我这个号很少拆解工控产品,倒也不是我不想拆解,只是工控产品往往都很贵。哪怕是坏掉的工控设备尸体,购买起来也非常贵,所以只能望洋兴叹!
前几天偶然看到老五的店里有隔离式安全栅只卖5块钱,还包功能好,赶紧买了一个回来,打算学习学习工控产品的硬件设计。要知道,一般工控产品的硬件设计还是比较严谨的,毕竟工控产品最基本的要求就是安全、可靠、稳定。
今天要拆解的这款产品,出厂检验日期是2014年9月23日的。型号为EKZ9745的隔离式安全栅。
可能大多数粉丝不是做工控的,不知道什么是隔离式安全栅,这里给大家简单介绍一下。
试想一个场景:石油化工冶炼工厂里往往有一些连续不断进行的化学反应,这就需使用管道把原材料按照比例输送到反应釜中,并控制执行加热、加压设备给予合适的温度、压力,从而完成化学反应。在这个过程中,要求时时刻刻检测并控制物料添加量、执行设备的控制参数等等,所以就需要有流量变送器、温度变送器来把温度传递给控制室、控制室计算完之后,把控制量传递给现场的执行设备进行控制,从而形成闭环控制系统。信号传递过程中,要防止危险能量从安全区域传递到危险区域,从而避免火灾、爆炸或者设备损坏等事故。这里就要用到一种装置——隔离式安全栅,来进行电气隔离和能量限制,确保危险区域的安全。
壳子上这个接线示意图就看起来很明确。危险区的4-20mA变送器的,要接入控制室(安全区)的中控装置,需要经过一个放置在安全区的安全栅。这样可以保证不会有过大的能量从安全区泄露到危险区,以此来避免事故的发生。
这个隔离式安全栅的接线端子。看起来这个安全栅以前用过。1、2端子上接了两根线应该是接到中控设备。5、6端子是24V电源供电输入。
13、14端子是用来接变送器的。
DIN导轨卡扣特写。
拆解。
接线采用了这种快速拔插的凤凰端子,这种端子在工控产品上使用太普遍了。工控设备的电路板看起来设计都很朴素,没有任何花里胡哨的设计,但是就是这样的设计,却往往更稳定可靠。
我在这个板子上看到了一些平时比较少见的器件,比如这个蓝色的圆柱形的器件,是一个直插圆柱功率电感,681代表电感值为680uH。
这里还有一颗棕红色的圆柱状保险丝。
来自Ti的LM358,这是一颗双路运算放大器。
这里有一个很奇怪的玩意,四个二极管在这里构成了一个本安屏障。他们组成了一个齐纳二极管阵列,搭配旁边的蓝色大功率色环电阻,实现安全限压作用。当电路出现过压时,这个齐纳二极管阵列快速导通,将电压钳位到安全值以下,放置高压窜入危险区。
我留意到这个板子的材质,和我平时做出来的那种FR-4材质的PCB不太一样,这个看起来像是透明的一样,有PCB从业者可以在留言区科普一下这个是什么材料。
来自Ti的CD4047BM,这是一个单稳态多谐振荡器。
板子上最显眼的还是这两位黑墩墩。
从板子背面看,两个黑墩墩的引脚数是不一样的。其中6脚的黑墩墩是一个信号隔离变压器。初级信号来自运放TL081的输出,次级为安全区信号。另一个15脚的黑墩墩是一个多绕组的变压器,实现主信号隔离、电源隔离等等。
这里还有一个P521光耦,光耦晶体管输出连接到了LM358的12脚。
这是板子背面完整的图。
关于完整电路,大家感兴趣且有时间的话可以分析分析。我在这里只想抛砖引玉,并等着白嫖大家手绘的电路图以及电路分析来学习,我太想进步了!