一种4G传输燃气调压站控制器及其优化方法与流程

本发明涉及燃气仪表控制系统，特别涉及一种4g传输燃气调压站控制器。

背景技术：

用于燃气行业用的产品都必须要达到本安型防爆要求，其要求就是要产品的功率小、电流小。而像燃气调压站这类安装现场不固定、需要实时监控的现场设备，需要实时上传现场数据，数据量大，传输距离远，传统的无线传输难以达到目前使用的要求，这就需要使用大传输速率的4g模块。但是4g模块启动时需要的电流、功率很大，需要2-3a的电流，无法满足防爆要求的，两者相互冲突。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种4g传输燃气调压站控制器，能够提供合适的供电以使用4g模块进行数据传输，满足本安防爆要求。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种4g传输燃气调压站控制器，包括有控制板，还包括有安装于控制板上进行数据信号传送的4g模块、耦接于电源以通过符合防爆要求的电源分支电流进行储能以对4g模块进行供电的供电电路；所述4g模块及所述供电电路胶封于控制板上。

作为优选，所述供电电路包括有耦接于4g模块以产生4g模块的需求电流的电池电容器，所述电池电容器的接地端接地，所述电池电容器的前端与电源之间耦接有用于前端隔离的阻塞二极管单元，所述电池电容器的前端与4g模块之间还耦接有用于后级隔离的稳压管单元。

作为优选，所述阻塞二极管单元与电池电容器的前端的干路上还耦接有对电池电容器的充电电流进行限制的限流电阻。

作为优选，所述阻塞二极管单元包括有依次正向串联的若干阻塞二极管，所述阻塞二极管的阳极耦接于电源。

作为优选，所述稳压管单元包括有相互并联的若干稳压管；所述稳压管均反接，阳极接地，阴极耦接于电池电容器的前端和4g模块的连接节点。

一种4g传输燃气调压站控制器的优化方法，基于权利要求1-5任一项所述的4g传输燃气调压站控制器，包括有以下步骤：

将供电电路及4g模块通过胶封剂局部胶封至控制板上，通过电源分支向输出电流至供电电路后，通过供电电路向4g模块供电；

供电电路的限流电阻将电源分支流入的电流大小进行限定，以通过符合防爆要求的电流对电池电容器进行充电；供电电路的阻塞二极管单元及稳压管单元在电池电容器的前后级分别进行隔离；

当需要通过4g模块发送传输数据时，电池电容器放电向4g模块供电，以提供4g模块使用所需的电流，通过胶封与外界环境、控制板上的其他电路及控制板上的其他元器件进行隔离；

4g模块将监测到的数据进行传输。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

通过在控制器上安装4g模块，能够解决传统使用无线传输无法做到高速率、大数据及远距离的问题，供电电路的设置能够实现在电源符合防爆要求的供电情况下进行储能，以便对4g模块需要使用时进行供电；供电电路和4g模块在控制板上的局部胶封设置，能够避免在4g模块使用、供电电路故障或4g模块故障时出现温度升高影响外部环境的情况出现，实现大功率使用的4g模块能够顺利在低功率防爆要求的燃气调压站使用；局部胶封的设置，能够减少材料及工程费用，且能够做到轻量化，有利于现场的使用，无需对控制器全部进行胶封，也方便对于控制器上外部其他元器件的拆卸安装及维护。

附图说明

图1为本发明控制器的结构示意图；

图2为供电电路及4g模块处的电路示意图；

图3为本优化方法的流程示意图。

图中：1、控制板；2、电源；3、供电电路；31、电池电容器；32、阻塞二极管单元；33、限流电阻；34、稳压管单元；4、4g模块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

根据一个或多个实施例，本发明公开的一种4g传输燃气调压站控制器，如图1及图2所示，包括有控制板1、设置在控制板1上的常规使用其他电路模块、对各模块电路进行供电的电源2，还包括有局部胶封在控制板1上的4g模块4。

如图1及图2所示，局部胶封的还包括有对4g模块4进行供电处理的供电电路3。供电电路3耦接在电源2的输出分支上，符合防爆要求的小电流通过分支流向供电电路3，供电电路3包括有对电流进行存储的电池电容器31，通过电源2分支的电源2不断的对电池电容器31进行充电，以在4g模块4需要启动时放电以提供3a电流保证4g模块4的正常工作。

供电电路3包括有阻塞二极管单元32、限流电阻33及稳压管单元34。

阻塞二极管单元32包括有若干相互依次正向串联的阻塞二极管，阻塞二极管优选采用型号为nsr0320mw2t3g，阻塞二极管阳极耦接至电源2的分支，阴极耦接至限流电阻33的一端，限流电阻33的另一端耦接至电池电容器31的前端正极，且电池电容器31的负极接地，构成电源2对电池电容器31的充电回路，同时确保电池电容的电量不被消耗。通过限流电阻33将流入的电源2进行大小限定，以避免电源2提供的电流过大影响未胶封部分的性能。通过阻塞二极管单元32对电池电容器31进行前端隔离，避免放电时的电流反向流向电源2一侧。

电池电容器31的正极耦接于4g模块4，以在电池电容器31放电时对4g模块4进行所需电流的提供。稳压管单元34包括有若干相互并联的稳压管，稳压管优选采用型号为1smb5919bt3g。稳压管的阳极均接地，阴极均耦接在电池电容器31的正极和4g模块4的连接节点处，反接在电池电容器31的正极进行稳压隔离。

阻塞二极管的设置能够防止故障时大电流反串回其他电路部分，稳压管的设置能够防止故障时电流扩散到后级。阻塞二极管及稳压管的个数是根据防爆要求来限定的，ia需要三个，ib需要两个，ic只需要一个，其中，根据本安防爆的危险区，ia可用于0、1、2区，ib可用于1区、2区，ic可用于2区。图2所示为控制器按照ib要求设计的具体电路示意图。

通过供电电路3和4g模块4的局部胶封，以及限流电阻33对电池电容器31的充电电流的限制，能够满足防爆功率要求，并且对电池电容器31进行保护，而电池电容器31的放电能力能够满足4g模块4使用时的供电要求。

在电源2的输出干路上串联有对电路进行保护的保险丝fu。且在局部胶封的支路前串联有能对电压进行升压处理的电压转换芯片，可为boost升压电路；在其他电路的前端则串联有电源转换芯片，根据电路的所需选择dcdc或者ido。

若通过电源2直接对4g模块4进行供电的情况，则需要对控制板1上的所有模块元器件均进行胶封处理，才能达到电源2提供的大电流的调压站符合本安防爆要求。而全部胶封的处理，则会使得调压站的控制器上元器件的安装及拆卸难度大，且整体所需材料和工程费用高，同时会大大增加控制器的重量，不利于现场的使用。

具体的，在电源的输出干路上还串联有进行保护的保险丝fu，电源输入电源2经过保险丝，通过分支分流提供给各个模块，防爆要求消耗在电源2上的功率不大于1.3w，因此在电路设计时要计算限流电阻33的阻值，使得整板的电源2功率值小于1.3w。

防爆标准中要求元件的耗散功率随环境温度变化的最大值：1.3w@40℃；1.25w@50℃；1.2w@60℃；1.1w@70℃；1.0w@80℃；

本控制器按照t4组别设计，即最大功率为1.3w。假设图2中其他电路上消耗的功率为p1，则用于电池电容器充电的功率为p2＝(1.3-p1)*ηw；而电池电容器是挂接在电压转换芯片后面，电压转换芯片不开启的时候输出的电压就是前级电源电压，一般为电池电压3.6v，即电池电容器的电压不会低于电池电压减去二极管管压降即3.0v。当电压转换芯片开启后则给电池电容器充电，充电电压设计为4.2v。则限流电阻的阻值计算公式为：

以上计算得到的电阻值，是在电容器最低电压下得到的。即正常使用情况下，该阻值是最大值。

阻塞二极管的正向导通电流要求大于限流电阻限制的电流值，稳压管的功率值要大于p2的功率值。阻塞二极管及稳压管的个数按照产品防爆等级来限定。

其中电压转换芯片并非一直处于开启状态，能够降低功耗。

根据一个或多个实施例，如图3所示，本发明公开了一种4g传输燃气调压站控制器的优化方法，采用上述4g传输燃气调压站控制器以进行相关步骤的设置，具体包括有以下步骤：

将供电电路3及4g模块4通过胶封剂局部胶封至控制板1上，通过电源2分支向输出电流至供电电路3后，通过供电电路3向4g模块4供电；

供电电路3的限流电阻33将电源2分支流入的电流大小进行限定，以通过符合防爆要求的电流对电池电容器31进行充电；供电电路3的阻塞二极管单元32及稳压管单元34在电池电容器31的前后级分别进行隔离；

当需要通过4g模块发送传输数据时，电池电容器放电向4g模块供电，以提供4g模块使用所需的电流，通过胶封与外界环境、控制板上的其他电路及控制板上的其他元器件进行隔离；

4g模块4将监测到的数据进行传输。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。