【48812】精品引荐：检测端阻隔安全栅

  作为现场二线制变送器与操控室外表和电源的联络枢纽，一方面向二线制变送器供应电源，一起把二线制变送器送来的信号电流经阻隔变压器1:1地传送给操控室外表。在上述传递进程中，依托两层限压限流电路，使任何情况下输往风险场所的电压和电流不超越30V、30mA(直流)，然后确保风险场所的安全。

  图1是某厂检测端阻隔安全栅的原理框图，24V直流电源经直流-沟通变换器变成8kHz的沟通电压，经变压器T1传递，一路经整流滤波和限压限流电路为变送器供应电源(仍为直流24V)，另一路经整流滤波为解调扩大器供应电源。从变送器获得的4-20mA信号电流经限压限流电路进入调制器，被调制成沟通后，由变压器T2耦合给解调扩大器，经解调后康复成4-20mA直流信号，输出给操控室外表。所以，从信号传送的视点来看，检测端阻隔安全栅是一个传递系数为1的传送器，被传送的信号经过调制→变压器耦合→解调的进程后，照原样送出。这儿电源、变送器、操控室外表之间除磁通联络之外，电路上是相互绝缘的。

  图2是这种检测端阻隔安全栅的简化原理图，下面对照图1，对各部别离离叙说。

  电源直流-沟通变换器 它由晶体管VT1、VT2、二极管VD1-VD4与变压器T1等组成。这是一个磁耦合自激多谐振荡器。

  晶体管限压限流电路图2的检测端阻隔安全栅中为了牢靠，串联运用了两套完全相同的限压限流电路，晶体管VT3、VT4、齐纳二极管VD15等为一套，晶体管VT5、VT6、齐纳二极管VD16等为另一套。

  为叙说便利，图3中画出了其间的一套，晶体管VT4和变送器串联，履行限压限流动作。VT4的基极电路被晶体管VT3操控，在正常作业中VT3是不通的，VT4由电容C3两头的整流滤波电压经电阻R7VT4获得满足的基极电流，处于饱满导通状况，变送器的4-20mA信号电流可非常流畅地经过限压限流电路。

  看一下晶体管VT3的基极-发射极电路便可发现，假如电阻R5、R6上的压降超越0.6V，VT3将开端导通，使晶体管VT4的基极电流减小。若VT3的电流很大，则经过R7的电流将大部分或悉数经过VT3，而不流入VT4的基极，使晶体管VT4退出饱满，进入扩大或截止区。

  ①电源呈现过电压：图3中齐纳二极管VD15的击穿电压约为30V。假如滤波电容C4上的整流电压超越30V，则齐纳二极管VD15导通，经电阻R4向晶体管VT3的基极供应电流，VT3导通且攫取VT4的基极电流，使VT4趋于关断，送往现场的电压UAB减小，起

  ②变送器呈现过电流：图中电阻R6上信号电流在20mA的正常范围内时压降不超越0.6V，别的因为电阻R5(18kΩ)的存在，R6上的压降即便略微超越0.6V，VT3也不会充沛导通。假如变送器电流大于25mA左右时，R6上的压降将逐步使VT3充沛导通，攫取 VT4的基极电流，使VT4发挥效果，把流入现场的电流约束在30mA以内。

  上述限压限流电路的特性如图4所示。当滤波电容C4上的整流电压UC4小于30V时，输出电压UAB=UC4，晶体管VT4不起任何限压效果。但UC4＞30V时，VT4很快趋于关断，跟着UC4的增大，UAB很快降为零。同理，电路的限流效果也是经过晶体管VT4使输出电压UAB下降来完成的。

  这儿需求阐明的是，图2中限压限流晶体管VT4、VT6的耐压有必要足够高。因为当电源呈现过电压时，VT4、VT6都处于关断状况，这样悉数过电压都加在这两个晶体管上。现在干流检测端阻隔安全栅的供电电压均为DC24V。

  最终再讨论一下调制和解调扩大部分。这部分的原理性电路可独自画出如图5所示。二线制变送器的电源是靠二极管VD9、

  VD10、VD13、VD14全波整流供应的。因为VD13和VD14是在电源正负半波替换作业的，因而将变压器B2初级线圈的上下两半别离接入这两个二极管支路中时，在VD13、VD14的开关效果下，变送器的4-20mA直流信号电流将替换地进入变压器初级线圈的上下两部分，使其次级呈现方波电压。这儿，变压器T2作业于电流互感器的作业方式，其次级负载阻抗很小。这样，在初次级线的情况下，次级方波电流的巨细等于初级电流。

  因为信号电流是单方向的，因而解调问题很简单，只要对电流互感器T2的次级电流进行全波整流即可。为了发生恒流输出，这儿用共基极电路作整流扩大。考虑到共基极扩大电路中晶体管的β愈大，输入电流(发射极电流)与输出电流(集电极电流)之比愈接近于1，故在解调扩大电路顶用VT7、VT8和VT9、VT10组成复合管，以增大等效β值，提高作业精度。图5中，电流互感器T2的次级方波电流作为复合管的输入电流，经共基极扩大电路后，发生的两个半波恒流输出，相加后，就得到与本来信号电流持平的4-20mA直流电流。此电流可直接供应操控室外表，也可经电阻R13(250Ω)转化为1-5V的电压输出。齐纳二极管 VD19是电流输出端的续流二极管，其击穿电压为6-7V。当电流输出端上接有正常负载时它不作业，一旦外接负载电路切除，VD19便主动接入，确保输出回路持续连通。

  文中举例所展现的检测端阻隔安全栅电路图并不是现在先进的技能产品的电路图，仅做检测端阻隔安全栅原理介绍时运用，请勿对号入座。