Переключающее устройство с оптронной развязкой Советский патент 1992 года по МПК H03K17/78 

1

(21)4851803/21

(22)16.07.90

(46) 30.09.92. Бюл. № 36

(71)Краматорский научно-исследовательский и проектно-технологический институт машиностроения

(72)Ю.Д.Нетеса и В.П.Григоренко (56) Авторское свидетельство СССР № 1471303,кл. Н 03 К 17/78, 1987.

Модуль ввода дискретных сигналов постоянного тока. ГСП МикроДАТ МС 34.08, ГШ3.094.204ЭЗ.

(54) ПЕРЕКЛЮЧАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО С ОПТРОННОЙ РАЗВЯЗКОЙ

(57) Изобретение используется при электронной коммутации с обеспечением заданного порога перед коммутацией с электрооптической развязкой, а именно во входных цепях электронных устройств управления, например программируемых контролеров, в условиях воздействия мощных электромагнитных помех. Переключающее устройство содержит пороговое устройство 3, оптрон 4, диоды 1, 2, 9, 11, 13, транзисторы 6, 10, резисторы 7, 8, 14. Подключение цепочки из транзисторов и связанных с ними элементов позволяет повысить помехоустойчивость и надежность работы устройства,1 ил.

Изобретение относится к электронным схемам общего назначения, а именно электронной коммутации с обеспечением заданного порога перед коммутацией с использованием электрооптических приборов, и может быть использовано во входных цепях электронных устройств управления, например, программирующих контролеров, в условиях врздействия мощных электромагнитных помех,

Известно устройство с оптронной развязкой (а.с. № 1471303, кл. Н 03 К 17/78), которое содержит три резистора, источник тока, транзисторный оптрон и диодный тиристор. Данное устройство обладает хорошей помехозащищенностью из-за наличия токового порога и гистерезиса. Однако это устройство рассчитано на конкретное номинальное входное напряжение. При изменении напряжения питания необходимо менять входной резистор 1 и диодный тиристор 7. При случайном попадании на вход

СП

с

напряжения, в несколько раз превышающего номинальное, устройство выходит из строя.

Частично исключить указанные недостатки позволяет входная схема с оптронной развязкой (модуль ввода дискретных сигналов постоянного тока ГСП МикроДАТ МС 34.08.; ГШ 3.094.204 ЭЗ), содержащая входной и развязывающий диоды, пороговое устройство, оптрон и участок электрической цепи на базе тиристоров.

Приведенная схема осуществляет защиту порогового устройства от перенапряжения. Однако защиту от перенапряжений осуществляют закорачиванием входного сигнала с помощью тиристоров через входной и развязывающий диоды на общую шину через предохранитель, что приводит к большим броскам тока и срабатыванию плавного предохранителя, а также к перегрузке полупроводниковых элементов, что может привести к выводу их из строя.

VI о ел

00 00

VI

Вторым недостатком приведенной схемы является необходимость замены элементов порогового устройства (в данном случае стабилитрона и резисторов) при переходе на другое напряжение питания.

Исключить перечисленные выше недостатки позволяет предложенная входная схема с оптронной развязкой.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей схемы при одновременном повышении надежности.

Цель достигается тем, что во входную релейную схему с оптронной развязкой, содержащую входную шину, подключенную к аноду первого диода, катод которого соединен с анодом второго диода и первым входом порогового устройства, первый и второй выходы которого соединены со све- тодиодом оптрона, введен участок электрической цепи, содержащий транзисторы, один из которых подключен эмиттером к общей шине, к которой подключены первый и второй резисторы, коллектор упомянутого транзистора соединен с вторым входом порогового устройства и через первый дополнительный диод - с эмиттером второго транзистора, база которого соединена с анодом второго дополнительного диода, катод которого подключен к точке соединения второго резистора и анода стабилитрона, катод которого соединен с катодами третьего дополнительного и второго имеющегося диодов, анод третьего дополнительного диода соединен с шиной питания, при этом коллектор второго транзистора соединен с точкой соединения базы первого транзистора и второго вывода первого резистора, причем первый вывод третьего резистора подключен к шине питания, а его второй вывод - к точке соединения анода первого дополнительного диода и эмиттера второго транзистора.

Изобретение отличается от известного, взятого за прототип, наличием дополнительного участка электрической цепи, следовательно, оно соответствует критерию изобретения новизна.

Сопоставительный анализ предложенного технического решения с известными показал, что каждый элемент введенного участка электрической цепи широко известен, однако в совокупности с остальными существенными признаками они обеспечивают такой неочевидный положительный эффект, как расширение функциональных возможностей при одновременном повышении надежности. Следовательно, заявляемое решение соответствует критерию изобретения существенные отличия.

Сущность технического решения поясняется чертежом, на котором приведена схема устройства.

Входная релейная схема с оптронной развязкой содержит входную шину, подключенную к аноду первого диода 1, катод которого соединен с анодом второго диода 2 и первым входом порогового устройства 3, первый и второй выводы которого соедине0 ны со светодиодом оптрона 4, участок 5 электрической цепи, первый транзистор 6 которого подключен эмиттером к общей шине, к которой также подключены первый 7 и второй 8 резисторы, коллектор первого

5 транзистора 6 соединен с вторым входом порогового устройства 3 и через третий диод 9 - с эмиттером второго транзистора 10, база которого соединена с анодом четвертого диода 11, катод которого подключен к

0 точке соединения второго резистора 8 и анода стабилитрона 12, катод которого соединен с катодами пятого 13 и второго 2 диодов, анод пятого диода 13 соединен с шиной питания, при этом коллектор второго

5 транзистора 10 соединен с точкой соединения базы первого транзистора 6 и вторым выводом первого резистора 7, причем первый вывод третьего резистора 14 соединен с шиной питания, а его второй вывод - с

0 точкой соединения анода третьего диода и эмиттера второго транзистора 10. На чертеже приведен пример внешних соединений (пунктиром) источников питания Uni, Un2 и источников входных сигналов А.

5 Схема работает следующим образом.

При подключении схемы к источнику питания Uni ток протекает по цепи: диод 13, стабилитрон 12, резистор 8, а также по цепи: резистор 14, эмиттер-база транзистора 10,

0 диод 11, резистор 8, что вызывает ток по цепи: резистор 14, эмиттер-коллектор транзистора 10, база-эмиттер транзистора 6, а также резистор 14, диод 9, коллектор-эмиттер транзистора 6. При этом падение напря5 жения на переходе коллектор-эмиттер транзистора 6 примерно равно падению напряжения на резисторе 8. Следовательно, при наличии входного напряжения (включен выключатель А) напряжение на А, диоде 1, и

0 пороговом устройстве 3 равно примерно падению напряжения на диоде 13 и стабилитроне 12 относительно положительной шины питания +Un. Напряжение стабилизации стабилитрона 12 выбирается из условия ми5 нимального напряжения питания Up. При этом транзистор 6 практически открыт полностью. При питании схемы напряжением, превышающим напряжение стабилитрона 12, транзистор прикрывается и на нем выделяется разность напряжений питания

Unl и напряжения стабилитрона 12. Это позволяет использовать один стандартный модуль сходных дискретных сигналов на различные напряжения питания Uni без изменений. Ограничением питающего напря- жения является выбор оптимальных значений уровня логической единицы и логического нуля.

В случае случайного попадания на входную шину схемы напряжения, превышаю- щего напряжение питания Uni схемы, например, 1)п2 (110), что случается довольно часто при наладке системы управления сложной машины, транзистор 6 закрывается полностью уже при входном нэп ряже- нии, равном сумме питающего напряжения Uni и напряжения стабилитрона 12. Входное напряжение через диоды 1 и 2 и стабилитрон 12 выделяется на резисторе 8, при этом при достижении напряжением на ре- зисторе 8 напряжения питания Uni транзистор 10, диод 11 и диод 9. а также перед ними диод 13 закрываются, а следовательно, закрывается высоковольтный транзистор 6. Следовательно, осуществляется защита входной схемы от перенапряжений.

Широкий диапазон питающих, а следовательно, и входных напряжений позволяет уменьшить номенклатуру изготовляемых устройств ввода дискретных сигналов по- стоянного тока, при этом повышается надежность их работы. Приведенная схема одновременно защищает входное устройство от случайных перенапряжений, что

I

уменьшает материальные затраты и время при наладке устройств управления сложных машин.

Формула изобретения Переключающее устройство с оптрон- ной развязкой, содержащее входную шину, подключенную к аноду первого диода, катод которого соединен с анодом второго диода и первым входом порогового устройства, первый и второй выходы которого соединены со светодиодом оптрона, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, введены два транзистора, один из которых подключен эмиттером к общей шине, к которой подключены первый и второй резисторы, коллектор первого транзистора соединен с вторым входом порогового устройства и через первый дополнительный диод с эмиттером второго транзистора, база которого соединена с анодом второго дополнительного диода, катод которого подключен к точке соединения второго резистора и анода стабилитрона, катод которого соединен с катодом третьего дополнительного и второго диодов, анод третьего дополнительного диода соединен с шиной питания, при этом коллектор второго транзистора соединен с точкой соединения базы первого транзистора и второго вывода первого резистора, причем первый вывод третьего резистора соединен с шиной питания, а второй вывод - с точкой соединения анода первого дополнительного диода и эмиттера второго транзистора.