RU2149490C1 - Spark-proof power supply for two-wire sensor - Google Patents
Spark-proof power supply for two-wire sensor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2149490C1 RU2149490C1 RU99121214A RU99121214A RU2149490C1 RU 2149490 C1 RU2149490 C1 RU 2149490C1 RU 99121214 A RU99121214 A RU 99121214A RU 99121214 A RU99121214 A RU 99121214A RU 2149490 C1 RU2149490 C1 RU 2149490C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wire sensor
- circuit
- power supply
- terminal
- voltage source
- Prior art date
Links
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области элетротехники и может быть использовано при проектировании устройств искробезопасного питания двухпроводных датчиков, например датчиков давления. The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in the design of devices for intrinsically safe power of two-wire sensors, for example pressure sensors.
Известно устройство искробезопасного питания двухпроводного датчика, содержащее источник постоянного напряжения, соединенный через узел искрозащиты, включающий предохранители, балластные и ограничительные резисторы и шунтирующие цепи из стабилитронов, с цепью питания двухпроводного датчика [1]. A device for intrinsically safe power supply of a two-wire sensor containing a constant voltage source connected through an intrinsic protection unit, including fuses, ballast and limiting resistors and shunt circuits from zener diodes, with a power supply circuit of a two-wire sensor [1].
Известное устройство обеспечивает высокий уровень искрозащиты, соответствующий особо взрывобезопасному уровню "а", однако в нем не предусмотрена возможность съема информационного сигнала датчика для его трансляции из опасной зоны в безопасную невзрывоопасную, кроме того, устройство характеризуется низкой надежностью при возникновении короткого замыкания в цепи питания и плохими массогабаритными показателями. The known device provides a high level of spark protection, corresponding to a particularly explosion-proof level "a", but it does not provide for the possibility of picking up an information signal from a sensor for its transmission from a hazardous area to a safe, non-explosive, in addition, the device is characterized by low reliability when a short circuit occurs in the power circuit and poor overall dimensions.
Наиболее близким к данному изобретению является устройство искробезопасного питания двухпроводного датчика, содержащее источник постоянного напряжения, один из положительных или отрицательных выводов которого соединен с одной из двух цепей питания двухпроводного датчика, через входную цепь узла развязки по току, выходная цепь которого через выходные выводы двухпроводного датчика соединена с другим положительным или отрицательным выводом источника постоянного напряжения, подключенным к общему выводу, соединенному со второй из двух цепей питания двухпроводного датчика, подключенных к его соответствующим входным выводам, при этом в цепь питания двухпроводного датчика, соединенную с положительным выводом источника постоянного напряжения, включены последовательно первые предохранитель и балластный и ограничительный резисторы, общая точка которых подключена к первому выводу шунтирующей цепочки, содержащей первый стабилитрон, связанный с последовательно- соединенными вторыми балластным резистором и предохранителем [2]. Closest to this invention is an intrinsically safe power supply of a two-wire sensor, containing a constant voltage source, one of the positive or negative terminals of which is connected to one of the two power circuits of the two-wire sensor, through the input circuit of the current isolation unit, the output circuit of which through the output terminals of the two-wire sensor connected to another positive or negative terminal of the DC voltage source connected to a common terminal connected to the second of two two-wire sensor power circuits connected to its corresponding input terminals, while the two-wire sensor power circuit connected to the positive terminal of the DC voltage source includes the first fuse and ballast and limiting resistors in series, the common point of which is connected to the first terminal of the shunt circuit containing the first a zener diode connected with series-connected second ballast resistor and fuse [2].
Известное устройство, обладая возможностью съема информации с датчика вне взрывоопасной зоны, не может обеспечить достаточную степень искрозащиты, соответствующую уровню "1а", имеет низкую надежность из-за наличия значительных помех, появляющихся за счет связи цепей питания датчика с выводом "земля" (соединения общего вывода схемы с "землей"). Кроме того, устройство имеет низкие массогабаритные показатели из-за необходимости выбора искрозащитных элементов с большим запасом по габаритной мощности (за счет наличия токов утечки через стабилитроны шунтирующей цепочки). The known device, having the ability to retrieve information from the sensor outside the hazardous area, cannot provide a sufficient degree of spark protection corresponding to level "1a", has low reliability due to the presence of significant interference arising from the connection of the sensor power circuits to the ground terminal (connections general output of the circuit with ground). In addition, the device has low overall dimensions due to the need to select spark protection elements with a large margin in overall power (due to the presence of leakage currents through the zener diodes of the shunt circuit).
Техническим результатом, который может быть достигнут при использовании данного изобретения, является повышение надежности, улучшение массогабаритных показателей и увеличение уровня искрозащиты. Дополнительным техническим результатом является повышение надежности за счет обеспечения защиты по току при коротком замыкании в цепях питания двухпроводного датчика. The technical result that can be achieved by using this invention is to increase reliability, improve overall dimensions and increase the level of spark protection. An additional technical result is to increase reliability by providing current protection during short circuits in the power supply circuits of a two-wire sensor.
Технический результат достигается тем, что в устройство искробезопасного питания двухпроводного датчика, содержащее источник постоянного напряжения, один из положительных или отрицательных выводов которого соединен с одной из двух цепей питания двухпроводного датчика через входную цепь узла развязки по току, выходная цепь которого через выходные выводы двухпроводного датчика соединена с другим положительным или отрицательным выводом источника постоянного напряжения, подключенным к общему выводу, соединенному со второй из двух цепей питания двухпроводного датчика, подключенных к его соответствующим входным выводам, при этом в цепь питания двухпроводного датчика, соединенную с положительным выводом источника постоянного напряжения, включены последовательно первые предохранитель и балластный и ограничительный резисторы, общая точка которых подключена к первому выводу шунтирующей цепочки, содержащей первый стабилитрон, связанный с последовательно-соединенными вторыми балластным резистором и предохранителем [2], согласно изобретению введены второй и третий стабилитроны и второй ограничительный резистор, причем второй стабилитрон включен согласно-последовательно с первым стабилитроном, к первому выводу шунтирующей цепочки, второй вывод которой подключен к общей точке вторых ограничительного и балластного резисторов, совместно с предохранителем включенных последовательно в цепь питания двухпроводного датчика, связанную с отрицательным выводом источника постоянного напряжения. Кроме того, в указанное соединение положительного или отрицательного вывода источника постоянного напряжения с соответствующей цепью питания двухпроводного датчика может быть введен датчик тока, подсоединенный ко входу оптопары, выход которой подключен параллельно указанным выводам источника постоянного напряжения. The technical result is achieved in that an intrinsically safe power supply device of a two-wire sensor containing a constant voltage source, one of the positive or negative terminals of which is connected to one of the two power circuits of the two-wire sensor through the input circuit of the current isolation unit, the output circuit of which is through the output terminals of the two-wire sensor connected to another positive or negative terminal of the DC voltage source connected to a common terminal connected to the second of the two circuits the power supply of the two-wire sensor connected to its corresponding input terminals, while the first fuse and ballast and limiting resistors are connected in series to the power supply circuit of the two-wire sensor connected to the first terminal of the shunt circuit containing the first a zener diode associated with series-connected second ballast resistor and fuse [2], according to the invention introduced the second and third hundred ititrons and a second limiting resistor, the second zener diode connected in series with the first zener diode, to the first output of the shunt circuit, the second output of which is connected to the common point of the second limiting and ballast resistors, together with a fuse connected in series with the power supply of the two-wire sensor associated with the negative output of a constant voltage source. In addition, a current sensor connected to the input of an optocoupler, the output of which is connected in parallel with the indicated terminals of the constant voltage source, can be introduced into the indicated connection of the positive or negative terminal of the DC voltage source with the corresponding power circuit of the two-wire sensor.
На чертеже представлена схема устройства. The drawing shows a diagram of the device.
Устройство содержит источник постоянного напряжения 1, который может быть выполнен по схеме преобразователя переменного напряжения в постоянное стабилизированное. Один из выводов источника постоянного напряжения 1 (положительный или отрицательный), не связанный с общим выводом, соединен через входную цепь узла развязки по току 2 с одной из двух цепей питания двухпроводного датчика 3, подключенных к его первому и второму входным выводам. The device contains a constant voltage source 1, which can be performed according to the scheme of the Converter of alternating voltage to constant stabilized. One of the terminals of the constant voltage source 1 (positive or negative), not connected to the common terminal, is connected through the input circuit of the current isolation unit 2 to one of the two power circuits of the two-wire sensor 3 connected to its first and second input terminals.
Выходная цепь узла развязки по току 2 через выходные выводы датчика 3 соединена с другим (положительным или отрицательным) выводом источника питания постоянного напряжения 1, подключенным к общему выводу, соединенному с второй цепью питания двухпроводного датчика 3. Узел развязки по току 2 может быть выполнен по схеме "токового зеркала " на транзисторах, силовая цепь первого из которых является входной цепью узла, а выходная цепь второго транзистора - выходной цепью узла [3]. Такое выполнение данного узла необходимо для развязки выходных цепей двухпроводного датчика 3 от цепей его питания и реализации съема информации с датчика 3 (с выходных выводов) вне взрывоопасной зоны, при этом сам датчик 3 размещен во взрывоопасной зоне. В каждую из двух цепей питания двухпроводного датчика 3 включены последовательно соответственно первые и вторые предохранители 4, балластные резисторы 5 и ограничительные резисторы 6. Общие точки балластных 5 и ограничительных 6 резисторов подключены к первому и второму выводам шунтирующей цепочки из двух согласно-последовательно соединенных стабилитронов 7, 8, общая точка которых присоединена через третий стабилитрон 9 к выводу "земля". Стабилитрон 9 образует согласно-последовательное соединение со стабилитроном 7, подсоединенным катодом к первому выводу шунтирующей цепочки, соединенному с положительным выводом источника питания. В указанное соединение положительного или отрицательного вывода источника питания постоянного напряжения с цепью питания двухпроводного датчика может быть включен последовательно датчик тока 10, подсоединенный ко входу оптопары 14, выход которой подсоединен параллельно положительному и отрицательному выводам источника питания постоянного напряжения 1. Корпус двухпроводного датчика 3 изолирован от выводов соединения с ограничительными резисторами 6 и может быть соединен с выводом "земля". Шунтирующая цепочка из стабилитронов 7-9 может быть задублирована аналогичной с целью повышения надежности работы устройства. The output circuit of the current isolation unit 2 through the output terminals of the sensor 3 is connected to another (positive or negative) output of the DC voltage source 1 connected to a common terminal connected to the second power supply circuit of the two-wire sensor 3. The current isolation unit 2 can be made by scheme of the "current mirror" on transistors, the power circuit of the first of which is the input circuit of the node, and the output circuit of the second transistor is the output circuit of the node [3]. Such an implementation of this node is necessary for decoupling the output circuits of the two-wire sensor 3 from its power supply circuits and to implement the information retrieval from the sensor 3 (from the output terminals) outside the explosive zone, while the sensor 3 itself is located in the explosive zone. In each of the two power circuits of the two-wire sensor 3, the first and second fuses 4, the ballast resistors 5 and the limiting resistors 6 are connected in series, respectively. The common points of the ballast 5 and 6 limiting resistors are connected to the first and second terminals of the shunt circuit of two zener diodes 7 connected in series , 8, the common point of which is connected through the third zener diode 9 to the output "ground". The zener diode 9 forms a sequential connection with a zener diode 7 connected by a cathode to the first terminal of the shunt circuit connected to the positive terminal of the power source. A current sensor 10 connected to the input of the optocoupler 14, the output of which is connected in parallel with the positive and negative terminals of the DC voltage power source 1. The case of the two-wire sensor 3 is isolated from the connection of the positive or negative output of the DC voltage source to the power circuit of the two-wire sensor. connection terminals with limiting resistors 6 and can be connected to the ground terminal. A shunt chain of zener diodes 7-9 can be duplicated similar in order to increase the reliability of the device.
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
В нормальном режиме ток, протекающий через двухпроводный датчик 3, изменяется в диапазоне от 4 до 20 мА. Напряжение, подводимое к цепям питания датчика, устанавливается на уровне:
U1 = 2Uст-ΔU (B),
где Uст - зенеровское напряжение пробоя стабилитронов;
ΔU - напряжение на стабилитронах, при котором ток утечки каждого стабилитрона не превышает допустимого значения.In normal mode, the current flowing through the two-wire sensor 3 varies in the range from 4 to 20 mA. The voltage supplied to the sensor power circuits is set at:
U1 = 2U st -ΔU (B),
where U st - Zener breakdown voltage of the zener diodes;
ΔU is the voltage at the zener diodes at which the leakage current of each zener diode does not exceed the permissible value.
Обычно для стабилитронов с Uст= 12B ΔU равно 2-3В при допустимом токе через стабилитроны 5 мкА.Typically, for zener diodes with U st = 12B, ΔU is equal to 2-3 V with a permissible current through zener diodes of 5 μA.
В устройстве имеется защита по току (при коротком замыкании в цепи питания двухпроводного датчика 3) и по напряжению (при сбое в работе источника питания постоянного напряжения 1 и попадании на выводы предохранителей 4 переменного напряжения, питающего источник 1). При коротком замыкании в цепи питания двухпроводного датчика 3 напряжение с датчика тока 16 подается на вход оптопары, на выходе которой формируется сигнал, отключающий источник питания 1 от цепей питания датчика 3. При попадании на выводы цепей питания датчика 3 переменного напряжения стабилитроны 7-9 шунтируют на себя ток датчика, отключая его входные выводы от питающего напряжения. The device has current protection (during a short circuit in the power supply circuit of the two-wire sensor 3) and voltage (during a malfunction of the DC power supply 1 and the fuses 4 of the AC voltage supplying the source 1). In case of a short circuit in the power circuit of the two-wire sensor 3, the voltage from the current sensor 16 is supplied to the input of the optocoupler, the output of which is a signal that disconnects the power supply 1 from the power supply circuits of the sensor 3. When the ac voltage gets to the terminals of the power supply circuits 3, the zener diodes 7-9 are shunted the sensor current, disconnecting its input terminals from the supply voltage.
Номиналы балластных и ограничительных резисторов подобраны таким образом, чтобы рассеиваемая мощность на элементах искрозащиты (4-9) не превышала установленных значений. Токи утечки через стабилитроны шунтирующей цепочки меньше по сравнению с устройством [2], т.к. последовательно с каждым стабилитроном в цепи прохождения тока включен другой стабилитрон, являющийся дополнительной динамической нагрузкой в цепи. The ratings of the ballast and limiting resistors are selected so that the dissipated power on the spark protection elements (4-9) does not exceed the specified values. The leakage currents through the zener diodes of the shunt circuit are lower compared to the device [2], because sequentially with each zener diode in the current path, another zener diode is connected, which is an additional dynamic load in the circuit.
Таким образом, данное устройство обладает повышенной надежностью за счет организации защиты по току при коротком замыкании в цепях питания двухпроводного датчика и по напряжению при сбоях в работе источника питания, а также за счет отсутствия помех, возникающих в цепях заземления. Кроме того, устройство характеризуется хорошими массогабаритными показателями при высоком уровне взрывобезопасности. Thus, this device has increased reliability due to the organization of current protection during short circuits in the power supply circuits of the two-wire sensor and voltage during malfunctions of the power supply, as well as due to the absence of interference arising in the ground circuits. In addition, the device is characterized by good overall dimensions with a high level of explosion safety.
Источники информации
1. ГОСТ 22782.5-78(СТ СЭВ 3143-8) М., Изд. стандартов
2. RU 2082955, H 02 H 9/04, 1996.Sources of information
1. GOST 22782.5-78 (ST SEV 3143-8) M., Ed. standards
2. RU 2082955, H 02 H 9/04, 1996.
3. П.Хорвиц и др. Искусство схемотехники - М.: Мир, 1986 г., с 123. 3. P. Horvitz and others. The art of circuitry - M .: Mir, 1986, p. 123.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99121214A RU2149490C1 (en) | 1999-10-12 | 1999-10-12 | Spark-proof power supply for two-wire sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99121214A RU2149490C1 (en) | 1999-10-12 | 1999-10-12 | Spark-proof power supply for two-wire sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2149490C1 true RU2149490C1 (en) | 2000-05-20 |
Family
ID=20225645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99121214A RU2149490C1 (en) | 1999-10-12 | 1999-10-12 | Spark-proof power supply for two-wire sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2149490C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1296433A2 (en) * | 2001-09-19 | 2003-03-26 | VEGA Grieshaber KG | Circuit arrangement for supplying power to a two-wire sensor |
-
1999
- 1999-10-12 RU RU99121214A patent/RU2149490C1/en active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1296433A2 (en) * | 2001-09-19 | 2003-03-26 | VEGA Grieshaber KG | Circuit arrangement for supplying power to a two-wire sensor |
| EP1296433A3 (en) * | 2001-09-19 | 2004-10-13 | VEGA Grieshaber KG | Circuit arrangement for supplying power to a two-wire sensor |
| US6897639B2 (en) | 2001-09-19 | 2005-05-24 | Vega Grieshaber Kg | Circuit arrangement for the power supply of a two-wire sensor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4203006A (en) | Direct access coupler | |
| EP0349477B1 (en) | Solid state overvoltage protection circuit | |
| US4408248A (en) | Protection circuit | |
| US6111738A (en) | Intrinsically safe circuits | |
| US4661879A (en) | Overcurrent protection circuit for line circuits in a switching system | |
| EP1269660B1 (en) | Optocoupler for a non-intrinsically safe circuit | |
| US5050060A (en) | Intrinsically safe power supply unit | |
| US3372285A (en) | Transient voltage suppressors | |
| US5541500A (en) | Power supply arrangement comprising a direct voltage monitoring circuit | |
| RU2149490C1 (en) | Spark-proof power supply for two-wire sensor | |
| US4254443A (en) | Input surge protection for converter circuit | |
| RU2502169C1 (en) | Device for protection of electronic instruments against high peak voltages in on-board network of transport vehicle | |
| US11183836B2 (en) | Safety design for DC link capacitors | |
| JP4175567B2 (en) | Explosion-proof separation circuit | |
| JP3251814B2 (en) | Inverter protection circuit | |
| KR20000053096A (en) | A protective circuit | |
| KR910005463B1 (en) | Switching mode power supply | |
| SU1176319A1 (en) | Power source with protection | |
| SU845213A1 (en) | Device for protecting electric network from overcurrent and overvoltage | |
| RU2016487C1 (en) | Device for protection of instruments against overloads | |
| SU1500793A1 (en) | Arrangement for spark-proofing data and power d.c. circuits of current-to-voltage converters | |
| SU924787A1 (en) | Protection device | |
| SU1259402A1 (en) | Device for voltage overload protection | |
| SU1097988A1 (en) | Device for checking and protecting multichannel power supply unit | |
| KR20010003354A (en) | Input cut-off device in case of over input voltage in power supply |