[实用新型]矿用本安型信号隔离器

说明书

技术领域

本实用新型涉及矿用通讯设备技术领域，具体是一种矿用本安型信号隔离器；它为矿用本安型计算机通信和本安键盘信号联络装置，不仅适用于煤矿井下有瓦斯、煤尘爆炸危险的环境，也适合于煤炭、化工、建材、交通、电力等行业地面恶劣环境中使用，满足矿用本质安全的要求。

背景技术

由于煤矿井下工作环境的恶劣，以及工作的特殊情况，要求各种通讯设备必须要有严格的安全标准，同时也要具有良好的通讯效果，以减少外界工作面的干扰。为了保证煤矿安全生产和提高效益，我国的矿井在处理数据采集，安全监控，数据分析等都必须依靠本安计算机进行处理。本安键盘作为矿用计算机的最主要的输入设备，通过导线与主机相连。在煤矿生产这样一个特殊的环境中，存在着以下主要问题：（1）目前的本安键盘的生产，其原理与普通的键盘没有区别，主要是在外围硬件上做了一些改进，而这些改进主要是为了防水、防爆、防尘等，在电信号的处理上没有做改动，由于井下环境的复杂，这样由键盘输入到主机的信号容易受到外界的干扰。（2）目前的本安键盘与主机直接相连，采用主机供电，主机所供的电并不是本安电源，所以当主机开启时或在正常使用或出现故障时，容易产生的电火花或热效应的能量不能保证控制在小于0.28mJ（即瓦斯浓度为8.5%（最易爆炸的浓度）最小点燃能量），存在安全隐患。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型提供一种矿用本安型信号隔离器，将本安键盘的输入信号进行隔离处理保证信号的准确性、能够有效的进行电源隔离。

本实用新型是以如下技术方案实现的：一种矿用本安型信号隔离器，包括本安键盘接口U1，用于传送键盘信号；与本安键盘接口U1连接的信号转换芯片U2，将USB信号转换成适合在光耦中传输隔离的信号；与信号转换芯片U2连接的信号光电隔离芯片U3，将接收到信号以及时钟信号进行光电隔离，将电信号变成光信号再由光信号隔离成电信号进行传输；与光电隔离芯片U3连接的信号转换芯片U2，将光电隔离芯片U3输出的信号转换成USB信号；与信号转换芯片U2连接的本安计算机接口U4，向计算传输信号；光电隔离芯片U3为传输速率大于等于10Mbps的光电耦合器。

本实用新型的有益效果是：

1）具有良好的信号隔离功能，能够准确、有效、实时地传送键盘输入的数据，传送速率可达10Mbps；

2）将主机与本安键盘供电分别隔离开，这样当上位机启动时，就不会对键盘产生回路冲击电流，有效的避免电火花的产生，有利于矿井下安全工作，本安键盘使用单独的本安电源供电，使电路在工作时产生的热能量减少；

3）误码率低、抗干扰能力强，安全性高；

 4）体积小可以方便的嵌入在本安电脑或键盘电路内，满足矿用本质安全的要求。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型原理框图。

图2 是系统结构框图。

图3 是电信号隔离器信号传输隔离电路图。

具体实施方式

如图1所示，矿用本安型信号隔离器有一本安键盘接口U1，用于传送键盘信号；与本安键盘接口U1连接的信号转换芯片U2，将USB信号转换成适合在光耦中传输隔离的信号；与信号转换芯片U2连接的信号光电隔离芯片U3，将接收到信号以及时钟信号进行光电隔离，将电信号变成光信号再由光信号隔离成电信号进行传输；与光电隔离芯片U3连接的信号转换芯片U2，将光电隔离芯片U3输出的信号转换成USB信号；与信号转换芯片U2连接的本安计算机接口U4，向计算传输信号；本安键盘接口U1与本安计算机接口U4之间的各模块采用两路转换电路，实现键盘到主机，主机到键盘的通信。

由于信号不能够直接通过光耦芯片进行隔离，必须要先将本安键盘接口U1传送的信号经信号转换芯片U2进行控制隔离，满足光耦芯片的应用要求，信号转换芯片U2采用USB 信号隔离控制芯片CH315H。

由于USB信号全速传输为12Mbps，考虑光耦的速度和速度对称性对信号迟滞和平衡的影响，因此在选择光耦时采用传输速率大于10Mbps的光耦，光电隔离芯片U3采用转换速率为10Mbps的6N137光电耦合器或者HCPL601高速光耦。

通过USB2.0通讯协议，计算机在对信号接收完毕后需要向输送方传回接收应答信号，所以本实用新型采用了两路转换电路设计，实现本安键盘到主机，主机到本安键盘的通信。

如图2所示，本安键盘采用单独的本安电源供电，不采用传统的由主机