[发明专利]智能型电阻信号隔离栅

说明书

技术领域

本发明属于自动控制技术领域，涉及工业危险场所的二次仪表，尤其涉及本安系统中的一种电阻输入输出安全栅。

电阻输入电阻输出型安全栅具有快速响应功能，输出非线性小，输出稳定性好，温度特性好等优点。

背景技术

安全栅是本安系统中危险区域和安全区域电气仪表设备之间的关联设备，该设备通过使用保护电路和保护元件，以限制危险场所的电路能量，隔绝危险区域可能发生的爆炸，燃烧，高温等能量向安全区域的传播，实现危险设备的防爆。当本安仪表发生故障或者失效时，安全栅能将串入到故障仪表的能量限制在安全阈值以内，从而确保现场设备，人员和生产的安全。安全栅广泛的应用于防爆领域的工业仪表前端信号处理，对提高工业生产过程自动控制系统的抗干扰能力，保证系统稳定性和可靠性有非常重要的作用。

电阻信号安全栅产品在应用时，常需要将同一输入信号对应的输出信号连接至不同的场合，如数字显示仪表或者集散控制系统DCS，因此，安全栅有必要做成单输入，多路输出的形式。

目前市场上的电阻信号安全栅使用模拟电路对输入信号进行处理，仅能做到一个输入信号对应一个输出信号，因此在某些需要对输出信号进行多种处理或者测量的场合，一入一出的电阻信号安全栅产品无法满足现场要求，对输入电阻信号使用微控制器处理，使其具有多路相同输出势在必行。

现有技术的安全栅，一般采用纯模拟电路，将客户现场的电阻信号值输入隔离栅后，通过硬件电路将引入的引线电阻消除，然后使用恒定电流激励电阻信号，使其产生的成比例的电压信号并通过隔离器件（如光耦器件等）进行1：1隔离转换，输出电路再将隔离后的电压信号还原为电阻信号。取用外部输出端口的电流信号进行1：1隔离，通过输出信号隔离后的反馈建立输入激励电流源，将输入输出电路整个构成一个闭环电路。从输出端看，整个电路可以等效成一个电阻，从而实现了电阻信号从输入到输出电路的隔离性的传输。

现有安全栅技术的主要缺点是：只能做到一个输入信号对应一个输出信号，无法满足对一个输入电阻信号的输出进行多项处理的需求，即不具备对单一输出信号做多输出的扩展性，只能将产品扩展为二入二出，三入三出等形式，无法配置为一入二出，一入三出等形式。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述现有电阻信号安全栅技术存在的无法将单输入信号扩展为多输出的不足，提供一种可以自由配置输入输出对应形式的电阻信号安全栅，除了能将其配置为单输入单输出的形式外，还能将其配置为多输入多输出，单输入多输出的形式，即一路输入对应多路相同的输出。

本发明针为解决上述问题而提出的技术方案是：智能型电阻信号隔离栅，包括：顺序连接的传感器输入电路、模数转换器、微控制器、隔离单元、数模转换器，以及限能电路。

微控制器通过软件算法消除传感器引线电阻，并对传感器输入电路采集的信号进行线性化的处理；限能电路为限压限流网络，用于将能量限制在安全值以内；隔离单元为光耦隔离，用于微控制器和数模转换器之间的通讯线连接。

微控制器与数模转换器之间采用数据同步、时钟线和数据线的三线串行连接；数模转换器的输出通道可以为一路、两路或两路以上。微控制器与各路输出的通道的数模转换器之间的接口可以共用时钟线和数据线；微控制器若干通用输入/输出口作为数据同步，分别连接各路输出通道的数模转换器。当某一通道的数据同步被置低，其它通道的数据同步置高时，输出数据被送入相应通道的数模转换器的寄存器。

与现有电阻信号安全栅技术相比，采用本发明技术方案的优点是：

1.可满足用户对单输入，多输出电阻信号隔离栅的需求，填补目前市场的空缺。

2.扩展性强，只要微控制器的资源满足，根据本方案，可以在单输入的基础上扩展出多个输出通道。

附图说明

下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1是本发明智能型电阻信号隔离栅的较佳实施例的原理框图。

图2是本发明智能型电阻信号隔离栅的较佳实施例的结构框图。

图3是本发明智能型电阻信号隔离栅的较佳实施例的软件流程图。

图4是本发明智能型电阻信号隔离栅的去传感器引线电阻的原理图。

图5是本发明智能型电阻信号隔离栅的输入信号处理的相关电路。

图6是本发明智能型电阻信号隔离栅的输出信号处理的相关电路。

图7是本发明智能型电阻信号隔离栅的输入、输出通道之间的隔离电路。

图8是本发明智能型电阻信号隔离栅的预稳压电路。