安全儀表變送器故障狀態(tài)斷流保護(hù)電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及安全儀表變送器及其故障狀態(tài)斷流保護(hù)電路。具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及適合工業(yè)過(guò)程控制的安全儀表變送器及其故障狀態(tài)斷流保護(hù)電路。從功能上來(lái)說(shuō)，當(dāng)安全儀表變送器發(fā)生危險(xiǎn)失效時(shí)，該保護(hù)電路將安全儀表變送器的電源電路由正常工作狀態(tài)切換為安全狀態(tài)，即關(guān)斷其電源電路。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，該安全儀表變送器故障狀態(tài)斷流保護(hù)電路包括：電源電路、保護(hù)電路，由基準(zhǔn)電壓器件、D觸發(fā)器、復(fù)位管理器件、或門器件以及二極管、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管等器件組成。該安全儀表變送器故障狀態(tài)斷流保護(hù)電路具有功耗低、通用性強(qiáng)和穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】安全儀表變送器故障狀態(tài)斷流保護(hù)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及安全儀表變送器故障狀態(tài)斷流保護(hù)電路。具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及適合工業(yè)過(guò)程控制的安全儀表變送器及其故障狀態(tài)斷流保護(hù)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]安全儀表變送器是一種專門為工作條件苛刻或與安全應(yīng)用相關(guān)而設(shè)計(jì)的儀表變送器。采用安全儀表變送器的行業(yè)包括油/氣行業(yè)、石油化工行業(yè)、危險(xiǎn)化學(xué)行業(yè)、煤礦行業(yè)、船舶、電廠、焚燒處理、鍋爐控制和燃燒控制、高壓應(yīng)用等工業(yè)領(lǐng)域。此外，還要加上非傳統(tǒng)的安全應(yīng)用領(lǐng)域，該領(lǐng)域一旦發(fā)生安全事故，將嚴(yán)重危及工作人員安全，對(duì)社會(huì)和企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明安全儀表變送器故障狀態(tài)斷流保護(hù)電路為安全儀表變送器的重要組成部分。當(dāng)安全儀表變送器發(fā)生危險(xiǎn)失效時(shí)，該保護(hù)電路將安全儀表變送器的電源電路由正常工作狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榘踩珷顟B(tài)，即關(guān)斷其電源電路，避免控制系統(tǒng)產(chǎn)生誤操作。安全儀表變送器故障狀態(tài)斷流保護(hù)電路為整個(gè)控制系統(tǒng)安全工作提供了重要保障，提高系統(tǒng)安全性和可靠性。
[0004]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是:一種安全儀表變送器故障狀態(tài)斷流保護(hù)電路，包括電源電路和保護(hù)電路；其中，
[0005]所述電源電路，連接數(shù)據(jù)總線和所述保護(hù)電路，用于為保護(hù)電路提供工作電源；
[0006]所述保護(hù)電路，控制端連接安全儀表變送器主控制器的復(fù)位引腳和控制引腳，輸出端連接所述電源電路，用于當(dāng)安全儀表變送器失效時(shí)，關(guān)斷所述電源電路。
[0007]所述電源電路主要由基準(zhǔn)電壓器件構(gòu)成，所述基準(zhǔn)電壓器件的電源輸入端與數(shù)據(jù)總線相連。
[0008]所述電源電路的輸出端并聯(lián)穩(wěn)壓二極管和去耦電容。
[0009]所述保護(hù)電路的輸入端為一個(gè)二極管和三極管，所述二極管的正極和所述三極管的基極與安全儀表變送器主控制器的復(fù)位引腳相連，負(fù)極與安全儀表變送器主控制器的控制引腳相連；所述三極管的集電極連接第一 D觸發(fā)器的脈沖輸入引腳；所述第一 D觸發(fā)器的置一端連接復(fù)位電路的復(fù)位端，復(fù)位端連接電源電路正極，數(shù)據(jù)輸入端連接電源電路正極；第二 D觸發(fā)器的置一端連接電源電路正極，復(fù)位端連接復(fù)位電路的復(fù)位端，數(shù)據(jù)輸入端連接電源電路正極；所述第一 D觸發(fā)器的負(fù)向輸出端和第二 D觸發(fā)器的正向輸出端分別連接到或門的輸入端；所述或門的輸出端連接到場(chǎng)效應(yīng)管的柵極，控制保護(hù)電路的通斷。
[0010]本發(fā)明主要作用是當(dāng)安全儀表變送器發(fā)生危險(xiǎn)失效時(shí)，安全儀表變送器故障狀態(tài)斷流保護(hù)電路由正常工作狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榘踩珷顟B(tài)，即關(guān)閉安全儀表變送器電源，避免安全儀表變送器在失效時(shí)候產(chǎn)生誤操作，為安全儀表變送器安全工作提供了重要保障，提高其安全性和可靠性，其具有如下優(yōu)點(diǎn):[0011]1.電路簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠。安全儀表變送器故障狀態(tài)斷流保護(hù)電路主要由基準(zhǔn)電壓器件、D觸發(fā)器件、復(fù)位電路、或門器件以及電阻、電容、二極管、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管等器件組成，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、硬件成本低，同時(shí)可靠性高，易于實(shí)現(xiàn)。
[0012]2.通用性強(qiáng)。本發(fā)明通用性強(qiáng)，不僅適用于安全儀表變送器發(fā)生危險(xiǎn)失效時(shí)故障狀態(tài)斷流保護(hù)電路，而且適用于其它工控設(shè)備發(fā)生故障狀態(tài)時(shí)斷流保護(hù)電路。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0014]圖2是本發(fā)明的電源電路的實(shí)施例電路圖；
[0015]圖3是本發(fā)明的保護(hù)電路的實(shí)施例電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0017]本發(fā)明涉及以下兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù):
[0018]I)保護(hù)電路供電技術(shù)。本設(shè)計(jì)描述的安全儀表變送器故障狀態(tài)斷流保護(hù)電路，利用基準(zhǔn)電壓器件LM285 (工作電流為:IOuAlOmA)設(shè)計(jì)其電源電路。該電源電路在安全儀表變送器的數(shù)據(jù)總線上取電，產(chǎn)生5V差模電壓，對(duì)其保護(hù)電路進(jìn)行供電，具有功耗低、電壓穩(wěn)定、接線簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
[0019]2)系統(tǒng)安全狀態(tài)保護(hù)技術(shù)。本設(shè)計(jì)描述的安全儀表變送器故障狀態(tài)斷流保護(hù)電路，利用D觸發(fā)器具有狀態(tài)記憶功能進(jìn)行設(shè)計(jì)其保護(hù)電路。一旦安全儀表變送器主控制器的產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)或安全狀態(tài)切換控制信號(hào)，該保護(hù)電路使安全儀表變送器的電源電路由正常工作狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榘踩珷顟B(tài)(關(guān)閉安全儀表變送器供電電源)，并利用D觸發(fā)器保持系統(tǒng)安全狀態(tài)，直到系統(tǒng)斷電復(fù)位才能使系統(tǒng)由安全狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎９ぷ鳡顟B(tài)，有效地避免安全儀表變送器在發(fā)生危險(xiǎn)失效時(shí)產(chǎn)生誤操作，為整個(gè)系統(tǒng)正常工作提供了有力保障，提高系統(tǒng)安全性與可靠性。
[0020]如圖1所示，本發(fā)明安全儀表變送器故障狀態(tài)斷流保護(hù)電路包括:電源電路、保護(hù)電路。
[0021]如圖2所示，安全儀表變送器故障狀態(tài)斷流保護(hù)電路的電源電路與其保護(hù)電路相連，利用分壓電阻R3、R30和PNP三極管2N2905為基準(zhǔn)電壓器件LM285-2.5提供參考電壓。為了提高電源電路的可靠性，選用穩(wěn)定電壓為6.2V穩(wěn)壓二極管1N457，采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)對(duì)輸出電壓進(jìn)行保護(hù)，防止輸出電壓過(guò)高而損壞下一級(jí)電路，同時(shí)并利用0.0luF去耦電容C3，降低其輸出電壓噪聲，提高其供電質(zhì)量。
[0022]安全儀表變送器故障狀態(tài)斷流保護(hù)電路的保護(hù)電路與其電源電路、安全儀表變送器主控制器以及安全儀表變送器的電源電路相連。保護(hù)電路選用D觸發(fā)器74HC74，并根據(jù)其用戶手冊(cè)設(shè)計(jì)電路(見圖3)。保護(hù)電路的D觸發(fā)器74HC74、復(fù)位電路MAX809M、或門器件74AHC1G32的正極、負(fù)極引腳分別連接到電源電路。保護(hù)電路輸入端利用二極管1N4148和三極管2SA1815實(shí)現(xiàn)雙端控制，二極管1N4148的P引腳與安全儀表變送器主控制器的復(fù)位引腳相連，二極管1N4148的N引腳與安全儀表變送器主控制器的保護(hù)電路控制引腳相連。D觸發(fā)器74HC74A的置一引腳連接到復(fù)位電路MAX809M復(fù)位引腳，其復(fù)位引腳連接到電源電路負(fù)極，其數(shù)據(jù)輸入引腳連接到電源電路負(fù)極，其脈沖輸入引腳通過(guò)三極管2SC1815連接到保護(hù)電路控制信號(hào)輸入端；D觸發(fā)器74HC74B的置一引腳連接到電源電路正極，其復(fù)位引腳連接到復(fù)位電路MAX809M復(fù)位引腳，其數(shù)據(jù)輸入引腳通過(guò)三極管2SC1815連接到保護(hù)電路控制信號(hào)輸入端，其脈沖輸入引腳通過(guò)RC延時(shí)電路連接到復(fù)位電路MAX809M復(fù)位引腳。D觸發(fā)器74HC74A的Q (—)引腳和74HC74B的Q引腳分別連接到或門器件74AHC1G32的輸入引腳?；蜷T器件74AHC1G32的輸出引腳連接到場(chǎng)效應(yīng)管IRFR9024控制引腳，控制保護(hù)電路的通斷。
[0023]安全儀表變送器故障狀態(tài)斷流保護(hù)電路初始上電時(shí)，復(fù)位電路MAX809M復(fù)位引腳輸出低電平，即74HC74A的置一引腳和74HC74B的復(fù)位引腳為低電平，74HC74A的復(fù)位引腳和74HC74B的置一引腳連接到電源電路正極。根據(jù)74HC74的邏輯功能表可知，74HC74A的Q (—)引腳和74HC74B的Q引腳輸出低電平。由或門器件真值表可知，或門器件74AHC1G32的輸出低電平。由于場(chǎng)效應(yīng)管IRFR9024為絕緣柵、P型溝道、耗盡型，其柵極電壓為低電平，因此場(chǎng)效應(yīng)管IRFR9024處于導(dǎo)通狀態(tài)，安全儀表變送器正常工作。若復(fù)位電路MAX809M復(fù)位引腳由低電平轉(zhuǎn)為高電平，即安全儀表變送器故障狀態(tài)斷流保護(hù)電路初始上電狀態(tài)結(jié)束，安全儀表變送器主控制器的復(fù)位引腳仍然輸出低電平時(shí)，74HC74A的置一引腳、復(fù)位引腳和74HC74B的置一引腳、復(fù)位引腳都為高電平，三極管2SC1815狀態(tài)為截止?fàn)顟B(tài)，74HC74A的脈沖輸入端引腳和74HC74B的數(shù)據(jù)輸入都為高電平，74HC74B的脈沖輸入引腳通過(guò)RC延時(shí)電路由低電平變?yōu)楦唠娖?。根?jù)74HC74的邏輯功能表可知，74HC74A的Q(—)引腳仍輸出低電平、74HC74B的Q引腳輸出高電平。由或門器件真值表可知，或門器件74AHC1G32的輸出高電平，場(chǎng)效應(yīng)管IRFR9024處于關(guān)閉狀態(tài),安全儀表變送器處于安全狀態(tài)。
[0024]安全儀表變送器故障狀態(tài)斷流保護(hù)電路正常工作時(shí)，74HC74A的置一引腳、復(fù)位引腳和74HC74B的置一引腳、復(fù)位引腳都為高電平；74HC74A的數(shù)據(jù)輸入引腳和74HC74B的數(shù)據(jù)輸入引腳都為低電平；74HC74A的脈沖輸入引腳為低電平，74HC74B的脈沖輸入引腳為高電平。根據(jù)74HC74的邏輯功能表可知，74HC74A和74HC74B的輸出狀態(tài)與保護(hù)電路初始上電狀態(tài)相同，即場(chǎng)效應(yīng)管IRFR9024處于導(dǎo)通狀態(tài)，安全儀表變送器正常工作。
[0025]當(dāng)安全儀表變送器發(fā)生安全失效時(shí)，安全儀表變送器故障狀態(tài)斷流保護(hù)電路的控制端接收到安全儀表變送器主控制器的關(guān)斷信號(hào)(低電平)或復(fù)位信號(hào)(低電平)時(shí)，三極管2SC1815狀態(tài)由導(dǎo)通狀態(tài)變成截止?fàn)顟B(tài)，74HC74A的脈沖輸入引腳由低電平變成高電平，74HC74B的脈沖輸入引腳電平?jīng)]有變化。根據(jù)D觸發(fā)器的邏輯功能表可知，74HC74A的Q(—)引腳輸出電壓與其數(shù)據(jù)輸入引腳電壓相反，74HC74B的Q引腳輸出電壓沒有變化，則74HC74A的Q (—)引腳輸出電壓為高電平，74HC74B的Q引腳輸出電壓為低電平。根據(jù)或門器件真值表可知，74AHC1G32輸出高電平，因此效應(yīng)管IRFR9024處于關(guān)斷狀態(tài)，安全儀表變送器處于安全狀態(tài)。
【權(quán)利要求】
1.一種安全儀表變送器故障狀態(tài)斷流保護(hù)電路，其特征在于，包括電源電路和保護(hù)電路；其中， 所述電源電路，連接數(shù)據(jù)總線和所述保護(hù)電路，用于為保護(hù)電路提供工作電源； 所述保護(hù)電路，控制端連接安全儀表變送器主控制器的復(fù)位引腳和控制引腳，輸出端連接所述電源電路，用于當(dāng)安全儀表變送器失效時(shí)，關(guān)斷所述電源電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全儀表變送器故障狀態(tài)斷流保護(hù)電路，其特征在于，所述電源電路主要由基準(zhǔn)電壓器件構(gòu)成，所述基準(zhǔn)電壓器件的電源輸入端與數(shù)據(jù)總線相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的安全儀表變送器故障狀態(tài)斷流保護(hù)電路，其特征在于，所述電源電路的輸出端并聯(lián)穩(wěn)壓二極管和去耦電容。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全儀表變送器故障狀態(tài)斷流保護(hù)電路，其特征在于，所述保護(hù)電路的輸入端為一個(gè)二極管和三極管，所述二極管的正極和所述三極管的基極與安全儀表變送器主控制器的復(fù)位引腳相連，負(fù)極與安全儀表變送器主控制器的控制引腳相連；所述三極管的集電極連接第一 D觸發(fā)器的脈沖輸入引腳；所述第一 D觸發(fā)器的置一端連接復(fù)位電路的復(fù)位端，復(fù)位端連接電源電路正極，數(shù)據(jù)輸入端連接電源電路正極；第二 D觸發(fā)器的置一端連接電源電路正極，復(fù)位端連接復(fù)位電路的復(fù)位端，數(shù)據(jù)輸入端連接電源電路正極；所述第一 D觸發(fā)器的負(fù)向輸出端和第二 D觸發(fā)器的正向輸出端分別連接到或門的輸入端；所述或門的輸出 端連接到場(chǎng)效應(yīng)管的柵極，控制保護(hù)電路的通斷。
【文檔編號(hào)】H02H3/00GK103904609SQ201210578591
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月27日
【發(fā)明者】徐皚冬, 王志平, 白占元, 閆炳均, 宋巖, 劉梁梁 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所