Многоканальное устройство согласования коммутационной цепи переменного тока с интегральной микросхемой Советский патент 1987 года по МПК H03K5/00 

низким или высоким уровнем напряжения промьшшенной сети переменного тока, до уровня сит нала необходимого для управления интегральными микросхемами. Цель изобретения - повышение помехозащищенности и расширение функциональных возможностей за счет контроля входных цепей. Устройство содержит блок 1-1 согласования, который содержит генератор 2 импульсов, выпрямитель-ограничитель 3, элемент А гальванической развязки, транзисторный ключ 5, элемент И-НЕ 6, RS-триггер 7,

1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах,выполненных на интегральных микросхемах, для согласования входного сигнала, представленного низким или высоким уровнем напряжения промьщшенной сети переменного тока, до уровня сигнала, необходимого для управления интегральными микросхемами

Цель изобретения - повышение помехозащищенности и расширение функциональных возможностей за счет обеспечения контроля входных цепей.

На чертеже приведена электрическая принципиальная схема устройства.

Многоканальное устройство согласования коммутационной цепи переменного тока с интегральной микросхемой, ;содержит п блоков 1-1,1-2,..,,1-п согласования, каждый из которых содержит генератор 2 импульсов, вход которого соединен с выходом выпрямителя-ограничителя 3, а выход через первый элемент 4 гальванической развязки - с входом первого транзисторного ключа 5 и элемент И-НЕ 6, выход которого соединен с S-входом RS-триг- гера 7, источник 8 питания и входные шины 9-1,...,9-п, а также блок 10 контроля, при этом в каждый блок 1,1, 1.2,...,1-п согласования введены ждущий мультивибратор 11, выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ 6 и R-входом RS-триггера 7, ин- версньй выход которого соединен с первой выходной щиной 12-1 устройства, первый инвертор 13, вход которого

источник 8 питания. Для достижения поставленной цели введены блок 10 контроля, п-1 блоков согласования 1-2,...,1-п, идентичных первому блоку согласования, при этом в каждый блок согласования введены ждущий мультивибратор 11, образованы новые функциональные связи,, Применение устройства в схеме автоматики позволит использовать в качестве входного сигнала на- промьшшенной сети с уровнем логического нуля 0-48 В и исключить сб(1и в работе,, 1 ил.

соединен с выходом транзисторного ключа 5, а выход - с входом ждущего мультивибратора 11 и с вторым входом элемента И-НЕ 6, первый конденсатор

14, включенный между выходом первого ключа 5 и общей шиной источника 8 питания, и п ограничительных резисторов 15-1, 15-2,...,15-п, включенных между входной шиной 9-1,9-2,.,.,9-п соответствующего блока 1-1, 1-2,...,1-п согласования и первым входом выпрямителя-ограничителя 3, второй вход которого соединен с общей шиной источника 8 питания, а блок 10 контроля

выполнен на элементе И 16, каждый из п входов которого соединен с первым входом соответствующего вьшрямителя- ограничителя, шина питания элемента И 16 соединена с выходом выпрямителя-

стабилизатора 17, а выход элемента И 16 через второй элемент 18 гальванической развязки - с входом второго транзисторного ключа 19, выход которого через второй конденсатор 20 соединен с общей шиной источника 8 питания, а через и нвертор 21 - с второй выходной шиной 22 устройства.

Источник 23 входного сигнала может быть связан с входными шинами 9-1, 9-2,.,.,9-п блоков 1-1, 1-2,..,,1-п согласования через контакты 24, шунтированные диодами 25.

Выпрямитель-ограничитель 3 может быть выполнен на последовательно

включенных и встречно направленных первом и втором диоде 26 и 27, при этом катод первого диода 26 является

входом, а его анод - выходом выпрямителя-ограничителя 3.

Генератор 2 импульсов может быть выполнен на однопереходном транзисторе 28, база которого является входом, а эмиттер - первым выходом гене,:а- тора 2 импульсов, вход соединен с первой обкладкой конденсатора,вторая обкладка которого является вторым выходом генератора 2 импульсов и под- ключена через первый резистор к общей шине источника 8 питания, которая подключена через второй резистор к второй базе однопереходного транзистора 28.

Транзисторные ключи 5 и 19 могут быть выполнены на транзисторе 29, база и эмиттер которого являются соответственно первым входом и первым вьсходом ключа, коллектор подсоединен к первому выводу резистора 30, второй вывод которого является вторым входом транзисторного ключа и соединен с по

Импульсы с выхода генератора 2 челожительной щиной источника 8 питания, отрицательная шина которого сое-25 Рез элемент 4 гальванической развязки динена с эмиттером транзистора 29. поступают на транзисторный ключ 5,Элемент гальванической развязки которьй, открываясь каждым импульсом, может быть выполнен на диодной опто- приводит к ступенчатому разряду кон- паре, при этом катод - анод светодио денсатора 14. В результате на конден- да 31 подключены между первым и вто- 30 рым выходами генератора 2 импульсов.

катод - анод фотодиода 32 подключены между первым и вторым входами транзисторного ключа 5..

саторе 14, а следовательно, и на входе инвертора 13 напряжение постоянно снижается, и по достижении им порогового уровня на выходе инвертора 13 появляется логическая единица, кото- Выпрямитель-стабилизатор 17 может рая существует до конца отрицательно- быть вьтолнен на последовательно вклю- го полупериода входного сигнала. С ченных переходе анод - катод диода наступлением положительного полупери- 33, резисторе 34 и переходе катод - ода транзистор 29 ключа 5 запирается, анод стабилитрона 35, анод диода 33 является входом, катод стабилитрона 35 - выходом выпрямителя-стабилиза- на выходе инвертора 13 устанавливает- тора 17, а анод стабилизатора 35 сое- ся 0 вследствие чего запускается динен с общей шиной источника 8 пита- ждущий мультивибратор 11, длитель- ния. Элемент 16 совпадения выполнен ность выходного импульса которого пре- на транзисторе 36, коллектор которого 5 вьшает период входного сигнала (режим

конденсатор 14 заряжается до напря- 40 жения, соответствующего 1. При этом

непрерывного запуска). Поэтому до тех пор, пока не будет снят входной сигнал, на выходе ждущего мультивибратора 11 будет присутствовать потенциал 1, который поступает на R-вход RS-триггера 7 и на один из входов элемента И-НЕ 6. С началом второго отрицательного полупериода с выхода инвертора 13 на второй вход элемента И-НЕ 6 также поступает 1, после чего на выходе элемента И-НЕ 6, а следовательно, на S-входе RS-триггера 7 появляется О. На инверсном выходе RS-триггера 7 в этом случае появляетявляется вторым выходом, а первый вывод первого резистора 37 - первым.выходом элемента, второй вывод первого резистора 37 и эмиттер транзистора соединены соответственно с первой и второй шинами питания, второй вывод второго резистора 38 соединен через переход анод - катод первого диода 39 с базой транзистора 36, через последовательно соединенные анод-катод соответстнующего второго диода 40-1, 40-2, . .. ,4()-п и соответствующий резистор 41-1, 41-2,...,41-п - с общей шиной истсчппка 8 питания, катод диода 42-1, 42-2,.,.,42-п соединен с катодом соответствующего второго диода 40-1, 40-2,. .,40-п, аноды которых являются входами элемента И 16.

Устройство работает следующим образом.

. В отрицательный полупериод входного сигнала работают блоки 1-1, 1-2 , , согласования, а в положительный полупериод работает блок 10 кон- троля.

Работа каждого из блоков 1-1,1-2,. ..,1-п согласования происходит следую- щим образом.

Орицательная полуволна входного сигнала выпрямляется выпрямителем- ограничителем 3 и поступает на вход генератора 2 импульсов, который при этом запускается и на протяжении всего отрицательного полупериода входного сигнала генерирует серию импульсов.

Импульсы с выхода генератора 2 че

Рез элемент 4 гальванической развязки поступают на транзисторный ключ 5,саторе 14, а следовательно, и на входе инвертора 13 напряжение постоянно снижается, и по достижении им порогового уровня на выходе инвертора 13 появляется логическая единица, кото- рая существует до конца отрицательно- го полупериода входного сигнала. С наступлением положительного полупери- ода транзистор 29 ключа 5 запирается, на выходе инвертора 13 устанавливает- ся 0 вследствие чего запускается ждущий мультивибратор 11, длитель- ность выходного импульса которого пре- 5 вьшает период входного сигнала (режим

конденсатор 14 заряжается до напря- 0 жения, соответствующего 1. При этом

саторе 14, а следовательно, и на входе инвертора 13 напряжение постоянно снижается, и по достижении им порогового уровня на выходе инвертора 13 появляется логическая единица, кото- рая существует до конца отрицательно- го полупериода входного сигнала. С наступлением положительного полупери- ода транзистор 29 ключа 5 запирается, на выходе инвертора 13 устанавливает- ся 0 вследствие чего запускается ждущий мультивибратор 11, длитель- ность выходного импульса которого пре- вьшает период входного сигнала (режим

непрерывного запуска). Поэтому до тех пор, пока не будет снят входной сигнал, на выходе ждущего мультивибратора 11 будет присутствовать потенциал 1, который поступает на R-вход RS-триггера 7 и на один из входов элемента И-НЕ 6. С началом второго отрицательного полупериода с выхода инвертора 13 на второй вход элемента И-НЕ 6 также поступает 1, после чего на выходе элемента И-НЕ 6, а следовательно, на S-входе RS-триггера 7 появляется О. На инверсном выходе RS-триггера 7 в этом случае появляет

5130

ся 1, представляющая собой входной сигнал, преобразованный до уровня напряжения, соответствующего требованиям микросхем.

Кроме того, так как на первый вход элемента И-НЕ 6 1 поступает в конпе первого отрицательного полупериода, а на второй его вход 1 поступает в начале последующего отрицательного полупериода, то между моментом поступления сигнала на вход устройства и появлением его на выходе существует запаздывание, равное периоду входного сигнала, что при промьшшенной частоте 50 Гц составляет 20 мс. Благодаря этому полностью устраняется влияние на выходной сигнал аддитивных помех длительностью менее 20 мс и мультипликативных помех с периодом более 20 мс.

Блок контроля работает следующим образом.

При наличии входного напряжения и исправности входных цепей каналов на входы элемента И 16 с коммутатора 9 через ограничительные резисторы 15-1, 15-2,...,15-п поступают положительные полупериоды напряжения. Выходной сигнал элемента И 16 через элемент 18 гальванической развязки отпирает транзисторный ключ 19, в результате чего конденсатор 20 разряжается. В промежутках между очередными отпираниями ключа 19 происходит заряд кон

денсатора 20, но так как сопротивле- 35 ства,первый инвертор,вход которого сое- ние цепи разряда значительно меньше цепи заряда, то напряжение на конденсаторе 20 не достигает уровня 1. Напряжение на входе инвертора 21 окадинен с выходом транзисторного ключа, а выход - с входом ждущего мультивибратора и с вторым входом элемента И-НЕ, первый конденсатор, включенный между выходом первого транзисторного ключа и общей ишной источника питазывается равным О и на его выходе устанавливается 1 являющаяся сигналом исправности входных цепей.

В случае отключения входного напряжения или неисправности входных цепей хотя бы одного канала сигнал на выходе элемента И 16 отсутствует и транзисторный ключ 19 заперт. В ре зультате на входе инвертора 21 присутствует уровень напряженияг, соответствующий 1, а на его выходе - сигнал, соответствующий являющийся сигналом о неисправности входных цепей или об отсутствии входного напряжения.

Питание элемента И 16 осуществляется через выпрямитель-стабилиза- . тор 17.

Применение устройства в схемах автоматики позволит использовать я

качестве входного сигнала напряжение промышленной сети с уровнем логической единицы 110-220 В, а логического нуля - 0,48 В и исключить сбои в работе, вызываемые, например, дребез

работе технологического оборудования за счет сокращения времени поиска неисправностей в системе управления. Формула изобретения

Многоканальное устройство согласования коммутационной цепи переменного тока с интегральной микросхемой, содержащее в блоке согласования генератор импульсов, вход которого соединен с -выходом выпрямителя-ограничителя, а выход через первый элемент . гальванической развязки - с входом первого транзисторного ключа и элемент И-ИЕ, выход которого соединен с S-входом RS-триггера, источник питания, отличают, е еся тем, что, с целью повышения помехозащищенности и расширения функциональных возможностей за счет обеспечения контроля входных цепей, в него введены п-1 блоков согласования, идентичных первому блоку согласования, и блок контроля, при этом в каждый блок согласования введены ждущий мультивибратор, выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ и с R-входом RS-триггера, инверсный выход которого соединен с первой выходной шиной устрой35 ства,первый инвертор,вход которого сое-

40

динен с выходом транзисторного ключа, а выход - с входом ждущего мультивибратора и с вторым входом элемента И-НЕ, первый конденсатор, включенный между выходом первого транзисторного ключа и общей ишной источника питаенный между входом блока согласова- Е1ИЯ и первым входом выпрямителя-ограничителя, второй вход которого соеинен с общей вшной источника питания, а блок контроля выполнен на элементе И, каждый из п- входов которого соединен с первым входом соответствующего вьтрямителя-ограничителя,шина питания элемента И соединена с выходом выпрямителя-стабилизатора, а выход элемента И через второй элемент гальванической развязки - с входом

второго транзисторного ключа, выход которого через второй конденсатор соединен с общей шиной источника пя- тания, а через второй инвертор - г второй выходной шиной устройства.

Изобретение относится к импульсной технике, может быть использовано в устройствах, выполненных на инте- тральных микросхемах, для согласования входного сигнала, представленного a-t СЛ С ч С 00 о СП сл ю J