工业现场总线电磁干扰保护器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及保护工业现场总线免遭电磁干扰的装置，尤其涉及一种工业现场总线电磁干扰保护器。
【背景技术】
[0002]目前，公知的工业现场总线保护器是用于浪涌的干扰保护，功能是保护总线设备在浪涌发生时不会损坏，但是，这种保护器无法保证浪涌干扰发生时总线的正常通讯，并且无法消除其他类型的电磁干扰，例如快速瞬变脉冲群和传导骚扰，从而造成通讯中断。而通讯的恢复只能依靠主动干预或者停机重启，其恢复时间较长，从而造成生产效率的下降。
【发明内容】
[0003]有必要提出一种能够有效抑制电磁干扰的工业现场总线电磁干扰保护器。
[0004]一种工业现场总线电磁干扰保护器，包括安装和屏蔽用的金属外壳、安装在金属外壳内部的印刷电路板、与印刷电路板连接的现场侧接线插头和总线侧接线插头，所述印刷电路板与总线侧接线插头之间通过屏蔽通讯电缆连接，所述印刷电路板是用来印制连接现场侧接线插头和屏蔽通讯电缆之间的总线、及与总线依次连接的浪涌抑制器、干扰电流抑制器、干扰电压抑制器以及无源滤波器，所述总线包括总线正端、总线负端、总线参考端。
[0005]优选的，所述浪涌抑制器包括两个气体放电管，分别为第一气体放电管和第二气体放电管，所述第一气体放电管并联在总线正端、总线负端和印刷电路板的接地端之间，所述第二气体放电管并联在总线参考端和印刷电路板的接地端之间，所述印刷电路板的接地端通过所述金属外壳接地。
[0006]优选的，所述干扰电流抑制器包括两个瞬间阻断单元，分别为第一瞬间阻断单元和第二瞬间阻断单元，所述第一瞬间阻断单元与总线正端串联，所述第二瞬间阻断单元与总线负端串联。
[0007]优选的，所述干扰电压抑制器包括两个瞬态电压抑制器，分别为第一瞬态电压抑制器和第二瞬态电压抑制器，所述第一瞬态电压抑制器并联在总线正端和和总线参考端之间，所述第二瞬态电压抑制器并联在总线负端和总线参考端之间。
[0008]优选的，所述无源滤波器包括两个陶瓷电容，分别为第一陶瓷电容和第二陶瓷电容，所述第一陶瓷电容并联在总线正端和总线参考端之间，第二陶瓷电容并联在总线负端和总线参考端之间。
[0009]当总线现场侧受到电磁干扰时，通过浪涌抑制器、干扰电流抑制器、干扰电压抑制器、无源滤波器的共同作用，使最终到达总线侧的设备的通讯信号不受影响，而且在保护工业现场总线设备不被电磁干扰损坏的同时，也能保证总线通讯不被打断，从而提高了工业现场总线的鲁棒性以及生产效率。
【附图说明】
[0010]图1为工业现场总线电磁干扰保护器的功能模块图。
[0011]图2为工业现场总线电磁干扰保护器的电路图。
[0012]图3为工业现场总线电磁干扰保护器的实施例的结构示意图。
[0013]图4为所述屏蔽通讯电缆的结构示意图。
[0014]图中:金属外壳10、印刷电路板20、总线正端201、总线负端202、总线参考端203、浪涌抑制器204、气体放电管2041、干扰电流抑制器205、瞬间阻断单元2051、干扰电压抑制器206、瞬态电压抑制器2061、无源滤波器207、陶瓷电容2071、现场侧接线插头30、总线侧接线插头40、屏蔽通讯电缆50、导体501、绝缘层502、填充物503、地线504、聚酯带505、铝箔506、编织层507、外被层508。
【具体实施方式】
[0015]参见图1和图4，工业现场总线电磁干扰保护器可以用于CAN及Profibus、RS485等串行数据总线，包括安装和屏蔽用的金属外壳10、安装在金属外壳10内部的印刷电路板20、与印刷电路板20连接的现场侧接线插头30和总线侧接线插头40，印刷电路板20与总线侧接线插头40之间通过屏蔽通讯电缆50连接，印刷电路板20上印制连接在现场侧接线插头30和屏蔽通讯电缆50之间的总线、及与总线依次连接的浪涌抑制器204、干扰电流抑制器205、干扰电压抑制器206以及无源滤波器207，总线包括总线正端201、总线负端202、总线参考端203。
[0016]其中，屏蔽通讯电缆50包括两根导体501、填充物503、地线504、外层包覆层，两根导体501分别包裹绝缘层502，填充物503与两根导体的绝缘层502及地线504 —同被外层包覆层包裹，外层包覆层从内到外依次为聚酯带505、铝箔506、编织层507、外被层508。将总线正端201和总线负端202分别与两根导体501焊接连接，总线参考端203与地线504焊接连接，屏蔽通讯电缆50的外层包覆层与印刷电路板20及金属外壳10充分搭接，从而避免两根导体501或地线504被裸露在外面。使用屏蔽通讯电缆50将总线信号引出至总线侧接线插头40，使得信号传输更加稳定。
[0017]参见图2，浪涌抑制器204包括两个气体放电管2041，分别为第一气体放电管和第二气体放电管，第一气体放电管并联在总线正端201和总线负端202之间，其中心抽头接地，第二气体放电管并联在总线参考端203和印刷电路板20的接地端之间，印刷电路板20的接地端通过金属外壳10接地。第一气体放电管和第二气体放电管选用能耐受8/20us250A冲击的气体放电管，能够抑制浪涌的高能量，起泄放雷电暂态过电流和限制过电压作用。例如总线因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压时，气体放电管2041能在极短的时间内导通分流，从而避免浪涌对回路中其他设备的损害。
[0018]进一步，干扰电流抑制器205包括两个瞬间阻断单元2051，分别为第一瞬间阻断单元和第二瞬间阻断单元，第一瞬间阻断单元与总线正端201串联，第二瞬间阻断单元与总线负端202串联，两个瞬间阻断单元2051能够抑制剩余大电流，考虑总线的正常工作电流，两个瞬间阻断单元2051选用动作电流在300mA的型号。瞬间阻断单元2051通过切断电流的机制来阻止一个瞬态干扰，而不是转移或分流浪涌到地，作为一种高速浪涌保护装置，他能够防止电路短路，交流电源交叉、感应和雷击浪涌，而且瞬间阻断单元2051在处理多种错误事件之后均可完全恢复功能，保证总线通讯不被打断，从而提高了工业现场总线的鲁棒性以及生产效率。
[0019]进一步，干扰电压抑制器206包括两个瞬态电压抑制器2061，分别为第一瞬态电压抑制器和第二瞬态电压抑制器，第一瞬态电压抑制器并联在总线正端201和和总线参考端203之间，第二瞬态电压抑制器并联在总线负端202和总线参考端203之间。瞬态电压抑制器2061能够抑制残余电压，可以选用功率为1500W且动作电压高于总线工作电压的型号。
[0020]进一步，无源滤波器207包括两个陶瓷电容2071，分别为第一陶瓷电容和第二陶瓷电容，第一陶瓷电容并联在总线正端201和总线参考端203之间，第二陶瓷电容并联在总线负端202和总线参考端203之间。陶瓷电容2071能够消除高频噪音，净化最终到达总线侧的设备的通讯信号，从而保证总线通讯不受电磁干扰的骚扰，保持正常工作，应当选用耐压高于瞬态电压抑制器钳位电压的型号。
[0021]实施例:
[0022]参见图3，例如:现场侧设备选用变频器，总线侧设备选用PLC，从现场侧到总线侧的噪音过滤吸收过程依次如下:当现场侧电缆受到电磁干扰时，首先由气体放电管2041吸收掉高能量部分，然后由瞬态阻断单元2051吸收掉剩余的大电流，接着由瞬态电压抑制器2061吸收掉高于总线安全耐受电压的残余电压，最后通过陶瓷电容2071消除高频噪音，净化最终到达总线侧设备的通讯信号，从而保证总线通讯不受电磁干扰的骚扰，保持正常工作。
【主权项】
1.一种工业现场总线电磁干扰保护器，其特征在于:包括安装和屏蔽用的金属外壳、安装在金属外壳内部的印刷电路板、与印刷电路板连接的现场侧接线插头和总线侧接线插头，所述印刷电路板与总线侧接线插头之间通过屏蔽通讯电缆连接，所述印刷电路板是用来印制连接现场侧接线插头和屏蔽通讯电缆之间的总线、及与总线依次连接的浪涌抑制器、干扰电流抑制器、干扰电压抑制器以及无源滤波器，所述总线包括总线正端、总线负端、总线参考端。2.如权利要求1所述的工业现场总线电磁干扰保护器，其特征在于:所述浪涌抑制器包括两个气体放电管，分别为第一气体放电管和第二气体放电管，所述第一气体放电管并联在总线正端、总线负端和印刷电路板的接地端之间，所述第二气体放电管并联在总线参考端和印刷电路板的接地端之间，所述印刷电路板的接地端通过所述金属外壳接地。3.如权利要求1所述的工业现场总线电磁干扰保护器，其特征在于:所述干扰电流抑制器包括两个瞬间阻断单元，分别为第一瞬间阻断单元和第二瞬间阻断单元，所述第一瞬间阻断单元与总线正端串联，所述第二瞬间阻断单元与总线负端串联。4.如权利要求1所述的工业现场总线电磁干扰保护器，其特征在于:所述干扰电压抑制器包括两个瞬态电压抑制器，分别为第一瞬态电压抑制器和第二瞬态电压抑制器，所述第一瞬态电压抑制器并联在总线正端和和总线参考端之间，所述第二瞬态电压抑制器并联在总线负端和总线参考端之间。5.如权利要求1所述的工业现场总线电磁干扰保护器，其特征在于:所述无源滤波器包括两个陶瓷电容，分别为第一陶瓷电容和第二陶瓷电容，所述第一陶瓷电容并联在总线正端和总线参考端之间，第二陶瓷电容并联在总线负端和总线参考端之间。
【专利摘要】一种工业现场总线电磁干扰保护器，包括安装和屏蔽用的金属外壳、安装在金属外壳内部的印刷电路板、与印刷电路板连接的现场侧接线插头和总线侧接线插头，所述印刷电路板上印制连接在现场侧接线插头和屏蔽通讯电缆之间的总线、及与总线依次连接的浪涌抑制器、干扰电流抑制器、干扰电压抑制器以及无源滤波器，当总线现场侧受到电磁干扰时，通过浪涌抑制器、干扰电流抑制器、干扰电压抑制器、无源滤波器的共同作用，使最终到达总线侧的设备的通讯信号不受影响，而且在保护工业现场总线设备不被电磁干扰损坏的同时，也能保证总线通讯不被打断，从而提高了工业现场总线的鲁棒性以及生产效率。
【IPC分类】H02H9/04, H02H9/06
【公开号】CN204967260
【申请号】CN201520752784
【发明人】陈飞
【申请人】陈飞
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年9月28日