等)的外接电源插口处。本实施例的结构如附图8所示。在本实施例中，设备在使用外接电源时不再存在由于电源极性接反时引起的各种故障。由于使用本装置的原因，外接电源或设备的内置电源(通常是电池)的工作时电流都通过2个正向导通的晶体二极管，产生电压降，在本装置由普通硅整流二极管时，总电压降约为1.4V。这一电压降降低了电源的使用效率，尤其在低电压大电流工作时必须注意此电压降的不利影响。

Claims (5)

1.一种直流电流无极性输入装置，使得接受直流电源或直流电流信号的电子电路在与提供直流电源或直流电流信号的设备相联接时没有正负极性的区别，其特征是本装置为一晶体二极管桥式整流电路Br，并与接受直流电源或直流电流信号的电子电路组装为一体。

2.根据权利要求1所述的直流电流无极性输入装置，其特征在于，所述的晶体二极管桥式整流电路Br安装在设备仪器的直流电流信号输入端处。

3.根据权利要求2所述的直流电流无极性输入装置，其特征在于，所述的晶体二极管桥式整流电路Br安装在自动化仪表中的4-20mA或0-10mA的直流电流信号输入端处。

4.根据权利要求1所述的直流电流无极性输入装置，其特征在于，所述的晶体二极管桥式整流电路Br安装在固态继电器的驱动信号输入端处。

5.根据权利要求1所述的直流电流无极性输入装置，其特征在于，所述的晶体二极管桥式整流电路Br安装在设备仪器及使用直流电的设备和直流电源供给端之间，或安装在设备仪器及使用直流电的设备和电源输入端之间。

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