ИСКРОБЕЗОПАСНЫЙ БЛОК ДЛЯ Ethernet

Предлагаемая полезная модель относится к области передачи данных, в частности, к оборудованию, предназначенному для передачи информации между устройствами, работающими в условиях пожаро- и взрывоопасных производств, в том числе в подземных выработках, включая угольные шахты, опасные по газу и угольной пыли.
Известны стандартные устройства, работающие по протоколу Ethernet, входящие в комплект
персонального компьютера, например, устройство (http://book.itep.ru:80/4/41/feth4112.htm, рис. 4.1.1.2.6а), содержащее драйвер Ethernet. Недостатком указанного устройства является то, что оно не отвечает требованиям искробезопасности в соответствии с ГОСТ Р МЭК 60079-11-2010 «Искробезопасная электрическая цепь "I"».
Ближайшим аналогом заявляемой полезной модели выбран блок PHY Ethernet (http://www.bookasutp.ru/Chapter2_9.aspx#PhysicalLevel, рис. 2.29) представляющий собой драйвер Ethernet, содержащий кодер / декодер, шифратор / дешифратор, конверторы, входной / выходной усилители, работающие на входной / выходной трансформаторы (Фиг. 1). Недостатком ближайшего аналога является несоответствие требованиям искробезопасности по ГОСТ Р МЭК 60079-11-2010 «Искробезопасная электрическая цепь "I"».
В целом, указанные и им подобные устройства не могут применяться в условиях пожаро- и взрывоопасных производств.
Ближайший аналог работает следующим образом (Фиг. 1). Информация в виде электрического сигнала MII.MAC поступает из персонального компьютера на 4B/5B кодер, далее на шифратор, буферные конверторы NRZI, MLT-3, выходной усилитель Tx и через выходной трансформатор в линию связи RJ45 с периферийными устройствами. С периферийных устройств информация в виде электрического сигнала через линию связи RJ45 поступает на входной трансформатор, входной усилитель Rx и через конверторы MLT-3, NRZI на дешифратор и через 4B/5B декодер в персональный компьютер.
При реализации заявляемой полезной модели решается задача создания устройства, позволяющего выполнить требования вышеуказанного ГОСТа.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении заявляемой полезной модели, заключается в обеспечении искробезопасности существующих устройств Ethernet, что позволяет использовать их в системах, работающих в условиях опасного производства, в том числе в подземных выработках, включая угольные шахты, опасные по газу и угольной пыли.
Общим признаком ближайшего аналога и заявляемого устройства является драйвер Ethernet.
Отличительные от ближайшего аналога признаки: к выходам драйвера Ethernet подключены входы первого и второго трансформаторов, выполняющие функцию гальванической развязки. К выходам первого и второго трансформаторов подключены собственно сами схемы искробезопасности, выполненные по симметричной Т-образной схеме и состоящие из ограничивающих резисторов и шунт-диодов, причем, цепь каждого шунт-диода содержит высокочастотные диоды, включенные по встречно-параллельной схеме.
Существо полезной модели поясняет Фиг. 2, показывающая схему заявляемого устройства.
Заявляемая полезная модель (Фиг. 2) включает драйвер Ethernet1 и подключенные к нему трансформаторы Т1 и Т2. К выходу трансформатора Т1 подключены четыре ограничивающих резистора R1, R2, R3, R4 и шунт-диод S1, включенные по симметричной Т-образной схеме. К выходу трансформатора Т2 подключены четыре ограничивающих резистора R5, R6, R7, R8 и шунт-диод S2, включенные по симметричной Т-образной схеме. В цепь шунт-диода S1 включены высокочастотные диоды D1 и D2 по встречно-параллельной схеме. В цепь шунт-диода S2 включены высокочастотные диоды D3 и D4 по встречно-параллельной схеме.
Заявляемая полезная модель работает следующим образом.
Сигналы с выхода драйвера Ethernet1 поступают на трансформаторы Т1, Т2, являющиеся гальванической развязкой между драйвером Ethernet1 и схемой искрозащиты, представляющей собой два шунт-диодных барьера искробезопасности. Выходные сигналы трансформаторов Т1 и Т2, имеющие напряжение гальванической развязки не менее 1500 В, поступают на шунт-диодные барьеры искробезопасности, каждый из которых выполнен по двойной Т-образной симметричной схеме, состоящей из четырех ограничительных резисторов R1, R2, R3, R4 и R5, R6, R7, R8 и собственно шунт-диодов S1 и S2. Для уменьшения проходной емкости шунт-диодов S1 и S2 и, как следствие, обеспечения полосы пропускания заявляемого устройства, в цепь шунт-диодов S1 и S2 включены по встречно-параллельной схеме высокочастотные диоды D1, D2 и D3, D4. Сигналы с выхода заявляемого устройства поступают в линию связи.
Заявляемое устройство может быть реализовано на следующих элементах: трансформаторы - Т1. Т2 - HX11787NL (два в одном корпусе) фирмы «Pulse»; шунт-диоды -S1, S2 - SMBJ6.0CA фирмы «DIODES Incorporated»; высокочастотные диоды - D1, D2, D3, D4 - BAW99 фирмы «DIODES Incorporated»; резисторы - R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8-10 Ом 1 Вт фирмы «BOURNS».