一种防爆读卡器的制作方法

本实用新型涉及一种防爆读卡器，属于高危环境安防装置技术领域。

背景技术：

门禁系统作为安保系统的一部分被广泛应用在各种场合，读卡器是门禁系统的重要组成部分，是门禁系统信号输入的关键设备，非接触ic卡读卡器是最常用到的读卡器，当ic卡进入读卡器周围一定范围内，读卡器自动读取ic卡的卡号等信息，并将这些信息发送到后台管理系统，后台管理系统核实卡号和权限后，读卡器提示刷卡成功，非接触ic卡读卡器无需插卡或接触读卡器，更加方便快捷，在保证门禁安全的前提下提升了客户体验度。

目前读卡器被应用于门禁、公司考勤、高速公路、停车场、商场等场合，但是，常见的读卡器因为密封性不够、使用中发热、容易被腐蚀等问题，无法在化工厂、油库等高危环境下使用。易燃易爆炸的高危环境中，为了避免读卡器不稳定带来爆炸危害，往往还是使用传统的机械锁，并使用配套的钥匙开门，这种方式虽然可以在一定程度上提高安全性，但是实际操作和管理起来不方便，高危环境迫切需要安全级别更高的门禁系统。

技术实现要素：

为了解决高危环境下读卡器易燃易爆炸、安全级别不足的问题，本实用新型提出了一种防爆读卡器，在读卡器外部，采用防爆材料制作读卡器外壳，并通过环氧树脂、密封垫等密封电缆线、螺钉，在读卡器内部，设置报警装置，实时检测读卡器内部温度变化，在温度超过阈值时进行报警。

为解决上述技术问题，本实用新型采用了如下技术手段：

一种防爆读卡器，主要包括防爆箱体、防爆箱盖、控制装置、刷卡模块和报警装置，其中，所述防爆箱体与所述防爆箱盖通过螺钉固定连接形成外壳，在所述防爆箱体的底部设置有电源引入接头与信号引入接头；所述刷卡模块包括读卡模块和刷卡区，所述读卡模块与控制装置固定安装在所述防爆箱体内部靠近防爆箱盖的一侧，所述刷卡区嵌设于所述防爆箱盖的表面；所述控制装置包括第一控制芯片、通讯模块和蜂鸣器，所述第一控制芯片分别连接所述读卡模块、通讯模块和蜂鸣器；所述通讯模块包括通讯电路和稳压电路，所述稳压电路内部并联了tvs二极管；所述报警装置固定安装在所述防爆箱体内部且远离所述防爆箱盖的一侧，所述报警装置包括第二控制芯片、测温模块、报警模块和电压转换模块，所述第二控制芯片分别连接所述测温模块、报警模块和电压转换模块。

进一步的，所述读卡器还包括透明件，所述透明件套设在所述刷卡区的一侧且位于箱盖上。

进一步的，所述透明件采用厚度为8mm～10mm钢化玻璃。

进一步的，所述电源引入接头和信号引入接头包括压紧螺母、电缆和环氧树脂胶，所述压紧螺母固定在所述防爆箱体底部，所述电缆穿过所述压紧螺母的中心，并通过所述环氧树脂胶将所述压紧螺母、电缆和防爆箱体底部密封起来。

进一步的，所述防爆箱体和防爆箱盖采用zl102铝合金制成。

进一步的，所述第一控制芯片与第二控制芯片均采用mcu芯片，通讯模块采用rs-485通信收发器，测温模块采用数字温度传感器。

进一步的，所述的刷卡模块设有电源/读卡指示灯。

采用以上技术手段后可以获得以下优势：

本实用新型提供了一种防爆读卡器，读卡器的箱体和箱盖采用zl102铝合金制造，该材料具有较好的防爆效果和抗腐蚀性，在化工厂等高危环境下也可以使用，符合国家防爆标准。箱体和箱盖的连接处采用了多个密封圈、垫圈配合螺钉固定，不仅可以保证箱体箱盖的紧密连接，防止腐蚀性气体、液体进入读卡器内部，也可以避免读卡器内部电路故障、静电火花等带来危害。在箱盖上的刷卡区安装了透明件，8mm～10mm的钢化玻璃可以在保证读卡器正常工作的同时提高读卡器的防爆性能。读卡器内部通讯模块中设置了稳压电路，可以避免读卡器内部电压过高，读卡器内部还设置了报警装置，当检测到读卡器内部温度过高，会进行报警，方便维修人员检修读卡器，避免温度过高引起读卡器爆炸，同时可以提醒人们远离读卡器，保障人身安全。本实用新型读卡器适合在化工厂、油库等高危环境使用，方便快捷且具有较高的安全性。

附图说明

图1为本实用新型一种防爆读卡器的正面结构示意图。

图2为本实用新型防爆读卡器的内部左视结构示意图。

图3为本实用新型防爆读卡器接头与内部接线端子的结构示意图。

图4为本实用新型防爆读卡器外部俯视图。

图5为本实用新型读卡模块的电路原理图。

图6为本实用新型读卡器的控制装置与读卡模块的连接示意图。

图7为本实用新型第一控制芯片的电路图。

图8为本实用新型通讯模块的电路原理图。

图9为本实用新型报警装置的电路原理图。

图中，1是防爆箱体，2是防爆箱盖，3是控制装置，4是读卡模块，5是报警装置，6是电源引入接头，7是信号引入接头，8是连接线，9是刷卡区，10是透明件，11是底板，12是六位接线端子，13是标牌，14是电源/读卡指示灯，15是支柱，16是螺钉，17是垫圈，18是控制印制板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步说明：

本实施例一种防爆读卡器，如图1、2、3、4所示，包括防爆箱体1、防爆箱盖2、透明件10、底板11、控制装置3、刷卡模块、报警装置5、电源引入接头6、信号引入接头7、连接线8、六位接线端子12、螺母、螺钉16和垫圈17等。该读卡器的尺寸约为136×180×82mm，大小适中，不会占用多余地方，在读卡器的防爆箱盖和防爆箱体顶部安装了多个标牌13，分别标注了读卡器名称、额定电压、额定电流、防爆级别等信息。读卡器采用的连接线为包裹了绝缘套管的电缆线，避免线路裸露。该防爆读卡器的防爆箱体背部安装了两个固定板，可以用型号匹配的螺钉将读卡器安装在需要的位置，比如公司门口。

防爆箱体和防爆箱盖通过6个内六角螺钉固定连接，每个内六角螺钉上套了一个弹簧垫圈，确保箱体和箱盖紧密连接不易松动。箱体和箱盖均采用zl102铝合金制造而成，箱体和箱盖的外表面用粉末静电喷塑，防爆箱体与防爆箱盖接触的隔爆面满足以下标准：l≥9.5mm，隔爆面宽度l≥20.5mm，隔爆面间隙ic≤0.12mm，隔爆面上涂抹了z04-1防锈漆。在防爆箱盖上固定安装了钢化玻璃制成的透明件，钢化玻璃的厚度为8mm～10mm，优选厚度为10mm。该透明件表面光滑、平整，无气泡等缺陷，能够承受4j冲击试验和热剧变试验。电源引入接头和信号引入接头分别固定安装在防爆箱体底部，电源引入接头和信号引入接头包括压紧螺母和电缆，压紧螺母固定在防爆箱体底部，电缆穿过压紧螺母的中心，采用环氧树脂胶将压紧螺母、电缆和防爆箱体底部密封起来。电源引入接头中安装的是电源电缆，用来给读卡器内部设备供电，信号引入接头中安装的是信号电缆，用来连通读卡器内部和外部进行信息传递。在电源引入接头和信号引入接头中间还有一个密封的接头，该接头通过压紧螺母、密封圈、封堵等密封起来，如果后续需要连接电缆，可以拆开使用。

刷卡模块包括读卡模块4、刷卡区9和电源/读卡指示灯14，读卡模块与控制装置固定安装在防爆箱体内部靠近防爆箱盖的一侧，而刷卡区则嵌设于防爆箱盖的表面上且位于透明件一侧，读卡模块优选zlg500a读卡模块，读卡模块的电路如图5所示，电源/读卡指示灯位于刷卡区中间偏上的位置，优选发光二极管。

图6是控制装置与读卡模块的连接图，控制装置的电路安装在控制印制板18上，控制印制板与读卡模块通过4个支柱15和8个螺钉固定在一起，然后再通过支柱、螺钉和垫圈固定安装在防爆箱体内，读卡模块正对防爆箱盖上透明件(刷卡区)的位置。

在防爆箱体内部远离防爆箱盖的一侧固定安装了底板，底板上端安装有六位接线端子，接线端子的接线排注释为：1号端口连接电源正极，2号端口接地，3号端口连接rs485-a，4号端口连接rs485-b，底板下端固定安装了报警装置。控制装置的一端通过连接线连接读卡模块，另一端通过接线端子和信号引入接头连接门禁系统的后台管理软件。

控制模块包括第一控制芯片、通讯模块和蜂鸣器，第一控制芯片采用mcu芯片，本具体实施例优选w79e824adg芯片，第一控制芯片电路如图7所示。通讯模块采用rs-485通信收发器，本具体实施例优选了65lbc184芯片，通讯模块的电路如图8所示，通讯模块中包括通讯电路和稳压电路，稳压电路中不仅采用了lm2576-5芯片，还并联了3个tvs二极管，tvs二极管能够有效控制两极间的电压，保护通讯电路中的精密元器件。在控制模块中还包括电压转换电路，能够将电源引入接头接入的原始电压转换成适合通讯模块、读卡模块、蜂鸣器等设备的电压。

报警装置的电路如图9所示，报警装置包括第二控制芯片、测温模块、报警模块和电压转换模块，其中，第二控制芯片优选单片机at89s52，单片机at89s52具有低电压供电和体积小等特点，适合在读卡器内使用；测温模块优选ds18b20温度传感器，ds18b20温度传感器的测量精度很高，可以很好的满足读卡器测温需求。电压转换模块将电源引入接口接入的电压转换成适合报警装置的电压给报警装置供电。该报警装置的测温模块实时测量读卡器温度，一旦读卡器温度过高就进行报警，既方便维修人员断电维修读卡器，也可以提醒附近工作人员远离读卡器，确保读卡器安全工作。此外，报警装置电路中还包括报警温度调整电路，可以通过设置在报警装置内的按键手动设置报警温度。

本实用新型读卡器采用rs485通讯，通讯协议为标准modbus，也可按用户要求设计成自定义协议，rs485通讯地址可设置为1～63，通讯波特率为9600，读卡器的供电电压为9-36v，整机工作电流小于150ma，安全可靠，能够支持mifare1、s50、s70等ic卡。本实用新型读卡器的工作原理如下：读卡模块接收靠近刷卡区(透明件)的ic卡发射的信号，并通过连接线将信号发送给控制装置，该信号包括ic卡卡号，设置在防爆箱盖上的透明件采用钢化玻璃制作，不会影响读卡器内部读卡模块发射和接受电磁波，控制装置的第一控制芯片通过通讯模块将采集到的刷卡信号传输给外部设备，此处的外部设备为电脑，第一控制芯片控制蜂鸣器发出刷卡提示音，同时控制刷卡模块的电源/读卡指示灯亮起，提示刷卡成功。报警装置中的温度传感器实时测量读卡器内部温度，并将检测到的温度信号发送给第二控制芯片，当测量到的温度过高时，第二控制芯片发送报警信号到报警模块，触发蜂鸣报警。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细地说明，但是本实用新型并不局限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。