CN204681337U - 一种半双工隔离式安全栅 - Google Patents

Abstract

一种半双工隔离式安全栅，包括电源电路、防爆处理模块、电平转换模块1、信号隔离模块、电平转换模块2、输出电路。本实用新型所述的半双工隔离式安全栅，结构简单，生产成本低，温度特性好，响应快，低功耗，兼容性强，隔离效果好且可靠性高。

Description

一种半双工隔离式安全栅

技术领域

本实用新型涉及一种安全栅，特别涉及一种半双工隔离式安全栅。

背景技术

安全栅又称安全保持器，本安回路的安全接口，它能在安全区和危险区之间双向传递电信号，并可限制因故障引起的安全区向危险区的能量转递。按结构全栅分为二大类：一类为齐纳式安全栅，其原理简单、电路实现容易，价格低廉，但因由于其自身原理的缺陷使其应用中的可靠性受到很大影响，并限制了其应用范围。隔离式安全栅采用了将输入、输出以及电源三方之间相互电气隔离的电路结构，同时符合本安型限制能量的要求。与齐纳式安全相比，隔离式安全栅有着突出的优点和更为广泛用途，虽然其价格略高于齐纳式安全栅，但从设计、施工安装、调试及维护成本来考虑，其综合成本反而低于齐纳式安全栅。在要求较高的工程现场几乎无一例外地采用了隔离式安全栅作为主要本安防爆仪表，隔离式安全栅已逐渐取代了齐纳式安全栅，在安全防爆领域得到了日益广泛的应用。

安全栅广泛用于防爆等领域的工业仪表前端信号处理，对于提高工业生产过程自动控制系统抗干扰能力，保证控制系统稳定性和可靠性有非常重要的作用，但是目前的安全栅存在以下不足：功耗大，稳定性差，温度特性差，抗干扰能力差，输出漂移大，容易出现故障；此外输出功率小，限流电阻较大，发热量多，电阻温升过高；而且产品体积较大，不利于现场安装。此外现有的安全栅工作方式单一，只能对一种信号进行隔离，接口单一，兼容性也不强。

实用新型内容

实用新型目的：为了克服以上不足，本实用新型的目的是提供一种半双工隔离式安全栅，该半双工隔离式安全栅隔离效果好、兼容性强、可靠性高、温度特性好、响应快、低功耗、生产成本低的隔离式安全栅。

技术方案：一种半双工隔离式安全栅，包括电源电路、防爆处理模块、电平转换模块1、信号隔离模块、电平转换模块2、输出电路；所述电源电路的输出端分别连接防爆处理模块和信号隔离模块的输入端；所述防爆处理模块的输出端连接电平转换模块1的输入端；所述流电平转换模块1的输出端连接信号隔离模块的输入端；所述信号隔离模块的输出端连接电平转换模块2的输入端；所述电平转换模块2的输出端连接输出电路。本实用新型所述的半双工隔离式安全栅，结构简单，生产成本低。半双工隔离式安全栅采用半双工工作方式，节约传输线路，大大降低成本，并且抗干扰较强，信号接收稳定。此外，该设计还将入端、输出端及电源端三端分离，同时符合本安型限制能量的要求，可连接逻辑电平或三线制脉冲信号，无需系统接地线路，给设计及现场施工带来极大方便。由于信号线路无需共地，使得检测和控制回路信号的稳定性和抗干扰能力大大增强，从而提高了整个系统的可靠性。本实用新型所述的半双工隔离式安全栅相应快、低功耗、同时降低传输线受到噪声的干扰，提高了隔离效果并提高了装置的稳定性。

上述的半双工隔离式安全栅，所述的电平转换模块1为RS485电平转TTL电平或RS232电平转TTL电平。所述的电平转换模块2为TTL电平转RS485电平或TTL电平转RS232电平。本实用新型的转换器兼容RS-232、RS-485标准，能够将单端的RS-485或RS-232信号转换为平衡差分的RS-485或RS-232信号，实现点到点、点到多点远程多机通信网络，实现多机应答通信。

上述的半双工隔离式安全栅，所述的电源电路包括电源输入部、变压器和电源输出部组成。所述电源电路通过变压器稳定输出恒定电压供给集成电路及各个模块，电源可根据预算灵活调整。

上述的半双工隔离式安全栅，所述信号隔离模块采用光耦隔离器或磁耦数字隔离器。可以根据需要对信号隔离模块选择光耦隔离器或磁耦数字隔离器。其中光耦隔离器产品种类繁多，价格便宜。其信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，无触点，使用寿命长。而磁耦数字隔离器功耗低，数字隔离器在低频条件下只使用光耦合器功率的1%；在光耦合器最高传送速率条件下，它使用光耦合器功率的大约20%，降低功率会使其提高可靠性。

上述技术方案可以看出，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型所述的半双工隔离式安全栅，结构简单、生产成本低、兼容性强、温度特性好、响应快、低功耗、隔离效果好且可靠性高。

附图说明

图1为本实用新型所述半双工隔离式安全栅的电路原理框图；

图2为本实用新型所述半双工隔离式安全栅的电源电路的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型。

如图1所示的半双工隔离式安全栅，包括电源电路、防爆处理模块、电平转换模块1、信号隔离模块、电平转换模块2、输出电路；所述电源电路的输出端分别连接防爆处理模块和信号隔离模块的输入端；所述防爆处理模块的输出端连接电平转换模块1的输入端；所述流电平转换模块1的输出端连接信号隔离模块的输入端；所述信号隔离模块的输出端连接电平转换模块2的输入端；所述电平转换模块2的输出端连接输出电路。

如图2所示，电源电路为安全栅供电，由电源输入部、变压器和电源输出部组成，所述的电源输出部包括5V电压输出、3.3V电压输出和其它电压输出，输出恒定电压供给集成电路及各个模块。信号隔离模块可以采用光耦隔离器或磁耦数字隔离器，本实施例电平转换模块1采用RS485电平转TTL电平，电平转换模块2采用TTL电平转RS232电平，其采用半双工工作方式，其用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。信号隔离模块采用ADUM7643四通道磁耦数字隔离器，其体积小，稳定性、实时性好。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，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，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种半双工隔离式安全栅，其特征在于：包括电源电路、防爆处理模块、电平转换模块1、信号隔离模块、电平转换模块2、输出电路；所述电源电路的输出端分别连接防爆处理模块和信号隔离模块的输入端；所述防爆处理模块的输出端连接电平转换模块1的输入端；所述流电平转换模块1的输出端连接信号隔离模块的输入端；所述信号隔离模块的输出端连接电平转换模块2的输入端；所述电平转换模块2的输出端连接输出电路。

2.根据权利要求1所述的半双工隔离式安全栅，其特征在于：所述的电平转换模块1为RS485电平转TTL电平或RS232电平转TTL电平。

3.根据权利要求1所述的半双工隔离式安全栅，其特征在于：所述的电平转换模块2为TTL电平转RS485电平或TTL电平转RS232电平。

4.根据权利要求1-3所述的半双工隔离式安全栅，其特征在于：所述的电源电路包括电源输入部、变压器和电源输出部组成。

5.根据权利要求4所述的半双工隔离式安全栅，其特征在于：所述信号隔离模块采用光耦隔离器或磁耦数字隔离器。