MTL安全柵-MTL5541AS工作原理：

1. 安全柵原理—簡(jiǎn)介

　　安全柵一般出現(xiàn)在本安系統(tǒng)中，首先介紹一個(gè)電氣知識(shí)，本質(zhì)安全是系統(tǒng)防爆技術(shù)，指通過(guò)設(shè)計(jì)等手段使生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)系統(tǒng)本身具有安全性，即使在誤操作或發(fā)生故障的情況下也不會(huì)造成事故的功能。而安全柵是本安防爆系統(tǒng)中常用的關(guān)聯(lián)設(shè)備。

　　安全柵是介于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和控制室之間的一個(gè)回路限制能量的電路，如下圖所示。其基本功能有兩個(gè)：第一使危險(xiǎn)場(chǎng)所的本安設(shè)備能正常工作;第二用來(lái)把控制室供給現(xiàn)場(chǎng)儀表的電能量限制在既不能產(chǎn)生足以引爆危險(xiǎn)氣體的火花的范圍，又不能產(chǎn)生足以引爆危險(xiǎn)氣體的儀表表面溫度的范圍，即使本安設(shè)備自身發(fā)生故障，只要安全柵的限流限壓電路工作正常，也不會(huì)產(chǎn)生任何足以引燃爆炸環(huán)境的火花或表面溫度。因此無(wú)論安全場(chǎng)所的控制室設(shè)備還是危險(xiǎn)場(chǎng)所的本安設(shè)備發(fā)生故障，整個(gè)系統(tǒng)在電路上都會(huì)處于本質(zhì)上的安全狀態(tài)，不會(huì)產(chǎn)生爆炸。

　　由于安全柵被設(shè)計(jì)為介于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制室設(shè)備之間的一個(gè)限制能量的接口，因此無(wú)論控制室設(shè)備處于正常或故障狀態(tài)，安全柵都能確保通過(guò)它傳送給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的能量是本質(zhì)安全的。

2. 安全柵原理—分類

　　安全柵作為控制室的非本安設(shè)備與危險(xiǎn)場(chǎng)所的本安設(shè)備之間的關(guān)聯(lián)設(shè)備，是本安爆系統(tǒng)中的重要組成部分，安全柵按結(jié)構(gòu)分為齊納式安全柵和隔離式安全柵兩大類。

　　1)、齊納式安全柵

　　齊納式安全柵采用在電路回路中串聯(lián)快速熔斷絲、限流電阻和并聯(lián)限壓齊納二極管實(shí)現(xiàn)能量的限制，保證危險(xiǎn)區(qū)儀表與安全區(qū)儀表信號(hào)連接時(shí)安全限能。它采用器件非常少、體積小、價(jià)格低，但也有一些致命的缺陷，使應(yīng)用范圍受到較大的限制。

　　2)、隔離式安全柵

　　隔離式安全柵采用了將輸入、輸出以及電源三方之間相互電氣隔離的電路結(jié)構(gòu)，不但有限能功能，還有隔離功能，同時(shí)符合本安型限制能量的要求，它主要由回路限能單元、信號(hào)、電源隔離單元和信號(hào)處理單元組成。與齊納式安全相比，雖然價(jià)格較貴，但它性能上的突出優(yōu)點(diǎn)卻為用戶應(yīng)用帶來(lái)了更大的受益其基本功能框圖如下：

　　對(duì)比齊納式和隔離式安全柵的特點(diǎn)和性能后可以看出，隔離式安全柵有著突出的優(yōu)點(diǎn)和更為廣泛用途，雖然其價(jià)格略高于齊納式安全柵，但從設(shè)計(jì)、施工安裝、調(diào)試及維護(hù)成本來(lái)考慮，其綜合成本可能反而低于齊納式安全柵。在要求較高的工程現(xiàn)場(chǎng)幾乎無(wú)一例外地采用了隔離式安全柵作為主要本安防爆儀表，隔離式安全柵已逐漸取代了齊納式安全柵，在安全防爆領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用。

3. 安全柵原理—工作原理

　　安全柵的主要功能就是限制安全場(chǎng)所的危險(xiǎn)能量進(jìn)入危險(xiǎn)場(chǎng)所，及限制送往危險(xiǎn)場(chǎng)所的電壓和電流，下面具體分析兩種安全柵的工作原理：

　　齊納安全柵的穩(wěn)壓二極管限制了從非本安端傳到本安端的電壓，電阻限制了電流，快速熔斷器用于保護(hù)穩(wěn)壓二極管不被過(guò)大的電流燒壞。通過(guò)電路的限壓和限流，把傳輸?shù)轿ｋU(xiǎn)區(qū)的能量限制在安全值之內(nèi)。它的特點(diǎn)是電路元器件少，故障率低，成本低，回路信號(hào)保真性好，但由于必須加限能電阻再加上智能變送器的采樣電阻，過(guò)大的電壓降低往往會(huì)導(dǎo)致回路供電不足，而且在工程中要可靠接地，否則會(huì)失去防爆安全保護(hù)功能。如下圖所示：

　　齊納管Z用于限制電壓。當(dāng)回路電壓接近安全限壓值時(shí)，齊納管導(dǎo)通，使齊納管兩端的電壓始終保持在安全限壓值以下。電阻R用于限制電流。當(dāng)電壓被限制后，適當(dāng)選擇電阻值，可將回路電流限制在安全限流值以下。

　　與齊納安全柵相比，隔離式安全柵除具有限壓與限流的作用之外，還帶有電流隔離的功能。隔離式安全柵以安全柵的電路作為本安電路，實(shí)現(xiàn)限流和限壓，并用脈沖變壓器或光電器件隔離本安電路與非本安電路，它容易實(shí)現(xiàn)信號(hào)一入兩出等分配功能，因?yàn)殡娫础⑤斎搿⑤敵鱿嗷ジ綦x，組成系統(tǒng)時(shí)不需要接地，信號(hào)*浮空，檢測(cè)和控制回路的信號(hào)穩(wěn)定性和抗干擾能力大大加強(qiáng)，從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。如下圖所示：

　　其核心的電路為安全柵基本限能電路，隔離單元包括變壓器隔離組件、模頻轉(zhuǎn)換和頻模轉(zhuǎn)換電路，信號(hào)處理單元?jiǎng)t根據(jù)各種隔離柵功能要求進(jìn)行信號(hào)處理。隔離柵通常由回路限能單元、電流隔離單元和信號(hào)處理單元三部分組成，其中回路限能單元為安全柵的核心部分。此外，輔助有用于驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)儀表的回路供電電路和用于儀表信號(hào)采集的檢測(cè)電路。信號(hào)處理單元?jiǎng)t根據(jù)安全柵的功能要求進(jìn)行信號(hào)

技術(shù)頻道

嵌入式元件/連接器電源管理安防電子汽車電子EDA與制造消費(fèi)電子工業(yè)電子模擬IC醫(yī)療電子測(cè)試測(cè)量通信2. 安全柵原理—分類

　　安全柵作為控制室的非本安設(shè)備與危險(xiǎn)場(chǎng)所的本安設(shè)備之間的關(guān)聯(lián)設(shè)備，是本安爆系統(tǒng)中的重要組成部分，安全柵按結(jié)構(gòu)分為齊納式安全柵和隔離式安全柵兩大類。

　　1)、齊納式安全柵

　　齊納式安全柵采用在電路回路中串聯(lián)快速熔斷絲、限流電阻和并聯(lián)限壓齊納二極管實(shí)現(xiàn)能量的限制，保證危險(xiǎn)區(qū)儀表與安全區(qū)儀表信號(hào)連接時(shí)安全限能。它采用器件非常少、體積小、價(jià)格低，但也有一些致命的缺陷，使應(yīng)用范圍受到較大的限制。

　　2)、隔離式安全柵

　　隔離式安全柵采用了將輸入、輸出以及電源三方之間相互電氣隔離的電路結(jié)構(gòu)，不但有限能功能，還有隔離功能，同時(shí)符合本安型限制能量的要求，它主要由回路限能單元、信號(hào)、電源隔離單元和信號(hào)處理單元組成。與齊納式安全相比，雖然價(jià)格較貴，但它性能上的突出優(yōu)點(diǎn)卻為用戶應(yīng)用帶來(lái)了更大的受益其基本功能框圖如下：

　　對(duì)比齊納式和隔離式安全柵的特點(diǎn)和性能后可以看出，隔離式安全柵有著突出的優(yōu)點(diǎn)和更為廣泛用途，雖然其價(jià)格略高于齊納式安全柵，但從設(shè)計(jì)、施工安裝、調(diào)試及維護(hù)成本來(lái)考慮，其綜合成本可能反而低于齊納式安全柵。在要求較高的工程現(xiàn)場(chǎng)幾乎無(wú)一例外地采用了隔離式安全柵作為主要本安防爆儀表，隔離式安全柵已逐漸取代了齊納式安全柵，在安全防爆領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用。

3. 安全柵原理—工作原理

　　安全柵的主要功能就是限制安全場(chǎng)所的危險(xiǎn)能量進(jìn)入危險(xiǎn)場(chǎng)所，及限制送往危險(xiǎn)場(chǎng)所的電壓和電流，下面具體分析兩種安全柵的工作原理：

　　齊納安全柵的穩(wěn)壓二極管限制了從非本安端傳到本安端的電壓，電阻限制了電流，快速熔斷器用于保護(hù)穩(wěn)壓二極管不被過(guò)大的電流燒壞。通過(guò)電路的限壓和限流，把傳輸?shù)轿ｋU(xiǎn)區(qū)的能量限制在安全值之內(nèi)。它的特點(diǎn)是電路元器件少，故障率低，成本低，回路信號(hào)保真性好，但由于必須加限能電阻再加上智能變送器的采樣電阻，過(guò)大的電壓降低往往會(huì)導(dǎo)致回路供電不足，而且在工程中要可靠接地，否則會(huì)失去防爆安全保護(hù)功能。如下圖所示：

　　齊納管Z用于限制電壓。當(dāng)回路電壓接近安全限壓值時(shí)，齊納管導(dǎo)通，使齊納管兩端的電壓始終保持在安全限壓值以下。電阻R用于限制電流。當(dāng)電壓被限制后，適當(dāng)選擇電阻值，可將回路電流限制在安全限流值以下。

　　與齊納安全柵相比，隔離式安全柵除具有限壓與限流的作用之外，還帶有電流隔離的功能。隔離式安全柵以安全柵的電路作為本安電路，實(shí)現(xiàn)限流和限壓，并用脈沖變壓器或光電器件隔離本安電路與非本安電路，它容易實(shí)現(xiàn)信號(hào)一入兩出等分配功能，因?yàn)殡娫础⑤斎搿⑤敵鱿嗷ジ綦x，組成系統(tǒng)時(shí)不需要接地，信號(hào)*浮空，檢測(cè)和控制回路的信號(hào)穩(wěn)定性和抗干擾能力大大加強(qiáng)，從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。如下圖所示：

　　其核心的電路為安全柵基本限能電路，隔離單元包括變壓器隔離組件、模頻轉(zhuǎn)換和頻模轉(zhuǎn)換電路，信號(hào)處理單元?jiǎng)t根據(jù)各種隔離柵功能要求進(jìn)行信號(hào)處理。隔離柵通常由回路限能單元、電流隔離單元和信號(hào)處理單元三部分組成，其中回路限能單元為安全柵的核心部分。此外，輔助有用于驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)儀表的回路供電電路和用于儀表信號(hào)采集的檢測(cè)電路。信號(hào)處理單元?jiǎng)t根據(jù)安全柵的功能要求進(jìn)行信號(hào)處理。

　　1.安全柵—EEPW百科

　　2.智能化的模擬量隔離式安全柵

英國(guó)MTL安全柵-MTL5541AS為電流隔離柵，通道數(shù)量為1，HART變送器的4/20mA被動(dòng)輸入。

　　安全柵-MTL5541AS的詳細(xì)資料：

　　英國(guó)MTL安全柵

　　英國(guó)MTL安全柵-MTL5541AS用于連接危險(xiǎn)區(qū)單獨(dú)供電的4-20mA HART變送器，同是允許在4-20mA回路中的HART信號(hào)通訊。另外MTL安全柵-MTL5541AS安全側(cè)可以作為無(wú)源信號(hào)輸出。

　　系列在應(yīng)用層面是*能產(chǎn)品，而且操作簡(jiǎn)單。采用技術(shù)生產(chǎn)制造，并得到很好的驗(yàn)證。這些對(duì)比的屬性來(lái)源于進(jìn)展的MTL的專門技術(shù)在光電隔離器本質(zhì)安全方面的設(shè)計(jì)和制造以及MTL為達(dá)到所要求的分離和隔離電路在創(chuàng)新技術(shù)上的應(yīng)用。這個(gè)MTL5500(DIN-rail安裝)和MTL4500(底板安裝)建議共享一個(gè)共同的設(shè)計(jì)中,不同的只在機(jī)械安裝和連接方法。

　　數(shù)字量輸入安全柵

　　底板式安裝隔離柵 DIN導(dǎo)軌式隔離柵 通道數(shù)量 功能

　　故障安全固態(tài)輸出+線路故障檢測(cè)（LFD）報(bào)警

　　開(kāi)關(guān)/接近開(kāi)關(guān)輸入，反相+線路故障檢測(cè)（LFD）

　　開(kāi)關(guān)/接近開(kāi)關(guān)輸入、固態(tài)輸出

　　多功能開(kāi)關(guān)/接近開(kāi)關(guān)輸入、固態(tài)輸出

　　開(kāi)關(guān)/接近開(kāi)關(guān)輸入，c/o繼電器輸出

　　開(kāi)關(guān)/接近開(kāi)關(guān)輸入，固態(tài)輸出

　　開(kāi)關(guān)/接近開(kāi)關(guān)輸入，繼電器+線路故障檢測(cè)（LFD）

　　開(kāi)關(guān)/接近開(kāi)關(guān)輸入，繼電器+線路故障檢測(cè)（LFD）

　　開(kāi)關(guān)/接近開(kāi)關(guān)輸入，繼電器+線路故障檢測(cè)（LFD）輸出

　　開(kāi)關(guān)/接近開(kāi)關(guān)輸入，c/o繼電器+線路故障檢測(cè)（LFD）輸出

　　開(kāi)關(guān)/接近開(kāi)關(guān)輸入，繼電器+線路故障檢測(cè)（LFD）輸出

　　數(shù)字量輸出安全柵

　　底板式安裝隔離柵DIN導(dǎo)軌式隔離柵通道數(shù)量功能

　　回路供電電磁閥驅(qū)動(dòng)隔離柵器，

　　回路供電電磁閥驅(qū)動(dòng)隔離柵器，

　　回路供電電磁閥驅(qū)動(dòng)隔離柵器，

　　帶線路故障檢測(cè)（LFD）的電磁閥驅(qū)動(dòng)隔離器，

　　帶線路故障檢測(cè)（LFD）的回路供電電磁閥驅(qū)動(dòng)隔離柵器，

　　帶反相線路故障檢測(cè)（LFD）的電磁閥驅(qū)動(dòng)隔離柵器，

　　帶線路故障檢測(cè)（LFD）的電磁閥驅(qū)動(dòng)隔離器，

　　開(kāi)關(guān)輸入，電磁閥驅(qū)動(dòng)隔離柵

　　開(kāi)關(guān)輸入，電磁閥驅(qū)動(dòng)隔離柵，24V超馳

　　開(kāi)關(guān)輸入，電磁閥驅(qū)動(dòng)隔離柵，低功率

　　開(kāi)關(guān)輸出，繼電器

　　振動(dòng)&脈沖隔離柵

　　底板式安裝隔離柵DIN導(dǎo)軌式隔離柵通道數(shù)量功能

　　振動(dòng)探頭隔離柵

　　脈沖隔離器，數(shù)字或模擬輸出

　　振動(dòng)探頭安全柵

　　模擬量輸入安全柵

　　底板式安裝隔離柵DIN導(dǎo)軌式隔離柵通道數(shù)量功能

　　線制變送器隔離柵

　　變送器中繼器，有源輸入

　　變送器中繼器，有源輸入，無(wú)源輸出

　　線制變送器隔離柵，無(wú)源輸出

　　線制變送器隔離柵

　　變送器中繼器，有源輸入

　　變送器中繼器，有源輸入，無(wú)源輸出

　　線制變送器隔離柵，無(wú)源輸出

　　線制變送器隔離柵，1入2出

　　模擬量輸出安全柵

　　底板式安裝隔離柵DIN導(dǎo)軌式隔離柵通道數(shù)量功能

　　智能隔離驅(qū)動(dòng)+線路故障檢測(cè)（LFD）

　　智能隔離驅(qū)動(dòng)+oc線路故障檢測(cè)（LFD）

　　智能隔離驅(qū)動(dòng)+線路故障檢測(cè)（LFD）

　　智能隔離驅(qū)動(dòng)+oc線路故障檢測(cè)（LFD）

　　火災(zāi)和煙霧安全柵

　　底板式安裝隔離柵DIN導(dǎo)軌式隔離柵通道數(shù)量功能

　　回路供電，用于火災(zāi)和煙霧報(bào)警器

　　溫度信號(hào)輸入安全柵

　　底板式安裝隔離柵DIN導(dǎo)軌式隔離柵通道數(shù)量功能

　　溫度隔離柵，熱電偶和熱電阻信號(hào)輸入

　　溫度隔離柵，熱電阻信號(hào)輸入

　　溫度隔離柵，熱電偶信號(hào)輸入

　　隔離柵

　　隔離柵

　　通用安全柵

　　底板式安裝隔離柵DIN導(dǎo)軌式隔離柵通道數(shù)量功能

　　虛擬模塊

　　非本安連接模塊