一种RS485半双工输入RS485半双工输出隔离栅的制作方法

本实用新型属于工业控制设备，涉及安全栅，尤其涉及一种RS485半双工输入RS485半双工输出隔离栅。

背景技术：

安全栅是保证过程控制系统具有安全火花防爆性能的关键仪表，它必须安装在控制室内，作为控制室仪表及装置与现场仪表的关联设备，它一方面起信号传输的作用；另一方面它还用于限制流入危险场所的能量。本安回路的安全接口，它能在安全区(非本质安全)和危险区(本质安全)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。一般安全栅有齐纳式和隔离式，广泛应用于石油石化自动化发电等场合。

安全栅主要有齐纳式安全栅和隔离式安全栅两大类。齐纳式安全栅的核心元件为齐纳二极管，限流电阻及快速熔断丝。隔离式安全栅不但有限能的功能，还有隔离功能，它主要由回路限能单元，信号和电源隔离单元、信号处理单元组成。安全栅的主要功能为限流限压，保证现场仪表可得到的能量在安全范围内。

目前，对于危险区的RS485半双工输入信号和安全区的RS485半双工输出信号的隔离，还没有合适的解决方案。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种RS485半双工输入RS485半双工输出隔离栅，接收来自危险区的RS485半双工差分信号，隔离传输到安全侧RS485半双工差分输出，同时可以为危险区设备提供一路本安配电输出。本产品需要独立供电，电源、输入和输出三者隔离。

为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

一种RS485半双工输入RS485半双工输出隔离栅，包括电源电路和信号处理电路；

电源电路包括线性稳压电源电路、NCP1030高压开关稳压器电路、ECP19隔离变压器、第一路5V隔离电源输出电路、第二路5V隔离电源输出电路以及24V本安配电输出电路；24V电源输入经过线性稳压电源电路和NCP1030高压开关稳压器电路连接ECP19隔离变压器的1-2绕 组，ECP19隔离变压器的5-6绕组连接第一路5V隔离电源输出电路，ECP19隔离变压器的7-8绕组连接第二路5V隔离电源输出电路，第一路5V隔离电源输出电路和第二路5V隔离电源输出电路分别为RS485信号输入回路和RS485信号输出回路供电，ECP19隔离变压器的11-12绕组连接24V本安配电输出电路；

信号处理电路包括本安防爆电路、RS485半双工输入电路、光耦隔离电路以及RS485半双工输出电路；RS485半双工本安输入经过本安防爆电路和RS485半双工输入电路连接光耦隔离电路的RS485输入端，光耦隔离电路的RS485输出端通过RS485半双工输出电路连接RS485半双工输出端。

本实用新型实施的优点：

采用本实用新型，工业现场RS485信号能够有效的从危险区传输信号到安全区，能有效的防止信号传输因为恶劣的工业环境发生爆炸，从而保证了工业现场的安全。

本实用新型通过了防爆认证。防爆认证如下：

国家防爆电气质量检验监督中心(CQST)

防爆标志：【Ex ia Ga】IIC

认证参数：(11，12端子间)

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的外壳主视图。

图2是本实用新型的外壳俯视图。

图3是本实用新型的接线图。

图4是本实用新型的电源电路原理图。

图5是本实用新型的信号处理电路原理图。

图6是本实用新型的变压器总装图。

图7是本实用新型的变压器绕组图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1和图2示出了本实用新型的外壳。外壳左下部分的部位能使本实用新型挂接在滑轨上。本实用新型的接线部分有电源输入、电源输出、信号输入与信号输出线。

图3示出了本实用新型详细的接线图。如图3所示，本实用新型具有端子1、2、3、4、9、10、11、12。三线制接近开关接入时，端子3和端子4是24V电源输入端口，端子11和端子12是给外部设备配电的输出端口，端子9和端子10是RS485半双工输入端口，端子9是RS485的A，端子10是RS485的B，端子1和端子2是RS485的半双工输出端口，端子1为RS485的A，端子2为RS485的B。

本实用新型的技术参数如下：

供电电压：18-35V DC

通道数：一路输入，一路输出

输入：RS485半双工

输出：RS485半双工

配电；24V(其他电压订货时说明)

传输波特率：≦128kbps

传输距离：≦1km

绝缘电阻：≧100MΩ

绝缘强度：≧2500V AC/1min

电磁兼容性：符合GBT18268

安装设备所处的区域：安装在安全场所，可与具有ⅡA，ⅡB，ⅡC危险气体T4-T6温度组别的0区，1区，2区危险场所本安仪表相连。

工作温度：-20℃-60℃

本实用新型的电路部分主要包括电源电路和信号处理电路，以下分别进行说明：

图4示出了本实用新型的电源电路。如图4所示，包括线性稳压电源电路101、NCP1030高压开关稳压器电路102、ECP19隔离变压器103、第一路5V隔离电源输出电路104、第二路5V隔离电源输出电路105以及24V本安配电输出电路106。24V电源输入经过Q1串联型线性稳压电源电路101和NCP1030高压开关稳压器电路102连接ECP19隔离变压器103的1-2绕组，ECP19隔离变压器103的5-6绕组连接第一路5V隔离电源输出电路104，ECP19隔离变压器103的7-8绕组连接第二路5V隔离电源输出电路105，ECP19隔离变压器103的11-12绕组连接24V本安配电输出电路106。

单路24V电源通过ECP19隔离变压器103分出3路独立的电源输出，图4中ECP19隔离变压器103的5-6绕组、7-8绕组两路提供给了两路独立的电源，分别给RS485信号输入回路和RS485输出回路供电，11-12绕组这部分给了独立的配电输出，以保证了外部的配电也是经过隔离的电源，经过了隔离之后，危险区和安全区电源系统互相独立，隔离的安全性能大大的提高。

ECP19隔离变压器103的绝缘电压为2500V，即本产品输入输出两端加上2500V电压也不会损坏。

图5示出了本实用新型的信号处理电路。如图5所示，包括本安防爆电路201、RS485半双工输入电路202、光耦隔离电路203以及RS485半双工输出电路204。RS485半双工本安输入经过本安防爆电路201和RS485半双工输入电路202连接光耦隔离电路203的RS485输入端，光耦隔离电路203的RS485输出端通过RS485半双工输出电路204连接RS485半双工输出端。

信号通过RS485半双工本安输入，经过两个10R的电阻限流防浪 涌，然后通过六个稳压二极管和电阻R28、R29构成本安防爆电路，图5中一共有6个失效点，将电压钳位。电阻R28、R29限制了危险区的点火能量，具体的参数计算符合GB3836.1-2010和GB3836.4-2010。在输入端还有两个保险使得系统更加安全可靠，即使器件全部因为外界特殊环境损坏也能熔断电路使得危险信号不得流入到输出端。在通信部分中运用了非门74HC04，使得通信的驱动能力大大增强，使得通信更加可靠，不会因为外界干扰使得通信变得不稳定。

图6示出了电源电路中使用的隔离变压器的总装图。如图6所示，隔离变压器由二次绕组301、绝缘层302、磁芯303、骨架304和一次绕组305构成。二次绕组301为Φ0.2聚酯漆包线；绝缘层302为聚酯薄膜；磁芯303为铁氧体；骨架304为聚酯；一次绕组305为Φ0.2聚酯漆包线。技术要求如下：1、层间绝缘：绝缘聚酯0.1×2层，绝缘电压2500V；2、浸漆两遍，烘干；3、一次绕组与二次绕组间做耐压绝缘；4、一次绕组与磁芯间耐压2500V，1min，50Hz；5、电气气隙：3mm，爬电距离：3mm。图7示出了隔离变压器的绕组图。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本实用新型公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。