一种加氢机用防爆多媒体显示系统 |
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| 申请号 | CN202410134097.9 | 申请日 | 2024-01-30 | 公开(公告)号 | CN117975892A | 公开(公告)日 | 2024-05-03 |
| 申请人 | 优捷特清洁能源有限公司; | 发明人 | 张晓林; 李洋; 向奇林; 江磊; 杜恒; 张兴亮; 杨秘; 文建; 刘青松; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种加氢机用防爆多媒体显示系统，属于多媒体显示与防爆技术领域，解决现有多媒体显示屏因功耗热量局限而不符合防爆要求，不能应用于石油化工等安全性能要求高的作业环境下的问题；显示系统包括控制 主板 、显示屏和防爆电源，控制主板与显示屏相连接，用于对图像/视频数据进行输出处理与控制；显示屏包括为图像/数据显示提供 硬件 支持的 背光 板，背光板以网格状形式均匀分割为多路独立的 背 光源 ；防爆电源包括外部供电输入端，以及引出的多路独立的本安供电 电路 ，其中一路连接控制主板，其余多路分别连接对应的背光源；本发明通过 能量 网格化设计，实现本安与非本安的隔离，在满足显示功能的前提下顺利实现了防爆要求。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种加氢机用防爆多媒体显示系统，其特征在于：所述显示系统包括控制主板、显示屏和防爆电源，所述控制主板与所述显示屏相连接，用于对所述显示屏的图像/视频数据进行输出处理与控制；所述显示屏包括为图像/数据显示提供硬件支持的背光板，所述背光板以网格状形式均匀分割为多路独立的背光源；所述防爆电源包括一个外部供电输入端，以及由所述外部供电输入端引出的多路独立的本安供电电路，其中一路本安供电电路连接所述控制主板，其余多路本安供电电路分别连接对应一路的所述背光源。 |
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| 说明书全文 | 一种加氢机用防爆多媒体显示系统技术领域[0001] 本发明属于多媒体显示与防爆技术领域，应用于防爆场景的显示屏多路供电过程中，具体为一种加氢机用防爆多媒体显示系统。 背景技术[0002] 现有技术中，应用于爆炸危险区域的智能型控制设备，仅采用相对传统的防爆方式，例如将普通的电气产品装入隔爆外壳后，制成的隔爆型电气产品。随着防爆要求的提高，对普通设备进行简单防爆处理就实现防爆效果的方式已经不够适宜，或是不可实现，无法满足防爆要求。特别是智能控制产品类的防爆电器，结合产品的功能需求，综合利用多种防爆措施进行一体化设计，才是防爆电器设计的发展方向。 [0003] 在现有的多媒体显示屏中，由于具有功耗大、热量高的特点，因此不符合防爆要求，不具备在安全性能要求较高的作业环境下使用的能力，例如石油、化工等行业的作业环境。在加氢机上使用的显示屏，由于氢气的特殊属性，因此对显示屏的要求相对较高，如何设计出用于加氢机的防爆型多媒体显示系统，使加氢机可以使用多媒体显示屏带来的便捷功能效果，就成为了本领域技术人员的一个研究要点。 发明内容[0004] 基于背景技术中的现状，电气设备的功能与防爆要求往往是相互制约的，如何在满足功能的前提下实现防爆要求，便是一体化设计的关键所在；传统多媒体显示系统中显示屏的背光源都有升压电路，而背光源的升压设计想要实现防爆要求是极其困难的。 [0005] 本发明为了解决这一问题，将背光源改为了恒压型LED背光源，同时采用了能量网格化的设计原理，将其分割为多个独立部分，每部分也由单独的本安电源供电，从而实现整个系统的本安化设计。 [0006] 本发明采用了以下技术方案来实现目的： [0007] 一种加氢机用防爆多媒体显示系统，所述显示系统包括控制主板、显示屏和防爆电源，所述控制主板与所述显示屏相连接，用于对所述显示屏的图像/视频数据进行输出处理与控制；所述显示屏包括为图像/数据显示提供硬件支持的背光板，所述背光板以网格状形式均匀分割为多路独立的背光源；所述防爆电源包括一个外部供电输入端，以及由所述外部供电输入端引出的多路独立的本安供电电路，其中一路本安供电电路连接所述控制主板，其余多路本安供电电路分别连接对应一路的所述背光源。 [0008] 进一步的，所述本安供电电路的输入端以并联方式连接至所述外部供电输入端，外部供电的交流电能通过所述外部供电输入端分别输入至多路独立的所述本安供电电路中；所述防爆电源还包括多个直流稳压输出端，每个所述直流稳压输出端对应作为一路所述本安供电电路的输出端，每个所述直流稳压输出端分别连接对应一路的所述背光源；所述本安供电电路用于将外部输入的交流电能转换为多路独立的直流稳压电能，并将直流稳压电能分别输出至对应一路的所述背光源和所述控制主板中。 [0009] 具体的，所述显示屏还包括显示处理单元，所述显示处理单元分别与所述控制主板以及多路独立的所述背光源相连接；所述显示处理单元用于接受所述控制主板输出处理与控制的图像/视频数据，驱动对应的所述背光源，显示出图像/视频画面。 [0010] 优选的，所述背光源采用恒压型LED背光源，所述恒压型LED背光源用于接受对应独立通路的所述本安供电电路输出的稳压直流电，共同点亮所述背光板，使所述显示屏显示出图像/视频画面。 [0011] 具体的，所述控制主板包括相连的本安处理单元和控制电路单元；所述本安处理单元与所述本安供电电路的输出端相连接，用于接受由所述本安供电电路进行本安处理后的稳压直流电能输入；所述控制电路单元与所述显示处理单元相连接，用于向所述显示处理单元输出处理与控制的图像/视频数据。 [0012] 进一步的，每一路所述本安供电电路均包括隔离电路和安全栅电路；所述隔离电路的输入端为所述本安供电电路的输入端，且与所述外部供电输入端并联连接，接受外部供电的交流电能输入；所述隔离电路的输出端与所述安全栅电路的输入端相连接，所述安全栅电路的输出端为所述直流稳压输出端，实现对应一路的所述背光源的直流稳压电能输出。 [0013] 具体的，所述隔离电路包括整流桥、变压器、开关芯片和光耦芯片；所述整流桥的两端分别连接所述外部供电输入端和所述变压器的一次侧线圈，所述开关芯片分别连接所述变压器的一次侧线圈和所述光耦芯片；所述变压器的二次侧线圈连接至所述隔离电路的输出端；所述光耦芯片也与所述变压器的一次侧线圈相连接，所述光耦芯片同时通过辅助电路接入所述变压器的二次侧线圈与所述隔离电路的输出端的连线之间。 [0014] 进一步的，所述安全栅电路的输入端一侧为所述本安供电电路的非本安端区域，所述安全栅电路的输出端一侧，即所述直流稳压输出端为所述本安供电电路的本安端区域。 [0015] 具体的，所述安全栅电路包括顺次连接的熔断器、限流电阻、稳压芯片和稳压二极管单元；所述稳压芯片的接地端与输出端共同组成所述直流稳压输出端，所述稳压芯片的接地端与输出端之间并联有所述稳压二极管单元；所述稳压二极管单元包括多个并联设置的稳压二极管组，每个稳压二极管组中包括多个串联连接的稳压二极管。 [0016] 优选的，所述隔离电路和所述安全栅电路中的所有元器件及辅助电路均采用浇封技术进行处理，形成满足浇封型防爆要求的所述本安供电电路。 [0017] 综上所述，由于采用了本技术方案，本发明的有益效果如下： [0018] 本发明通过能量网格化设计，实现本安与非本安的隔离，其中典型电路包括采用光耦隔离的通讯电路，因此实现了能量分散，各个独立模块部分可采用单独的本安电源供电，易于本安实现。这样一来，显示系统中各功能模块内的储能元件等结构在进行本安评定时，可以单独考核或按有保护器件的情况进行考核，避免了为实现本安性能而降低产品稳定性的问题。 [0019] 此外，本发明还额外具备以下优点： [0020] 1、低功耗：低功耗本身是硬件设计追求的一项技术指标，其与本发明中本安电路的限能思想一致。 [0021] 2、稳定性好：由于本安电源采用特殊工艺，自身可抵抗低温、高温和潮湿等恶劣环境，因此延长了显示系统的使用寿命。 [0022] 3、成本低：应用本发明的显示系统，是无需额外增加隔爆外壳的，因此可降低产品的整体成本。 [0023] 4、体积小：正因为无需额外的隔爆外壳，产品不用安装于防爆盒内，减小了最终的产品体积，便于产品的小型化设计与应用。 [0025] 图1为本发明多媒体显示系统的结构示意图； [0026] 图2为本发明中隔离电路的电路连接示例图； [0027] 图3为本发明中安全栅电路的电路连接示例图。 具体实施方式[0028] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以按各种不同的配置来布置和设计。 [0029] 因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。 [0030] 实施例 [0031] 一种加氢机用防爆多媒体显示系统，图1示出了该系统的整体结构关系，系统主要包括控制主板、显示屏和防爆电源。其中，控制主板与显示屏相连接，用于对显示屏的图像/视频数据进行输出处理与控制；显示屏包括为图像/数据显示提供硬件支持的背光板，背光板以网格状形式均匀分割为多路独立的背光源；防爆电源包括一个外部供电输入端，以及由外部供电输入端引出的多路独立的本安供电电路，其中一路本安供电电路连接控制主板，其余多路本安供电电路分别连接对应一路的背光源。 [0032] 上述系统结构关系中，主要采用了能量网格化的设计原理，将大功率显示系统进行能量分区，形成各自独立的能量模块，各个模块采用单独的本安供电电路作为电源，实现供电过程，由此也就实现了显示系统的本安化防爆设计，使多媒体显示系统应用于加氢机成为了可能。对于多媒体显示系统，其从本安电路角度来看，属于复杂电路，实现防爆性能要求的难度较大；本实施例充分利用了可靠间距、可靠电阻和可靠隔离元件等结构，将各功能电路进行能量分区，形成独立能量模块，从而实现了各模块之间电能信号传输的同时，也实现了能量隔离与限制。 [0033] 以下为本实施例中系统各组成部分的详细介绍。 [0034] 首先，在本安供电电路中，其输入端以并联方式连接至防爆电源的外部供电输入端，外部供电的交流电能通过外部供电输入端分别输入至多路独立的本安供电电路中；本实施例采用AC 220V交流供电作为防爆电源的外部电能输入。 [0035] 如图1所示，防爆电源还包括多个直流稳压输出端，图1示出了5个，但实际数量由对背光板中背光源的分割数量而定，并在分割数量基础上增加控制主板所需的直流稳压输出端数量。每个直流稳压输出端对应作为一路本安供电电路的输出端，每个直流稳压输出端分别连接对应一路的背光源。 [0036] 本实施例中，本安供电电路的主要功能为将外部输入的AC 220V交流电能转换为多路独立的直流稳压电能，并将直流稳压电能分别输出至对应一路的背光源和控制主板中；通过这一设计原理，电源分别供电后，即可形成能量分割后相对独立的能量单元，实现整个系统的本安化设计。 [0037] 本实施例中，如图1所示，显示屏还包括显示处理单元，显示处理单元分别与控制主板以及多路独立的背光源相连接；显示处理单元用于接受控制主板输出处理与控制的图像/视频数据，驱动对应的背光源，显示出图像/视频画面。 [0038] 作为本实施例的优选，背光源均采用恒压型LED背光源，这是由于传统多媒体显示系统中，显示屏的背光源需连接升压电路，升压使得防爆要求难以实现，因此采用恒压型LED背光源，将其恒压供电进行网格化设计，顺利实现防爆要求。恒压型LED背光源接受对应独立通路的本安供电电路输出的稳压直流电，共同点亮背光板，使显示屏显示出图像/视频画面。 [0039] 本实施例中，如图1所示，控制主板包括相连的本安处理单元和控制电路单元；本安处理单元与本安供电电路的输出端相连接，用于接受由本安供电电路进行本安处理后的稳压直流电能输入；控制电路单元与显示处理单元相连接，用于向显示处理单元输出处理与控制的图像/视频数据。 [0040] 以下为本实施例中防爆电源的多路本安供电电路的具体结构介绍。 [0041] 每一路本安供电电路具有相同的结构与连接关系，各路分别独立，完成各自的供电功能。如图1所示，每一路本安供电电路均包括隔离电路和安全栅电路。隔离电路的输入端为本安供电电路的输入端，且与外部供电输入端并联连接，接受外部供电的交流电能输入；隔离电路的输出端与安全栅电路的输入端相连接，安全栅电路的输出端为直流稳压输出端，实现对应一路的背光源的直流稳压电能输出。 [0042] 本实施例中，图2给出了一种隔离电路的电路连接结构示例，可参照图2进行电路的连接；其中主要包括整流桥、变压器、开关芯片和光耦芯片。开关芯片的型号为OB2232，连接应用了其7个引脚；光耦芯片的型号为PC817，共4个引脚均需连接应用。 [0043] 本实施例给出的这一隔离电路示例的主要连接关系为：整流桥的两端分别连接外部供电输入端和变压器的一次侧线圈，开关芯片分别连接变压器的一次侧线圈和光耦芯片；变压器的二次侧线圈连接至隔离电路的输出端；光耦芯片也与变压器的一次侧线圈相连接，光耦芯片同时通过辅助电路接入变压器的二次侧线圈与隔离电路的输出端的连线之间。 [0044] 上述主要由变压器与光耦相结合的能量隔离方式，使输入电源与后续的显示屏部分隔离，也与其余通路电源相互独立；实际应用时，除采用上述主要元器件外，也可依据实际需求，设计该电路中的各电阻、电容、二极管等辅助元器件的结构连接关系，满足电能的交直变换与隔离传输功能即可。 [0045] 本实施例中，如图3所示，安全栅电路的输入端一侧为本安供电电路的非本安端区域，安全栅电路的输出端一侧，即直流稳压输出端为本安供电电路的本安端区域。 [0046] 安全栅电路包括顺次连接的可靠熔断器、限流电阻(即可靠电阻)、稳压芯片和稳压二极管单元；稳压芯片的型号为LM1117，稳压芯片的接地端与输出端共同组成直流稳压输出端，稳压芯片的接地端与输出端之间并联有稳压二极管单元；稳压二极管单元包括多个并联设置的稳压二极管组，每个稳压二极管组中包括多个串联连接的稳压二极管；限流电阻可采用多个可靠电阻并联后再串接入电路中的方式实现。图3中，共设置了2个并联的稳压二极管组，每个稳压二极管组则有2个串联连接的稳压二极管组成。 [0047] 实际应用中，安全栅电路中选用的元器件也可按需进行调整适配，只需保证安全栅应有的功能即可，这对本领域技术人员来说属于已有技能范围，因此本实施例不再赘述。 [0048] 最后，作为本实施例的优选，隔离电路和安全栅电路中的所有元器件及辅助电路均采用浇封技术进行处理，形成满足浇封型防爆要求的本安供电电路。通过本实施例的能量网格化设计原理，在，满足防爆要求的同时最大限度地实现了功能需求，达到了一体化设计的目的，在智能型防爆电气产品设计方面提出了有效的解决方案。 |
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