兼容式隔离器及干扰信号滤除系统的制作方法

1.本发明涉及隔离器技术领域，尤其是涉及一种兼容式隔离器及干扰信号滤除系统。


背景技术：

2.在生产过程中，无论是控制系统还是监控系统，都有可能面临复杂的环境干扰，包括短路、过压、不明脉冲等状况。因此，具有集控制回路、削弱环境噪声影响、抑制接地或设备干扰、限压、额流，保护控制系统输入输出及通讯接口的隔离器，成为控制系统不可或缺的一部分。但现有隔离器的适用范围较窄，不能广泛适用于各种应用场景下。


技术实现要素：

3.基于此，有必要提供兼容式隔离器及干扰信号滤除系统，以解决现有隔离器的适用范围较窄，不能广泛适用于各种应用场景下的问题。
4.一种兼容式隔离器，包括连接的共模干扰信号滤除模块和差模干扰信号滤除模块；
5.所述共模干扰信号滤除模块的零线端与至少一个第一零线接口连接，所述共模干扰信号滤除模块的火线端与至少一个第一火线接口连接，用于滤除输入信号中的共模干扰信号；
6.所述差模干扰信号滤除模块的零线端与至少一个第二零线接口连接，所述差模干扰信号滤除模块的火线端与至少一个第二火线接口连接，用于滤除输入信号中的差模干扰信号。
7.在其中一个实施例中，所述共模干扰信号滤除模块包括共模电感和共模安规电容；
8.所述共模安规电容的两端为所述共模干扰信号滤除模块的零线端和火线端；
9.所述共模电感的第一端和第二端分别与所述共模安规电容的两端连接，所述共模电感的第三端和第四端与所述差模干扰信号滤除模块连接。
10.在其中一个实施例中，所述差模干扰信号滤除模块包括差模电感和差模安规电容；
11.所述差模安规电容的第一端为所述差模干扰信号滤除模块的零线端，所述差模安规电容的第一端和所述共模电感的第三端连接，所述差模安规电容的第二端和所述共模电感的第四端连接；
12.所述差模电感的第二端为所述差模干扰信号滤除模块的火线端，所述差模电感的第一端和所述共模电感的第四端连接。
13.在其中一个实施例中，所述兼容式隔离器还包括：与所述共模干扰信号滤除模块或所述差模干扰信号滤除模块连接的电力计量模块；
14.所述电力计量模块，用于测量流过线路的电流、电压。
15.在其中一个实施例中，所述电力计量模块采用hlw8112芯片。
16.在其中一个实施例中，所述兼容式隔离器还包括：plc数据传输模块和三相网关模块，所述plc数据传输模块分别与所述电力计量模块及所述三相网关模块连接；
17.所述plc数据传输模块，用于将输入信号转换为plc信号，并发送给所述三相网关模块；
18.所述三相网关模块，用于通过选择的路径将所述plc信号发送至目的地。
19.在其中一个实施例中，所述plc数据传输模块采用hi3911v200芯片。
20.在其中一个实施例中，所述兼容式隔离器对2.5～5.7m频段的干扰信号进行滤除；
21.在其中一个实施例中，所述兼容式隔离器还包括：外壳；
22.所述共模干扰信号滤除模块和所述差模干扰信号滤除模块均设置于所述外壳内。
23.一种干扰信号滤除系统，所述干扰信号滤除系统包括干扰电路、plc照明灯具系统，及上述兼容式隔离器；
24.当所述干扰电路通过所述至少一个第一零线接口和所述至少一个第一火线接口与所述共模干扰信号滤除模块连接时，所述plc照明灯具系统通过所述至少一个第二零线接口和所述至少一个第二火线接口与所述差模干扰信号滤除模块连接；
25.当所述干扰电路通过所述至少一个第二零线接口和所述至少一个第二火线接口与所述差模干扰信号滤除模块连接时，所述plc照明灯具系统通过所述至少一个第一零线接口和所述至少一个第一火线接口与所述共模干扰信号滤除模块连接。
26.在其中一个实施例中，所述plc照明灯具系统包括中心控制器和至少一个工作站，每个工作站与至少一个相邻的工作站连接，所述中心控制器的一端与所述兼容式隔离器的输出端连接，所述中心控制器的另一端与一个工作站连接。
27.本发明提供了兼容式隔离器及干扰信号滤除系统，该兼容式隔离器包括连接的共模干扰信号滤除模块和差模干扰信号滤除模块；其中，共模干扰信号滤除模块的零线端与至少一个第一零线接口连接，共模干扰信号滤除模块的火线端与至少一个第一火线接口连接，用于滤除输入信号中的共模干扰信号；差模干扰信号滤除模块的零线端与至少一个第二零线接口连接，差模干扰信号滤除模块的火线端与至少一个第二火线接口连接，用于滤除输入信号中的差模干扰信号。本发明通过两个模块的零线端和火线端拓展了通道数量，由于设置的零线接口和火线接口均为至少一个，既可以应用于单个单相电、也可以应用于多个单相电、二相电或三相电等信号等不同场景下干扰信号的滤除。此外，信号的输入端也可以自由选择，既可以是共模干扰信号滤除模块，也可以是差模干扰信号滤除模块。同时，由于信号的输出端包含至少一个零线接口和火线接口，也可以实现分路的效果。因此，本发明提供的兼容式隔离器可广泛适用于各种应用场景下。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.其中：
30.图1为第一实施例中兼容式隔离器的示意图；
31.图2为第二实施例中兼容式隔离器的示意图；
32.图3为第三实施例中兼容式隔离器的示意图；
33.图4为干扰信号滤除系统的第一种连接情况的示意图；
34.图5为干扰信号滤除系统的第二种连接情况的示意图；
35.图6为plc照明灯具系统的连接示意图；
36.附图标记：兼容式隔离器01、共模干扰信号滤除模块10、共模安规电容c1、共模电感l1、差模干扰信号滤除模块20、差模安规电容c2、差模电感l2、电力计量模块30、plc数据传输模块40、三相网关模块50、干扰电路02、plc照明灯具系统03。
具体实施方式
37.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.如图1所示，图1为第一实施例中兼容式隔离器的示意图。其中，该第一实施例中的兼容式隔离器包括连接的共模干扰信号滤除模块10和差模干扰信号滤除模块20。具体的来说：
39.共模干扰信号滤除模块10的零线端与至少一个第一零线接口连接，共模干扰信号滤除模块10的火线端与至少一个第一火线接口连接，用于滤除输入信号中的共模干扰信号。
40.如图1所示，n1-1～n1-n为上述的至少一个第一零线接口，用于与外部零线连接；l1-1～l1-n为上述的至少一个第一火线接口，用于与外部火线连接。本实施例中，n根据实际需求设定，可以是2个，3个或更多，在此不做具体限定。
41.共模干扰信号指的是干扰电压在信号线及其回线(一般称为信号地线)上的幅度相同，这里的电压以附近任何一个物体(大地、金属机箱、参考地线板等)为参考电位。通过共模干扰信号可滤除输入信号中的共模干扰信号。
42.差模干扰信号滤除模块20的零线端与至少一个第二零线接口连接，差模干扰信号滤除模块20的火线端与至少一个第二火线接口连接，用于滤除输入信号中的差模干扰信号。
43.如图1所示，n2-1～n2-n为上述的至少一个第二零线接口，用于与外部零线连接；l2-1～l2-n为上述的至少一个第二火线接口，用于与外部火线连接。本实施例中，n根据实际需求设定，可以是2个，3个或更多，在此不做具体限定。
44.差模干扰信号，指的是两条信号线之间的干扰信号，差模干扰电流作用于两条信号线间，其传导方向与波形和信号电流一致。通过差模干扰信号可滤除输入信号中的差模干扰信号。
45.本实施例中的兼容式隔离器01可以自由选择输入端的连接位置，既可以将输入端与共模干扰信号滤除模块10连接，也可以将输入端与差模干扰信号滤除模块20连接，具有较高的灵活性。
46.本实施例中的兼容式隔离器01还可应用于不同场景下干扰信号的滤除，在单个单相电使用时，在输入端连接n1-1～n1-n中的任意一个，以及l1-1～l1-n中的任意一个。在多个单相电使用时，例如a个单相电使用时,在输入端连接n1-1～n1-n中的任意a个，以及l1-1～l1-n中的任意a个。在二相电使用时，在输入端连接n1-1～n1-n中的任意一个，以及l1-1～l1-n中的任意两个。在三相电使用时，在输入端连接n1-1～n1-n中的任意一个，以及l1-1～l1-n中的任意一个。
47.进一步的，由于信号的输出端包含至少一个零线接口和火线接口，也可以实现分路的效果。
48.在一个具体实施例中，兼容式隔离器还包括：外壳。该外壳应足够大，以使得共模干扰信号滤除模块10和差模干扰信号滤除模块20均可以设置于外壳内。该外壳的壳体材料可选abs/pa66，其防火等级为ul94，可接受的温度变化范围-20～70，也即具有良好的耐温防火性。
49.可见，上述实施例中的兼容式隔离器可广泛适用于各种应用场景下。
50.如图2所示，图2为第二实施例中兼容式隔离器的示意图。
51.其中，共模干扰信号滤除模块10包括共模电感l1和共模安规电容c1。共模安规电容c1的两端为共模干扰信号滤除模块10的零线端和火线端；共模电感l1的第一端和第二端分别与共模安规电容c1的两端连接，而共模电感l1的第三端和第四端与差模干扰信号滤除模块20连接。
52.共模干扰信号滤除模块10的工作原理为：当正常的交流电流流过共模电感l1时，两个线圈中因电流产生的磁场方向相反而抵消。这时正常的交流电流主要受线圈电阻的影响(这一影响很小)，加上220v交流电的频率只有50hz，共模电感l1的电感量不大，所以共模电感l1对于正常的220v交流电感抗很小，不影响220v交流电对整机的供电。当共模电流流过共模电感l1时，由于共模电流在共模电感l1中为同方向，产生同方向的磁场，这时增大了电感共模电感l1间的电感量，也就是增大共模电感l1了对共模电流的感抗，使共模电流受到了更大的抑制，达到衰减共模电流的目的，起到了抑制共模干扰信号的作用。而共模安规电容c1对共模干扰信号起滤波作用，使共模干扰信号得到进一步的抑制。
53.本实施例中选用的共模电感l1的参数具体如下，磁环型号：t503020；磁环材质：铁氧体；线径与匝数：2.36*2p；最大额定电流：40a；最小电感值：1mh；漏感：小于等于20uh；选用的共模安规电容c1的参数具体如下，型号：x2金属化薄膜电容器；规格：684k310vac
±
10％；脚距：22.5mm；尺寸：26.5*17*8.5mm。基于上述选用的共模电感l1和共模安规电容c1，能保证在大电流(40a)、高温度的环境下稳定工作。
54.差模干扰信号滤除模块20包括差模电感l2和差模安规电容c2。其中，差模安规电容c2的第一端为差模干扰信号滤除模块20的零线端，差模安规电容c2的第一端和共模电感l1的第三端连接，差模安规电容c2的第二端和共模电感l1的第四端连接。差模电感l2的第二端为差模干扰信号滤除模块20的火线端，差模电感l2的第一端和共模电感l1的第四端连接。
55.差模干扰信号滤除模块20的工作原理为：差模电感l2和差模安规电容c2串联构成回路。当电流流过差模电感l2时，线圈里面的磁通是增强的，相当于两个磁通之和。线圈的特性为低频率低阻抗，高频率高阻抗，高频信号通过线圈会高阻抗衰减，比如：当频率为
50hz时，线圈阻抗接近0，相当于一根导线，不起任何衰减作用，当频率为500khz时，阻抗达到了5k欧。差模电感l2对差模高频干扰的感抗大，而差模安规电容c2对高频干扰的容抗小，从而有效的滤除了差摸干扰信号。
56.本实施例中选用的差模电感l2的参数具体如下，磁环型号：ks184060；磁环材质：铁硅铝；线径与匝数：2.36*2p；最大额定电流：40a；最小电感值：45uh；选用的差模安规电容c2的参数具体如下，型号：x2金属化薄膜电容器；规格：684k310vac
±
10％；脚距：22.5mm；尺寸：26.5*17*8.5mm。基于上述选用的差模电感l2和差模安规电容c2，同样能保证在大电流(40a)、高温度的环境下稳定工作。
57.主线路上会有很多分线路，这些分线路连接不同负载，所有电流都会经过主线路，因此电流一般会比较大。由于第二实施例中的兼容式隔离器01采用定制的可通过大电流的元器件，使最大额定电流达到40a。因此第二实施例中的兼容式隔离器01可以直接安装在主线路上，具有较好的兼容效果。
58.同时，第二实施例中的兼容式隔离器对元器件电气参数进行了专门的设计，主要针对通信频段为2.5～5.7m干扰信号进行滤除，具有较强的针对性。
59.如图3所示，图3为第三实施例中兼容式隔离器的示意图。
60.其中，兼容式隔离器01还包括：电力计量模块30、plc数据传输模块40和三相网关模块50。该电力计量模块30与共模干扰信号滤除模块10或差模干扰信号滤除模块20连接(图3是与差模干扰信号滤除模块20连接)，该plc数据传输模块40分别与电力计量模块30及三相网关模块50连接。
61.具体的工作原理为：经过共模干扰信号滤除模块10和差模干扰信号滤除模块20滤除干扰信号后，电力计量模块30会测出流过线路的电流及电压，进而算出实际的功耗，然后把数据通过串口传输给plc数据传输模块40。plc数据传输模块40，可将输入信号转换为plc信号，并发送给三相网关模块50。三相网关模块50，可通过选择的路径将plc信号发送至目的地。此外，除上述路由数据外，三相网关模块50还存储有关主机网络内部路径的信息以及遇到的任何其他网络的路径。
62.在其中一个具体实施例中，电力计量模块30采用hlw8112芯片。这是一款高精度的电能计量ic,采用cmos制造工艺，能够精确测量线电压和电流，并能计算有功功率。视在功率和功率因素，可以通过多种通讯接口访问片内寄存器。
63.在其中一个具体实施例中，plc数据传输模块40采用hi3911v200芯片。该芯片集成宽带电力线载波通讯模块及高性能应用处理内核，适用于智能电表、能源管理系统、充电桩以及新能源装置等领域。
64.上述实施例中的兼容式隔离器，内部集成了电力计量模块、plc数据传输模块和三相网关模块，可以将检测数据实时的传输给后台，有利于维护人员远程监控线路是否工作正常。
65.本发明人还提供了一种干扰信号滤除系统。其中，该干扰信号滤除系统包括干扰电路02、plc照明灯具系统03和兼容式隔离器01，具体的：
66.如图4所示，当干扰电路02通过至少一个第一零线接口和至少一个第一火线接口与共模干扰信号滤除模块10连接时，plc照明灯具系统03通过至少一个第二零线接口和至少一个第二火线接口与差模干扰信号滤除模块20连接；
67.如图5所示，当干扰电路02通过至少一个第二零线接口和至少一个第二火线接口与差模干扰信号滤除模块20连接时，plc照明灯具系统03通过至少一个第一零线接口和至少一个第一火线接口与共模干扰信号滤除模块10连接。
68.上述实施例中的干扰信号滤除系统，能直接串联接在线路中，不需要额外供电，可有效防止外部通讯干扰电路的干扰信号影响产品内部的通讯。
69.进一步的，如图6所示，该plc照明灯具系统03包括中心控制器cco和至少一个工作站sta，每个工作站sta与至少一个相邻的工作站sta连接，这里每个工作站sta都可与一个plc照明灯具进行通信。中心控制器cco的一端与兼容式隔离器01的输出端连接，中心控制器cco的另一端与一个工作站sta连接。该灯具系统中还可能有代理控制器(pco)、代理工作站(psta)和隐藏工作站(hsta)，一个网络中只能有一个中心控制器cco，其它的工作站sta在cco协同下工作。不能与中心控制器cco直接通信的sta为隐藏工作站(hsta)，hsta通过代理控制器(pco)或代理工作站(psta)同系统内的其他节点通信，从而能实现灯具的区域控制效果。
70.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
71.以上实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种兼容式隔离器，其特征在于，包括连接的共模干扰信号滤除模块和差模干扰信号滤除模块；所述共模干扰信号滤除模块的零线端与至少一个第一零线接口连接，所述共模干扰信号滤除模块的火线端与至少一个第一火线接口连接，用于滤除输入信号中的共模干扰信号；所述差模干扰信号滤除模块的零线端与至少一个第二零线接口连接，所述差模干扰信号滤除模块的火线端与至少一个第二火线接口连接，用于滤除输入信号中的差模干扰信号。2.根据权利要求1所述的兼容式隔离器，其特征在于，所述共模干扰信号滤除模块包括共模电感和共模安规电容；所述共模安规电容的两端为所述共模干扰信号滤除模块的零线端和火线端；所述共模电感的第一端和第二端分别与所述共模安规电容的两端连接，所述共模电感的第三端和第四端与所述差模干扰信号滤除模块连接。3.根据权利要求2所述的兼容式隔离器，其特征在于，所述差模干扰信号滤除模块包括差模电感和差模安规电容；所述差模安规电容的第一端为所述差模干扰信号滤除模块的零线端，所述差模安规电容的第一端和所述共模电感的第三端连接，所述差模安规电容的第二端和所述共模电感的第四端连接；所述差模电感的第二端为所述差模干扰信号滤除模块的火线端，所述差模电感的第一端和所述共模电感的第四端连接。4.根据权利要求1所述的兼容式隔离器，其特征在于，所述兼容式隔离器还包括：与所述共模干扰信号滤除模块或所述差模干扰信号滤除模块连接的电力计量模块；所述电力计量模块，用于测量流过线路的电流、电压。5.根据权利要求4所述的兼容式隔离器，其特征在于，所述电力计量模块采用hlw8112芯片。6.根据权利要求4所述的兼容式隔离器，其特征在于，所述兼容式隔离器还包括：plc数据传输模块和三相网关模块，所述plc数据传输模块分别与所述电力计量模块及所述三相网关模块连接；所述plc数据传输模块，用于将输入信号转换为plc信号，并发送给所述三相网关模块；所述三相网关模块，用于通过选择的路径将所述plc信号发送至目的地。7.根据权利要求1所述的兼容式隔离器，其特征在于，所述plc数据传输模块采用hi3911v200芯片；所述兼容式隔离器对2.5～5.7m频段的干扰信号进行滤除。8.根据权利要求1所述的兼容式隔离器，其特征在于，所述兼容式隔离器还包括：外壳；所述共模干扰信号滤除模块和所述差模干扰信号滤除模块均设置于所述外壳内。9.一种干扰信号滤除系统，其特征在于，所述干扰信号滤除系统包括干扰电路、plc照明灯具系统，及如权利要求1-8所述的兼容式隔离器；当所述干扰电路通过所述至少一个第一零线接口和所述至少一个第一火线接口与所述共模干扰信号滤除模块连接时，所述plc照明灯具系统通过所述至少一个第二零线接口
和所述至少一个第二火线接口与所述差模干扰信号滤除模块连接；当所述干扰电路通过所述至少一个第二零线接口和所述至少一个第二火线接口与所述差模干扰信号滤除模块连接时，所述plc照明灯具系统通过所述至少一个第一零线接口和所述至少一个第一火线接口与所述共模干扰信号滤除模块连接。10.一种干扰信号滤除系统，其特征在于，所述plc照明灯具系统包括中心控制器和至少一个工作站，每个工作站与至少一个相邻的工作站连接，所述中心控制器的一端与所述兼容式隔离器的输出端连接，所述中心控制器的另一端与一个工作站连接。

技术总结
本发明公开了一种兼容式隔离器及干扰信号滤除系统，该兼容式隔离器包括连接的共模干扰信号滤除模块和差模干扰信号滤除模块；其中，共模干扰信号滤除模块的零线端与至少一个第一零线接口连接，共模干扰信号滤除模块的火线端与至少一个第一火线接口连接，用于滤除输入信号中的共模干扰信号；差模干扰信号滤除模块的零线端与至少一个第二零线接口连接，差模干扰信号滤除模块的火线端与至少一个第二火线接口连接，用于滤除输入信号中的差模干扰信号。本发明提供的兼容式隔离器可广泛适用于各种应用场景下。此外，还提供了一种干扰信号滤除系统。除系统。除系统。


技术研发人员：徐素 陈浩
受保护的技术使用者：海洋王（东莞）照明科技有限公司 深圳市海洋王照明工程有限公司 深圳市海洋王绿色照明技术有限公司 深圳市海洋王电网照明技术有限公司 深圳市海洋王船舶场馆照明技术有限公司 深圳市海洋王铁路照明技术有限公司 深圳市海洋王石油照明技术有限公司 深圳市海洋王冶金照明技术有限公司 深圳市海洋王公消照明技术有限公司 深圳市海洋王石化照明技术有限公司
技术研发日：2023.01.14
技术公布日：2023/7/21