Матричное устройство выдачи команд с оптической развязкой Российский патент 2017 года по МПК H03K17/00 

Матричное устройство выдачи команд с оптической развязкой относится к области автоматики и вычислительной техники.

Известно устройство выдачи команд, содержащее входной регистр и ключевые элементы на базе оптронов [1]. Устройство реализует независимую выдачу команд (коммутацию сигналов), развязанных между собой и от управляющих цепей.

Недостатком известного устройства является то, что выдача команд без предварительной дешифрации обуславливает малую функциональную плотность устройства и сложность масштабирования схемы.

Наиболее близким техническим решением является устройство выдачи команд, содержащее входной регистр, вход которого является цифровым входом устройства, выходы входного регистра с 1 по m соединены со входами первого дешифратора, а с (m+1) по (m+n) - со входами второго дешифратора [2].

Недостатком известного устройства является недостаточная функциональная плотность, что при большом количестве выдаваемых команд приводит к увеличению массогабаритных параметров системы и в конечном итоге к увеличению цены.

Техническим результатом изобретения является повышение функциональной плотности и уменьшение массогабаритных параметров устройства выдачи команд.

Указанный технический результат достигается тем, что в матричное устройство выдачи команд с оптической развязкой, содержащее входной регистр, вход которого является цифровым входом устройства, выходы входного регистра с 1 по m соединены со входами первого дешифратора, а с (m+1) по (m+n) - со входами второго дешифратора, дополнительно введены первое и второе буферные устройства и оптроны со светодиодами и ключами, объединенные в матрицу оптронную, к входам первого буферного устройства подключены 2^m выходов первого дешифратора, а выходы первого буферного устройства в виде горизонтальных коммутируемых шин с положительным потенциалом подключены ко входам светодиодов оптронов, к входам второго буферного устройства подключены 2ⁿ выходов второго дешифратора, а выходы второго буферного устройства в виде вертикальных коммутируемых шин с отрицательным потенциалом подключены к выходам светодиодов оптронов, при этом выходы ключей оптронов являются выходами устройства.

Функциональная схема матричного устройства выдачи команд с оптической развязкой представлена на чертеже.

Матричное устройство выдачи команд с оптической развязкой содержит входной регистр 1 (BP), первый 2 (1Д) и второй 3 (2Д) дешифраторы, первый 4 (1БУ) и второй 5 (2БУ) буферные устройства, оптроны (О₁₁…О_ji), объединенные в матрицу оптронную 6 (МО), при этом каждый из оптронов состоит из светодиода и ключа, например, первый оптрон 7 состоит из светодиода 8 и ключа 9. Вход входного регистра 1 является цифровым входом устройства, выход входного регистра 1 соединен шиной из m проводников с первым дешифратором 2 и шиной из n проводников со вторым дешифратором 3. Выход первого дешифратора 2 подключен ко входу первого буферного устройства 4 шиной с 2^m проводниками, а выход второго дешифратора 3 подключен ко входу второго буферного устройства 5 шиной с 2ⁿ проводниками. Выходы первого буферного устройства 4 в виде горизонтальных коммутируемых шин с положительным потенциалом «+» подключены ко входам светодиодов 8 оптронов, а выходы второго буферного устройства 5 в виде вертикальных коммутируемых шин с отрицательным потенциалом «-» подключены к выходам светодиодов 8 оптронов, при этом выходы ключей 9 оптронов являются выходами устройства.

Матричное устройство выдачи команд с оптической развязкой работает следующим образом.

Управляющая часть схемы состоит из одного (или нескольких) интерфейсного модуля - регистра 1, на вход которого поступает цифровой сигнал А, формирующий m сигналов логического уровня, поступающих на дешифратор 2, и n сигналов логического уровня, поступающих на дешифратор 3. Сигнал управления поступает с первого дешифратора 2 на первое буферное устройство 4, а со второго дешифратора 3 на второе буферное устройство 5. При этом i - количество выходов дешифратора 3, управляющего коммутацией потенциала логического уровня «-» («GND»), j - количество выходов дешифратора 2, управляющего коммутацией потенциала логического уровня «+», в общем случае могут быть задействованы не все выводы блоков 2 и 3, тогда i≤m, a j≤n. Выходы буферных устройств 4 и 5 образуют соответственно строки и столбцы матрицы оптронной 6, на пересечении которых подключаются управляющие выводы оптронов O₁₁…O_ji. Выходы а и b ключей 9 оптронов формируют команды К₁₁…К_ху и являются выходами устройства. Буферные устройства необходимы для обеспечения необходимой для управления мощными оптронами нагрузочной способности сигналов управления, а также для преобразования логических сигналов управления в сигналы, формируемые подключением и отключением к шине «+» для первого дешифратора и подключением и отключением к шине «-» для второго дешифратора.

Рассмотрим выбор конкретного оптрона матрицы на примере столбца Хс и строки Yr.

При коммутации сигнала Yr с выхода первого буферного устройства 4 и сигнала Хс с выхода второго буферного устройства 5 через светодиод оптрона Оух проходит ток, при этом силовой ключ этого оптрона открывается (или закрывается, в зависимости от модели оптрона), что эквивалентно выдаче команды с выхода соответствующего оптрона К_(y-1)j+x. Через светодиоды других оптронов ток при этом не протекает. Таким образом обеспечивается независимое управление всеми оптронами матрицы. Логика управления в целом аналогична логике управления диодной матрицей.

Силовые ключи предлагаемого устройства могут быть объединены как последовательно, так и параллельно, что позволяет при использовании нескольких матриц реализовывать различные схемы резервирования.

Схема позволяет осуществлять выдачу до i×j команд.

Предложенным построением устройства достигается гальваническая развязка коммутируемых сигналов от схемы управления и между собой.

Таким образом, предлагаемое матричное устройство выдачи команд с оптической развязкой обеспечивает повышение функциональной плотности и уменьшение массогабаритных параметров устройства.

Предлагаемое изобретение может быть реализовано на элементах современной автоматики [3].

Источники информации

1. Роман Криночкин, Сергей Барабан. «Быстрое переключение и гальваническая развязка: оптоэлектронные реле ОТ IR». Новости электроники, 2012, №2, статья 8.

2. Фролкин В.Т., Попов Л.Н. «Импульсные и цифровые устройства: учебное пособие для вузов». Радио и связь, 1992, с. 166.

3. Протон. «Каталог. Оптроны и твердотельные реле». г. Орел, 2014.

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники. Технический результат - повышение функциональной плотности и уменьшение массогабаритных параметров устройства выдачи команд. В устройстве осуществляется гальваническая развязка коммутируемых сигналов от схемы управления и между собой, а также уменьшение количества адресов в системе, за счет введения дополнительной дешифрации. Устройство содержит регистр, первый и второй дешифраторы, первое и второе буферные устройства и матрицу, построенную из оптронов, каждый из которых содержит светодиод и ключ. 1 ил.

Матричное устройство выдачи команд с оптической развязкой, содержащее входной регистр, вход которого является цифровым входом устройства, выходы входного регистра с 1 по m соединены со входами первого дешифратора, а с (m+1) по (m+n) - со входами второго дешифратора, отличающееся тем, что в него введены первое и второе буферные устройства и оптроны со светодиодами и ключами, объединенные в матрицу оптронную, к входам первого буферного устройства подключены 2^m выходов первого дешифратора, а выходы первого буферного устройства в виде горизонтальных коммутируемых шин с положительным потенциалом подключены ко входам светодиодов оптронов, к входам второго буферного устройства подключены 2ⁿ выходов второго дешифратора, а выходы второго буферного устройства в виде вертикальных коммутируемых шин с отрицательным потенциалом подключены к выходам светодиодов оптронов, при этом выходы ключей оптронов являются выходами устройства.