一種本安隔離防爆型模擬量輸出型系統的製作方法
2023-05-20 04:07:16 1
專利名稱：一種本安隔離防爆型模擬量輸出型系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及模擬量輸出系統，尤其是涉及一種本安隔離防爆型模擬量輸出型系 統。
背景技術：
近年來，隨著我國經濟的快速發展，對工業自動化的發展也提出了越來越高的要 求，對於工業自動化控制系統設備的數量需求急劇增加，其規模也有大型化趨勢。目前，我 們所用的工業控制系統及系統中所用到的電氣設備多數採用國外進口，尤其是一些大中型 項目中，如石化、冶金、製藥、船舶等行業。根據市場調查，這些行業都有將系統低成本化的 迫切需求，但由於使用國外進口產品較多，其系統的硬體成本及維護、維修成本很難降低， 阻礙了系統規模的擴大。同時，一部分國內的供應商為了快速進入並佔領市場，不顧產品的 性能和質量縮減成本，以降低銷售價格，但這反過來也導致了這類國產產品很難進入大型 項目，只能靠低價優勢打價格戰，在低利潤空間中競爭。最終導致了惡性循環，民族工業發 展慢，自主開發能力差，同時加劇了與國外工業品的兩極分化。本項目所開發生產的產品定位在中高端市場，目標用戶傾向於大中型項目的過程 控制系統。在技術指標和產品上接近以P+F (德國)、W1Oenix (德國)、MTL (英國)等為代表 的國際領先水平，同時，加大對EMC電磁兼容抗幹擾和長期工作可靠性、穩定性的研究和測 試的投入，提高其抗幹擾能力和質量，在主要性能和質量上達到國內領先。同時，通過技術 革新，在磁性耦合器件和其它核心器件上採用自行研發的新型低成本材料進行替代，在不 降低性能質量的前提下降低成本。此外，與國外產品相比，本產品具有貨期較短，維護、維修 成本低的優勢。通過自主研發，縮短與國外進口產品間的技術性能和質量的差距，同時通過低價 優勢進入大、中型項目，增加國產工業品在一些關鍵項目中的市場份額，振興民族工業。同 時，逐步向中小型項目延伸，提高國產產品的整體技術性能檔次。
發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種本安隔離防爆 型模擬量輸出型系統。本發明的目的可以通過以下技術方案來實現一種本安隔離防爆型模擬量輸出型系統，其特徵在於，該系統包括電源穩壓電路、 DC/AC轉換電路、第一 AC/DC轉換電路、第二 AC/DC轉換電路、信號輸出電路、本安限能電路、 信號傳輸調製電路、HART信號解調電路、HART信號調製電路、信號傳輸解調電路、信號輸入 限流電路、第一變壓器、第二變壓器、第三變壓器，所述的電源穩壓電路與DC/AC轉換電路 連接，所述的DC/AC轉換電路通過第一變壓器分別與第一 AC/DC轉換電路、第二 AC/DC轉換 電路連接，所述的第一 AC/DC轉換電路分別與信號傳輸調製電路、信號輸入限流電路連接，所述的第二 AC/DC轉換電路與信號傳輸解調電路連接，所述的信號輸入限流電路與信號傳 輸調製電路連接，所述的信號傳輸調製電路與HART信號解調電路連接，所述的信號傳輸調 制電路通過第二變壓器與信號傳輸解調電路，所述的HART信號解調電路通過第三變壓器 與HART信號調製電路連接，所述的信號傳輸解調電路分別與HART信號調製電路、本安限能 電路連接，所述的本安限能電路與信號輸出電路連接。所述的電源穩壓電路包括濾波電路、DC/DC轉換電路，所述的濾波電路分別與外部 電源、DC/DC轉換電路連接，所述的DC/DC轉換電路與DC/AC轉換電路連接。所述的第一變壓器、第二變壓器、第三變壓器為軟磁鐵氧體隔離變壓器。與現有技術相比，本發明具有以下優點1、高效率DC/DC轉換技術低功耗技術，採用了新型DC/DC轉換電路技術，一方面提高了能量轉換效率，大幅 減少了電源功率消耗，達到了節能環保的目的；另一方面，由於降低了功耗，有助於減少模 塊在工作時的發熱量，提高長期工作的可靠性。2、本安防爆技術可靠地限制了從安全區控制室通往危險區的電路能量，防止了危險區域爆炸性氣 體和粉塵因電路火花發生爆炸。3、高精度磁隔離耦合技術高精度磁隔離耦合技術，用高精度的磁性材料器件配合適當的外圍電路參數和傳 輸補償電路，既獲得了較高的傳輸精度，又降低了成本，有利於提高產品的市場競爭力。4、EMC電磁兼容抗幹擾技術EMC電磁兼容抗幹擾技術，通過對電路參數研究和對PCB電路板的設計，提高模塊 抗幹擾的能力，有利於適應現場複雜的電磁環境，提高了模塊的可靠性和穩定性。5、HART智能通訊技術HART智能通訊技術，實現了現場智能儀表與控制室間的雙向通訊，提高了工業控 制領域的信息化。
圖1為本發明一種本安隔離防爆型模擬量輸出型系統的結構示意圖；圖2為本發明一種本安隔離防爆型模擬量輸出型系統的電源穩壓電路的電路圖；圖3為本發明一種本安隔離防爆型模擬量輸出型系統的DC/AC轉換電路的電路 圖；圖4為本發明一種本安隔離防爆型模擬量輸出型系統的AC/DC轉換電路的電路 圖；圖5為本發明一種本安隔離防爆型模擬量輸出型系統的信號輸入限流電路的電 路圖；圖6為本發明一種本安隔離防爆型模擬量輸出型系統的信號傳輸調製電路、信號 傳輸解調電路的電路圖；圖7為本發明一種本安隔離防爆型模擬量輸出型系統的信號輸出電路的電路圖；圖8為本發明一種本安隔離防爆型模擬量輸出型系統的HART信號解調電路、HART信號調製電路的電路圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。實施例如圖1所示，一種本安隔離防爆型模擬量輸出型系統，該系統包括電源穩壓電路 UDC/AC轉換電路4、第一 AC/DC轉換電路5、第二 AC/DC轉換電路6、信號輸出電路7、本安 限能電路8、信號傳輸調製電路10、HART信號解調電路12、HART信號調製電路13、信號傳輸 解調電路9、信號輸入限流電路11、第一變壓器14、第二變壓器15、第三變壓器16，所述的 電源穩壓電路1與DC/AC轉換電路4連接，所述的DC/AC轉換電路4通過第一變壓器14分 別與第一 AC/DC轉換電路5、第二 AC/DC轉換電路6連接，所述的第一 AC/DC轉換電路5分 別與信號傳輸調製電路10、信號輸入限流電路11連接，所述的第二 AC/DC轉換電路6與信 號傳輸解調電路9連接，所述的信號輸入限流電路11與信號傳輸調製電路10連接，所述的 信號傳輸調製電路10與HART信號解調電路12連接，所述的信號傳輸調製電路10通過第 二變壓器15與信號傳輸解調電路9，所述的HART信號解調電路12通過第三變壓器16與 HART信號調製電路13連接，所述的信號傳輸解調電路9分別與HART信號調製電路13、本 安限能電路8連接，所述的本安限能電路8與信號輸出電路7連接。所述的電源穩壓電路 1包括濾波電路2、DC/DC轉換電路3，所述的濾波電路2分別與外部電源、DC/DC轉換電路 3連接，所述的DC/DC轉換電路3與DC/AC轉換電路4連接。如圖2所示，電源穩壓電路1採用TVS管，快速熔斷保險絲，反向保護二極體，電 感、電容等器件對電源部分進行保護和濾波。其中，TVS管可抑制瞬態電壓(浪湧)衝擊， 快速熔斷保險絲在出現異常狀態產生大電流時短路保護內部電路不受損壞，二極體可進行 反向電壓保護，電阻、電容組成簡易濾波器，易於濾除電源中的高頻紋波幹擾。DC/DC(直流 /直流)電路通過LM317，FZT751，電阻、電容、電感等元器件，實現代功耗、高精度穩壓，高功 率直流穩壓功能，提高電源效率，減少功率消耗。如圖3所示，DC/AC轉換電路4由多諧振蕩器⑶4047和2N7002M0S管、電阻、電容 及變壓器構成。將直流電源轉換為高頻方波，實現逆變，通過兩個MOS管交替導通，以交流 形式傳輸至變壓器，並由變壓器耦合到輸入輸出側。如圖4所示，AC/DC轉換電路由整流二極體、穩壓管、電容、負載電阻構成。將變壓 器原邊的交流信號轉換為直流電源，供後端電路使用。如圖5所示，信號輸入限流電路11由瞬態電壓抑制管(TVS)、電感、M0SFET、晶體 管電阻、電容組成，實現了輸入信號保護和信號限流功能。其中TVS管主要抑制浪湧電壓幹 擾，電感、電容組成JI型濾波電流，抑制高頻幹擾，M0SFET、電晶體及電阻組成簡單的限流 電路，當輸入迴路電流超過限定值時，電晶體導通，而MOSFET漏、源兩端等效可變電阻迅速 增大，達到限流的目的。如圖6所示，信號傳輸調製電路10、信號傳輸解調電路9主要由MOS管，變壓器、電 阻及電容等元器件組成，左側輸入的4 20mA直流電流信號經過MOSFET的交替導通進行 高頻調製，通過隔離變壓器進行耦合。在輸出側經過對稱的雙MOSFET解調後還原為直流信 號進行傳輸。
如圖7所示，信號輸出電路由運放、電晶體、電位器、電阻、電容組成。經過解調的 直流電流信號通過本電流的反饋調節和誤差補償後，向危險側現場的閥門定位器、電氣轉 換器等設備進行信號傳輸。如圖8所示，HART信號解調電路、HART信號調製電路由變壓器、電阻、電容網絡組 成，自輸入側往輸出側的HART信號疊加在4 20mA電路上進行傳輸，而來自輸出側的HART 信號經本電路的調製和解調後傳輸至輸入側。
權利要求
1.一種本安隔離防爆型模擬量輸出型系統，其特徵在於，該系統包括電源穩壓電路、 DC/AC轉換電路、第一 AC/DC轉換電路、第二 AC/DC轉換電路、信號輸出電路、本安限能電路、 信號傳輸調製電路、HART信號解調電路、HART信號調製電路、信號傳輸解調電路、信號輸入 限流電路、第一變壓器、第二變壓器、第三變壓器，所述的電源穩壓電路與DC/AC轉換電路 連接，所述的DC/AC轉換電路通過第一變壓器分別與第一 AC/DC轉換電路、第二 AC/DC轉換 電路連接，所述的第一 AC/DC轉換電路分別與信號傳輸調製電路、信號輸入限流電路連接， 所述的第二 AC/DC轉換電路與信號傳輸解調電路連接，所述的信號輸入限流電路與信號傳 輸調製電路連接，所述的信號傳輸調製電路與HART信號解調電路連接，所述的信號傳輸調 制電路通過第二變壓器與信號傳輸解調電路，所述的HART信號解調電路通過第三變壓器 與HART信號調製電路連接，所述的信號傳輸解調電路分別與HART信號調製電路、本安限能 電路連接，所述的本安限能電路與信號輸出電路連接。
2.根據權利要求1所述的一種本安隔離防爆型模擬量輸出型系統，其特徵在於，所述 的電源穩壓電路包括濾波電路、DC/DC轉換電路，所述的濾波電路分別與外部電源、DC/DC 轉換電路連接，所述的DC/DC轉換電路與DC/AC轉換電路連接。
3.根據權利要求1所述的一種本安隔離防爆型模擬量輸出型系統，其特徵在於，所述 的第一變壓器、第二變壓器、第三變壓器為軟磁鐵氧體隔離變壓器。
全文摘要
本發明涉及一種本安隔離防爆型模擬量輸出型系統，該系統包括信號輸出電路、本安限能電路、信號傳輸調製電路、HART信號解調電路、HART信號調製電路、信號傳輸解調電路、信號輸入限流電路、第一變壓器、第二變壓器、第三變壓器，所述的信號輸入限流電路與信號傳輸調製電路連接，所述的信號傳輸調製電路與HART信號解調電路連接，所述的信號傳輸調製電路通過第二變壓器與信號傳輸解調電路，所述的HART信號解調電路通過第三變壓器與HART信號調製電路連接，所述的信號傳輸解調電路分別與HART信號調製電路、本安限能電路連接，所述的本安限能電路與信號輸出電路連接。與現有技術相比，本發明具有低功耗、具有防爆功能等優點。
文檔編號G05B19/02GK102087508SQ200910249758
公開日2011年6月8日 申請日期2009年12月2日 優先權日2009年12月2日
發明者劉毅, 張宏源 申請人:上海元瑞信息技術有限公司