工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線電磁干擾保護(hù)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及保護(hù)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線免遭電磁干擾的裝置，尤其涉及一種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線電磁干擾保護(hù)器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，公知的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線保護(hù)器是用于浪涌的干擾保護(hù)，功能是保護(hù)總線設(shè)備在浪涌發(fā)生時(shí)不會(huì)損壞，但是，這種保護(hù)器無(wú)法保證浪涌干擾發(fā)生時(shí)總線的正常通訊，并且無(wú)法消除其他類型的電磁干擾，例如快速瞬變脈沖群和傳導(dǎo)騷擾，從而造成通訊中斷。而通訊的恢復(fù)只能依靠主動(dòng)干預(yù)或者停機(jī)重啟，其恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，從而造成生產(chǎn)效率的下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有必要提出一種能夠有效抑制電磁干擾的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線電磁干擾保護(hù)器。
[0004]一種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線電磁干擾保護(hù)器，包括安裝和屏蔽用的金屬外殼、安裝在金屬外殼內(nèi)部的印刷電路板、與印刷電路板連接的現(xiàn)場(chǎng)側(cè)接線插頭和總線側(cè)接線插頭，所述印刷電路板與總線側(cè)接線插頭之間通過(guò)屏蔽通訊電纜連接，所述印刷電路板是用來(lái)印制連接現(xiàn)場(chǎng)側(cè)接線插頭和屏蔽通訊電纜之間的總線、及與總線依次連接的浪涌抑制器、干擾電流抑制器、干擾電壓抑制器以及無(wú)源濾波器，所述總線包括總線正端、總線負(fù)端、總線參考端。
[0005]優(yōu)選的，所述浪涌抑制器包括兩個(gè)氣體放電管，分別為第一氣體放電管和第二氣體放電管，所述第一氣體放電管并聯(lián)在總線正端、總線負(fù)端和印刷電路板的接地端之間，所述第二氣體放電管并聯(lián)在總線參考端和印刷電路板的接地端之間，所述印刷電路板的接地端通過(guò)所述金屬外殼接地。
[0006]優(yōu)選的，所述干擾電流抑制器包括兩個(gè)瞬間阻斷單元，分別為第一瞬間阻斷單元和第二瞬間阻斷單元，所述第一瞬間阻斷單元與總線正端串聯(lián)，所述第二瞬間阻斷單元與總線負(fù)端串聯(lián)。
[0007]優(yōu)選的，所述干擾電壓抑制器包括兩個(gè)瞬態(tài)電壓抑制器，分別為第一瞬態(tài)電壓抑制器和第二瞬態(tài)電壓抑制器，所述第一瞬態(tài)電壓抑制器并聯(lián)在總線正端和和總線參考端之間，所述第二瞬態(tài)電壓抑制器并聯(lián)在總線負(fù)端和總線參考端之間。
[0008]優(yōu)選的，所述無(wú)源濾波器包括兩個(gè)陶瓷電容，分別為第一陶瓷電容和第二陶瓷電容，所述第一陶瓷電容并聯(lián)在總線正端和總線參考端之間，第二陶瓷電容并聯(lián)在總線負(fù)端和總線參考端之間。
[0009]當(dāng)總線現(xiàn)場(chǎng)側(cè)受到電磁干擾時(shí)，通過(guò)浪涌抑制器、干擾電流抑制器、干擾電壓抑制器、無(wú)源濾波器的共同作用，使最終到達(dá)總線側(cè)的設(shè)備的通訊信號(hào)不受影響，而且在保護(hù)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備不被電磁干擾損壞的同時(shí)，也能保證總線通訊不被打斷，從而提高了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線的魯棒性以及生產(chǎn)效率。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線電磁干擾保護(hù)器的功能模塊圖。
[0011]圖2為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線電磁干擾保護(hù)器的電路圖。
[0012]圖3為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線電磁干擾保護(hù)器的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖4為所述屏蔽通訊電纜的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中:金屬外殼10、印刷電路板20、總線正端201、總線負(fù)端202、總線參考端203、浪涌抑制器204、氣體放電管2041、干擾電流抑制器205、瞬間阻斷單元2051、干擾電壓抑制器206、瞬態(tài)電壓抑制器2061、無(wú)源濾波器207、陶瓷電容2071、現(xiàn)場(chǎng)側(cè)接線插頭30、總線側(cè)接線插頭40、屏蔽通訊電纜50、導(dǎo)體501、絕緣層502、填充物503、地線504、聚酯帶505、鋁箔506、編織層507、外被層508。
【具體實(shí)施方式】
[0015]參見(jiàn)圖1和圖4，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線電磁干擾保護(hù)器可以用于CAN及Profibus、RS485等串行數(shù)據(jù)總線，包括安裝和屏蔽用的金屬外殼10、安裝在金屬外殼10內(nèi)部的印刷電路板20、與印刷電路板20連接的現(xiàn)場(chǎng)側(cè)接線插頭30和總線側(cè)接線插頭40，印刷電路板20與總線側(cè)接線插頭40之間通過(guò)屏蔽通訊電纜50連接，印刷電路板20上印制連接在現(xiàn)場(chǎng)側(cè)接線插頭30和屏蔽通訊電纜50之間的總線、及與總線依次連接的浪涌抑制器204、干擾電流抑制器205、干擾電壓抑制器206以及無(wú)源濾波器207，總線包括總線正端201、總線負(fù)端202、總線參考端203。
[0016]其中，屏蔽通訊電纜50包括兩根導(dǎo)體501、填充物503、地線504、外層包覆層，兩根導(dǎo)體501分別包裹絕緣層502，填充物503與兩根導(dǎo)體的絕緣層502及地線504 —同被外層包覆層包裹，外層包覆層從內(nèi)到外依次為聚酯帶505、鋁箔506、編織層507、外被層508。將總線正端201和總線負(fù)端202分別與兩根導(dǎo)體501焊接連接，總線參考端203與地線504焊接連接，屏蔽通訊電纜50的外層包覆層與印刷電路板20及金屬外殼10充分搭接，從而避免兩根導(dǎo)體501或地線504被裸露在外面。使用屏蔽通訊電纜50將總線信號(hào)引出至總線側(cè)接線插頭40，使得信號(hào)傳輸更加穩(wěn)定。
[0017]參見(jiàn)圖2，浪涌抑制器204包括兩個(gè)氣體放電管2041，分別為第一氣體放電管和第二氣體放電管，第一氣體放電管并聯(lián)在總線正端201和總線負(fù)端202之間，其中心抽頭接地，第二氣體放電管并聯(lián)在總線參考端203和印刷電路板20的接地端之間，印刷電路板20的接地端通過(guò)金屬外殼10接地。第一氣體放電管和第二氣體放電管選用能耐受8/20us250A沖擊的氣體放電管，能夠抑制浪涌的高能量，起泄放雷電暫態(tài)過(guò)電流和限制過(guò)電壓作用。例如總線因?yàn)橥饨绲母蓴_突然產(chǎn)生尖峰電流或者電壓時(shí)，氣體放電管2041能在極短的時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通分流，從而避免浪涌對(duì)回路中其他設(shè)備的損害。
[0018]進(jìn)一步，干擾電流抑制器205包括兩個(gè)瞬間阻斷單元2051，分別為第一瞬間阻斷單元和第二瞬間阻斷單元，第一瞬間阻斷單元與總線正端201串聯(lián)，第二瞬間阻斷單元與總線負(fù)端202串聯(lián)，兩個(gè)瞬間阻斷單元2051能夠抑制剩余大電流，考慮總線的正常工作電流，兩個(gè)瞬間阻斷單元2051選用動(dòng)作電流在300mA的型號(hào)。瞬間阻斷單元2051通過(guò)切斷電流的機(jī)制來(lái)阻止一個(gè)瞬態(tài)干擾，而不是轉(zhuǎn)移或分流浪涌到地，作為一種高速浪涌保護(hù)裝置，他能夠防止電路短路，交流電源交叉、感應(yīng)和雷擊浪涌，而且瞬間阻斷單元2051在處理多種錯(cuò)誤事件之后均可完全恢復(fù)功能，保證總線通訊不被打斷，從而提高了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線的魯棒性以及生產(chǎn)效率。
[0019]進(jìn)一步，干擾電壓抑制器206包括兩個(gè)瞬態(tài)電壓抑制器2061，分別為第一瞬態(tài)電壓抑制器和第二瞬態(tài)電壓抑制器，第一瞬態(tài)電壓抑制器并聯(lián)在總線正端201和和總線參考端203之間，第二瞬態(tài)電壓抑制器并聯(lián)在總線負(fù)端202和總線參考端203之間。瞬態(tài)電壓抑制器2061能夠抑制殘余電壓，可以選用功率為1500W且動(dòng)作電壓高于總線工作電壓的型號(hào)。
[0020]進(jìn)一步，無(wú)源濾波器207包括兩個(gè)陶瓷電容2071，分別為第一陶瓷電容和第二陶瓷電容，第一陶瓷電容并聯(lián)在總線正端201和總線參考端203之間，第二陶瓷電容并聯(lián)在總線負(fù)端202和總線參考端203之間。陶瓷電容2071能夠消除高頻噪音，凈化最終到達(dá)總線側(cè)的設(shè)備的通訊信號(hào)，從而保證總線通訊不受電磁干擾的騷擾，保持正常工作，應(yīng)當(dāng)選用耐壓高于瞬態(tài)電壓抑制器鉗位電壓的型號(hào)。
[0021]實(shí)施例:
[0022]參見(jiàn)圖3，例如:現(xiàn)場(chǎng)側(cè)設(shè)備選用變頻器，總線側(cè)設(shè)備選用PLC，從現(xiàn)場(chǎng)側(cè)到總線側(cè)的噪音過(guò)濾吸收過(guò)程依次如下:當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)側(cè)電纜受到電磁干擾時(shí)，首先由氣體放電管2041吸收掉高能量部分，然后由瞬態(tài)阻斷單元2051吸收掉剩余的大電流，接著由瞬態(tài)電壓抑制器2061吸收掉高于總線安全耐受電壓的殘余電壓，最后通過(guò)陶瓷電容2071消除高頻噪音，凈化最終到達(dá)總線側(cè)設(shè)備的通訊信號(hào)，從而保證總線通訊不受電磁干擾的騷擾，保持正常工作。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線電磁干擾保護(hù)器，其特征在于:包括安裝和屏蔽用的金屬外殼、安裝在金屬外殼內(nèi)部的印刷電路板、與印刷電路板連接的現(xiàn)場(chǎng)側(cè)接線插頭和總線側(cè)接線插頭，所述印刷電路板與總線側(cè)接線插頭之間通過(guò)屏蔽通訊電纜連接，所述印刷電路板是用來(lái)印制連接現(xiàn)場(chǎng)側(cè)接線插頭和屏蔽通訊電纜之間的總線、及與總線依次連接的浪涌抑制器、干擾電流抑制器、干擾電壓抑制器以及無(wú)源濾波器，所述總線包括總線正端、總線負(fù)端、總線參考端。2.如權(quán)利要求1所述的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線電磁干擾保護(hù)器，其特征在于:所述浪涌抑制器包括兩個(gè)氣體放電管，分別為第一氣體放電管和第二氣體放電管，所述第一氣體放電管并聯(lián)在總線正端、總線負(fù)端和印刷電路板的接地端之間，所述第二氣體放電管并聯(lián)在總線參考端和印刷電路板的接地端之間，所述印刷電路板的接地端通過(guò)所述金屬外殼接地。3.如權(quán)利要求1所述的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線電磁干擾保護(hù)器，其特征在于:所述干擾電流抑制器包括兩個(gè)瞬間阻斷單元，分別為第一瞬間阻斷單元和第二瞬間阻斷單元，所述第一瞬間阻斷單元與總線正端串聯(lián)，所述第二瞬間阻斷單元與總線負(fù)端串聯(lián)。4.如權(quán)利要求1所述的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線電磁干擾保護(hù)器，其特征在于:所述干擾電壓抑制器包括兩個(gè)瞬態(tài)電壓抑制器，分別為第一瞬態(tài)電壓抑制器和第二瞬態(tài)電壓抑制器，所述第一瞬態(tài)電壓抑制器并聯(lián)在總線正端和和總線參考端之間，所述第二瞬態(tài)電壓抑制器并聯(lián)在總線負(fù)端和總線參考端之間。5.如權(quán)利要求1所述的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線電磁干擾保護(hù)器，其特征在于:所述無(wú)源濾波器包括兩個(gè)陶瓷電容，分別為第一陶瓷電容和第二陶瓷電容，所述第一陶瓷電容并聯(lián)在總線正端和總線參考端之間，第二陶瓷電容并聯(lián)在總線負(fù)端和總線參考端之間。
【專利摘要】一種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線電磁干擾保護(hù)器，包括安裝和屏蔽用的金屬外殼、安裝在金屬外殼內(nèi)部的印刷電路板、與印刷電路板連接的現(xiàn)場(chǎng)側(cè)接線插頭和總線側(cè)接線插頭，所述印刷電路板上印制連接在現(xiàn)場(chǎng)側(cè)接線插頭和屏蔽通訊電纜之間的總線、及與總線依次連接的浪涌抑制器、干擾電流抑制器、干擾電壓抑制器以及無(wú)源濾波器，當(dāng)總線現(xiàn)場(chǎng)側(cè)受到電磁干擾時(shí)，通過(guò)浪涌抑制器、干擾電流抑制器、干擾電壓抑制器、無(wú)源濾波器的共同作用，使最終到達(dá)總線側(cè)的設(shè)備的通訊信號(hào)不受影響，而且在保護(hù)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備不被電磁干擾損壞的同時(shí)，也能保證總線通訊不被打斷，從而提高了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線的魯棒性以及生產(chǎn)效率。
【IPC分類】H02H9/04, H02H9/06
【公開(kāi)號(hào)】CN204967260
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520752784
【發(fā)明人】陳飛
【申請(qǐng)人】陳飛
【公開(kāi)日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年9月28日