[發明專利]一種防雷、輸入極性自動調整的電流環接口適配器

在審

• 申請號: 201710078959.0
• 申請日: 2017-02-14
• 公開（公告）號: CN106712482A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 程小舟;周德君;許金萍;胡平;駱俊;朱果;常勤明
• 申請（專利權）人: 中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司;華唯金屬礦產資源高效循環利用國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32;H02M1/44;H02H11/00;H02H9/04
• 代理公司: 馬鞍山市金橋專利代理有限公司34111
• 代理人: 常前發,奚志鵬

技術領域

本發明屬于測控儀表技術領域，具體涉及一種用于諧振式密度計測量的4-20mA電流傳輸電路，同時也適用各種4-20mA電流環應用場合，特別適合在礦山選礦廠應用的諧振式密度計中應用。

背景技術

電流環是一種模擬通信方式，與各種現代數字通信方式相比，它不需要復雜的編碼、解碼工作，通信方式簡單；具有較高的抗干擾能力，在噪聲環境復雜的工業現場具有很高的可靠性。

目前，現有的電流環電路，存在以下缺陷：

(1)在強電磁環境下應用，易引入電磁干擾，影響到系統的穩定性；

(2)在野外應用時，易引入雷電造成儀表或設備系統損壞；

(3)接線要注意區分正負極性，錯誤的連接會造成信號不能傳輸，甚至會造成接口電路損壞。

為解決電流環接口電路存在的上述問題，《華電技術》2013年12月發表的“4-20mA電流輸出回路抗射頻干擾研究”一文中針對電流環回路所遭遇的射頻干擾問題進行了探討，采取的措施是在線路中設置磁珠抑制高頻干擾。《電子設計及應用》2006年第8期發表的“4-20mA電流環隔離接口芯片IDC3516的應用”一文提及了IDC3516芯片，該芯片可以實現電流環電氣隔離，通過電氣隔離消除電磁干擾信號。

上述已有的措施只是局部性的且不成系統，功能上只能抑制和消除電磁干擾信號，無法滿足電流環接口電路的防雷要求，也不能實現輸入極性自動調整的功能。

發明內容

為了克服現有技術存在的上述不足，本發明提供了一種電路性能穩定、可靠性高、抗干擾的防雷、輸入極性自動調整的電流環接口適配器，可以有效的抑制電磁干擾信號通過電流環電路，防止雷電對設備系統的損害，用戶在接線時無需區分正負極，避免了接線錯誤造成設備的損壞。

為實現本發明的上述目的，本發明一種防雷、輸入極性自動調整的電流環接口適配器采用以下技術方案：

本發明一種防雷、輸入極性自動調整的電流環接口適配器包括輸入端、輸出端。所述的輸入端含有I1、I2、EGND三個接口，所述的輸出端含有I+、I-、EGND三個接口，在輸入端、輸出端之間還順序設有TVS管、整流橋、共模濾波器及濾波電容；所述的濾波電容含有電容C1、電容C2、電容C3,電容C1、電容C2、電容C3順序連接并形成回路。所述輸入端的I1通過TVS管的Z1接EGND，所述輸入端的I2通過TVS管的Z2接EGND，所述輸入端的I1通過TVS管的Z3連接I2。所述整流橋的AC1端連接輸入端的I1，所述整流橋的AC2端連接輸入端的I2，所述整流橋的輸出端DC+連接共模濾波器的第一個輸入引腳；所述整流橋的輸出端DC-連接共模濾波器的第二個輸入引腳。所述輸出端的I+與共模濾波器的第一輸出引腳連接，所述輸出端的I-與共模濾波器的第二輸出引腳連接，所述輸出端的I+通過電容C1與EGND連接，所述輸出端的I-通過電容C2與EGND連接，所述輸出端的I+通過電容C3與輸出端的I-連接。

為增強抗干擾能力，抑制強電場和感應雷對設備的破壞，適應諧振式密度計測量測量環境特別是鐵礦山選礦廠強電磁環境、強噪聲環境等惡劣環境的需求，所述的整流橋采用DB107，所述的共模濾波器采用SCM7038F，所述的TVS管的Z1、Z2皆采用P6KE36A,所述的TVS管的Z3采用P6KE36CA。

本發明一種防雷、輸入極性自動調整的電流環接口適配器的工作原理為：

當輸入端的I1為正、I2為負時，輸入電流經整流橋整流后使輸出端的I+為正、I-為負。當輸入端的I1為負、I2為正時，輸入電流經整流橋整流后使輸出端仍然以I+為正、I-為負。

當干擾信號由輸入端的I1與I2引入時，干擾信號經共模濾波器和電容C1、C2、C3抑制和過濾，避免了干擾信號對輸出的影響。

當雷電引入到輸入端時，雷電高壓高于TVS管的閾值電壓時，TVS管導通高壓經過AGND端泄放到大地，避免了雷電高壓對后級的破壞。

本發明一種防雷、輸入極性自動調整的電流環接口適配器采用以上技術方案后，具有以下優點：可顯著提高儀表及系統的抗干擾能力、抑制強電場和感應雷對設備的破壞，用戶在輸入端接線時無需區分正負極，避免了極性連接錯誤造成設備損壞。

附圖說明

圖1為本發明一種防雷、輸入極性自動調整的電流環接口適配器電路原理框圖；

圖2為本發明本發明防雷、輸入極性自動調整的電流環接口適配器電路結構聯系示意圖。