本质安全称重显示控制器的电池防爆电路的制作方法

1.本实用新型涉及称重显示控制器的电路设计领域，具体地，涉及一种本质安全称重显示控制器的电池防爆电路。


背景技术：

2.传统的本质安全电路会用到齐纳式安全栅电路，会存在齐纳器件漏电影响电路功能的情况发生。尤其是本质安全型称重显示控制器，由于其必然会存在连接传感器的对外接口，通常这些供电接口的工作电压会比较高，且这些电路的工作电源可能不是通过本质安全电源提供的能量。
3.如图1所示，现有技术中存在一种本质安全型称重显示控制器的电路，该本质安全型称重显示控制器的接口处设计有齐纳电路，用于限制可能在防爆区域产生点燃能量的电压。
4.发明人认为，由于在传感器接口差分信号线上增加的齐纳器件漏电流参数难以保证对称且高度一致性，从而容易导致传感器接口齐纳电路后端adc器件的微弱模拟信号叠加过高的输入失调电压，以致使adc器件的转换结果出现异常漂移的现象，存在待改进之处。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种本质安全称重显示控制器的电池防爆电路。
6.根据本实用新型提供的一种本质安全称重显示控制器的电池防爆电路，包括电路主板，所述电路主板上设置有开关机电路模块、稳压电路模块、显示与按键电路模块以及模拟转数字电路模块，所述模拟转数字电路模块包括传感器接口电路；所述电路主板与本质安全电池组或本质安全电源连接，所述本质安全电池组包括电芯bt1、第四无感绕线式功率电阻r4、第五快恢复二极管d5、第二快恢复二极管d2以及第一快恢复二极管d1；所述电芯bt1的正极分别连接第五快恢复二极管d5的负极和第四无感绕线式功率电阻r4的一端，所述第五快恢复二极管d5的正极连接第二快恢复二极管d2的负极，所述第二快恢复二极管d2的正极连接第一快恢复二极管d1的负极，所述第一快恢复二极管d1的正极分别连接第四无感绕线式功率电阻r4的另一端和电路主板上的电源正极接口；所述电芯bt1的负极与电路主板上的电源负极接口连接。
7.优选地，所述本质安全电源包括熔断器f1、第六稳压二极管d6、第四稳压二极管 d4、第三稳压二极管d3、第一无感绕线式功率电阻r1、第三无感绕线式功率电阻r3、发光二极管led、第二电容c2、第四电容c4以及稳压器ldo；所述稳压器ldo的一端构成供电输入端，所述稳压器ldo的另一端分别连接第二电容c2的一端、第四电容c4的一端以及熔断器f1的一端，所述熔断器f1的另一端分别连接第三无感绕线式功率电阻 r3的一端、第六稳压二极管d6的负极、第四稳压二极管d4的负极、第三稳压二极管 d3的负极以及第一无感绕线式功
率电阻r1的一端，所述第一无感绕线式功率电阻r1 的另一端和电路主板上的电源正极接口连接；所述第三无感绕线式功率电阻r3的另一端连接发光二极管led的正极，所述发光二极管led的负极分别连接第二电容c2的另一端、第四电容c4的另一端、第六稳压二极管d6的正极、第四稳压二极管d4的正极、第三稳压二极管d3的正极、电路主板上的电源负极接口并接地。
8.优选地，所述传感器接插件包括第一接口ex+、第二接口f+、第三接口in+、第四接口in-、第五接口f-、第六接口以及第七接口，所述传感器接口电路包括第十三电容ac13、第十电阻r10、第十三电阻r13以及传感器线缆屏蔽层接口sh；所述第一接口ex+分别连接第十三电容ac13的一端和第十电阻r10的一端，所述第十三电容ac13 的另一端接地，所述第十电阻r10的另一端连接第二接口f+，所述第五接口f-连接第十三电阻r13的一端，所述第十三电阻r13的另一端连接第六接口并接地，所述第七接口连接传感器线缆屏蔽层接口sh。
9.优选地，所述传感器接口电路还包括第五穿芯电容al5、第七电阻ar7、mos管q5、第八电阻ar8、第十一电容ac11、第十二电容ac12以及第九电阻ar9；所述第一接口 ex+连接第五穿芯电容al5的一端，所述第五穿芯电容al5的接地端接地，所述第五穿芯电容al5的另一端连接第七电阻ar7的一端，所述第七电阻ar7的另一端连接mos管 q5的源极，所述mos管q5的漏极分别连接第八电阻ar8的一端、第十一电容ac11的正极以及第十二电容ac12的一端，所述第十一电容ac11的负极与第十二电容ac12的另一端连接并接地；所述mos管q5的栅极分别连接第八电阻ar8的另一端和第九电阻ar9 的一端，所述第九电阻ar9的另一端构成ad-power接口。
10.优选地，所述第七电阻ar7包括无感绕线式功率电阻，所述第七电阻ar7的参数为18ω/3w。
11.优选地，所述传感器接口电路还包括第一穿芯电容al1、第一电容ac1、第一电阻 ar1、第二电阻ar2、第二电容ac2、第二穿芯电容al2以及第四电容ac4；所述第三接口in+连接第一穿芯电容al1的一端，所述第一穿芯电容al1的接地端连接第一电容 ac1的一端并接地，所述第一穿芯电容al1的另一端分别连接第一电容ac1的另一端、第二电容ac2的一端以及第一电阻ar1的一端，所述第一电阻ar1的另一端构成aino 接口；所述第四接口in-连接第二穿芯电容al2的一端，所述第二穿芯电容al2的接地端连接第四电容ac4的一端并接地，所述第二穿芯电容al2的另一端分别连接第四电容 ac4的另一端、第二电容ac2的另一端以及第二电阻ar2的一端，所述第二电阻ar2的另一端构成aini接口。
12.优选地，所述第一电阻ar1和第二电阻ar2均包括贴片电阻，且所述第一电阻ar1 和第二电阻ar2的阻值均为1kω。
13.优选地，所述传感器接口电路还包括第三穿芯电容al3、第五电阻ar5、第七电容 ac7、第八电容ac8、第四穿芯电容al4、第六电阻ar6以及第十电容ac10；所述第二接口f+连接第三穿芯电容al3的一端，所述第三穿芯电容al3的接地端连接第七电容ac7 的一端并接地，所述第三穿芯电容al3的另一端分别连接第八电容ac8的一端和第五电阻ar5的一端，所述第五电阻ar5的另一端连接第七电容ac7的另一端并构成vrefp接口；所述第五接口f-连接第四穿芯电容al4的一端，所述第四穿芯电容al4的接地端连接第十电容ac10的一端并接地，所述第四穿芯电容al4的另一端分别连接第八电容ac8 的另一端和第六电阻ar6的一端，所述第六电阻ar6的另一端连接第十电容ac10的另一端并构成vrefn接口。
14.优选地，所述第五电阻ar5和第六电阻ar6包括贴片电阻，且所述第五电阻ar5 和第六电阻ar6的阻值均为1kω。
15.优选地，所述电芯bt1包括磷酸铁锂电芯，两节所述电芯bt1并连组合形成可充电电池包，且所述电芯bt1的单节规格为3.2v@1800mah。
16.与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：
17.1、本实用新型通过使用本质安全电池组或本质安全电源为电路主板供电，通过控制本质安全电池的输出电压，控制其最大耗散功率，使得本质安全型称重显示控制器的电路符合防爆认证中关于目标防爆等级与元器件表面温度限制的认定条件，从而不再需要在本质安全型称重显示控制器的传感器接口电路上放置齐纳器件，进而有助于减少由于齐纳器件对传感器接口差分信号线上失调电压的影响；
18.2、本实用新型通过第一电阻ar1、第二电阻ar2、第五电阻ar5、第六电阻ar6、以及第七电阻ar7配合，从而对ex-a18传感器接口的对外线路进行量化限流，有助于满足市面上绝大多数主流的本质安全型称重传感器的本质安全参数要求，进而有助于提高适用性；
19.3、本实用新型通过熔断器f1、第六稳压二极管d6、第四稳压二极管d4、第三稳压二极管d3以及第一无感绕线式功率电阻r1配合形成的电路构成了齐纳结构的安全栅电路，从而实现了对本质安全电源的限压和限流，从而有助于满足供应防爆区的电路主板的用于需求。
附图说明
20.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
21.图1为本实用新型主要体现背景技术中现有技术的本质安全型称重显示控制器的电路图；
22.图2为本实用新型主要体现电路主板的模块示意图；
23.图3为本实用新型主要体现本质安全电池组的整体结构示意图；
24.图4为本实用新型主要体现接插件接口示意图；
25.图5为本实用新型主要体现传感器ad-power接口电路示意图；
26.图6为本实用新型主要体现传感器aino接口和aini接口的接口电路示意图；
27.图7为本实用新型主要体现传感器vrefp接口和vrefn接口的接口电路示意图；
28.图8为本实用新型主要体现本质安全电源的整体结构示意图。
具体实施方式
29.下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。
30.如图2所示，根据本实用新型提供的一种本质安全称重显示控制器的电池防爆电路，包括电路主板，电路主板的型号为ex-a18主板，电路主板上形成有开关机电路模块、稳压电路模块、显示与按键电路模块以及模拟转数字电路模块，模拟转数字电路模块包括传
ar1、第二电阻ar2、第二电容ac2、第二穿芯电容al2以及第四电容ac4。第三接口in +连接第一穿芯电容al1的一端，第一穿芯电容al1的接地端连接第一电容ac1的一端并接地，第一穿芯电容al1的另一端分别连接第一电容ac1的另一端、第二电容ac2的一端以及第一电阻ar1的一端，第一电阻ar1的另一端构成aino接口。第四接口in
‑ꢀ
连接第二穿芯电容al2的一端，第二穿芯电容al2的接地端连接第四电容ac4的一端并接地，第二穿芯电容al2的另一端分别连接第四电容ac4的另一端、第二电容ac2的另一端以及第二电阻ar2的一端，第二电阻ar2的另一端构成aini接口。
39.其中，第一穿芯电容al1的参数为2.2nf，第一电容ac1的参数为20pf，第一电阻 ar1和第二电阻ar2均为贴片电阻，且第一电阻ar1和第二电阻ar2的阻值均为1kω。第二电容ac2的参数为0.1μf，第二穿芯电容al2的参数为2.2nf，第四电容ac4的参数为20pf。
40.如图7所示，传感器接口电路还包括第三穿芯电容al3、第五电阻ar5、第七电容 ac7、第八电容ac8、第四穿芯电容al4、第六电阻ar6以及第十电容ac10。第二接口f +连接第三穿芯电容al3的一端，第三穿芯电容al3的接地端连接第七电容ac7的一端并接地，第三穿芯电容al3的另一端分别连接第八电容ac8的一端和第五电阻ar5的一端，第五电阻ar5的另一端连接第七电容ac7的另一端并构成vrefp接口。第五接口f
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连接第四穿芯电容al4的一端，第四穿芯电容al4的接地端连接第十电容ac10的一端并接地，第四穿芯电容al4的另一端分别连接第八电容ac8的另一端和第六电阻ar6的一端，第六电阻ar6的另一端连接第十电容ac10的另一端并构成vrefn接口。
41.其中，第三穿芯电容al3的参数为2.2nf，第五电阻ar5的阻值为1kω，第七电容ac7的参数为20pf/63v,第八电容ac8的参数为0.1μf/25v，第四穿芯电容al4的参数为2.2nf，第六电阻ar6的阻值为1kω以及第十电容ac10的参数为20pf/63v。由传感器接口电路中各元器件的参数设置，使传感器接口总电流约等于0.24。
42.该传感器的各个接口连接防爆区的本质安全型称重传感器，或者是经本质安全型接线盒连接的1～4只本质安全型称重传感器。其中第一电阻ar1、第二电阻ar2、第五电阻ar5、第六电阻ar6、以及第七电阻ar7的作用是对ex-a18传感器接口的对外线路进行量化限流。
43.根据电路的组合形式，以及计算得到的相关电参量，可知ex-a18可以达到exiaiict4ga防爆标志所规定的防爆能力，且传感器接口总电流约等于0.24，能够广泛的适应市面上绝大多数主流的本质安全型称重传感器的本质安全参数要求。通过选用本质安全电池组，不需要再在模拟差分信号线上放置齐纳二极管，也就从根源上消除了adc 转换值会发生异常蠕变导致称重显示控制器的准确度严重下降的问题。
44.变化例
45.如图8所示，根据本实用新型提供的一种本质安全称重显示控制器的电池防爆电路，能够使用本质安全电源代替本质安全电池组。
46.本质安全电源包括熔断器f1、第六稳压二极管d6、第四稳压二极管d4、第三稳压二极管d3、第一无感绕线式功率电阻r1、第三无感绕线式功率电阻r3、发光二极管led、第二电容c2、第四电容c4以及稳压器ldo。
47.稳压器ldo的一端构成供电输入端，稳压器ldo的另一端分别连接第二电容c2的一端、第四电容c4的一端以及熔断器f1的一端，熔断器f1的另一端分别连接第三无感绕线式
功率电阻r3的一端、第六稳压二极管d6的负极、第四稳压二极管d4的负极、第三稳压二极管d3的负极以及第一无感绕线式功率电阻r1的一端，第一无感绕线式功率电阻r1的另一端和电路主板上的电源正极接口连接。
48.第三无感绕线式功率电阻r3的另一端连接发光二极管led的正极，发光二极管led 的负极分别连接第二电容c2的另一端、第四电容c4的另一端、第六稳压二极管d6的正极、第四稳压二极管d4的正极、第三稳压二极管d3的正极、电路主板上的电源负极接口并接地。
49.借助熔断器f1、第六稳压二极管d6、第四稳压二极管d4、第三稳压二极管d3以及第一无感绕线式功率电阻r1配合形成的电路构成了齐纳结构的安全栅电路，从而实现了对本质安全电源的限压和限流，从而供应防爆区的电路主板的用于需求。
50.其中，熔断器f1是陶瓷管封装引线式快熔断型熔断器，规格型号是0.315a/250v，第六稳压二极管d6、第四稳压二极管d4以及第三稳压二极管d3的型号为1n5337b (4.7v/5w)。第一无感绕线式功率电阻r1的参数为4.7ω/3w、第三无感绕线式功率电阻r3的参数为1kω/0.125w，发光二极管led的型号为d41n5337b，第二电容c2的参数为1μf/50v，第四电容c4的参数为0.1μf/50v，稳压器ldo的参数为3.8v。这部分电路构成了齐纳结构的安全栅电路，限压限流后的能量通过电路主板上的电源正极接口和电源负极接口连接，供应防爆区ex-a18的用电需求。
51.工作原理
52.通过选用ex-a18本质安全电池组或ex-a18本质安全电源，不需要再在模拟差分信号线上放置齐纳二极管，也就从根源上消除了adc转换值会发生异常蠕变导致称重显示控制器的准确度严重下降的问题。通过电路的组合形式，以及计算得到的相关电参量，使ex-a18可以达到ex iaiict4ga防爆标志所规定的防爆能力，且传感器接口总电流约等于0.24，能够广泛的适应市面上绝大多数主流的本质安全型称重传感器的本质安全参数要求。
53.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
54.以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。