Оптоэлектронный переключатель Советский патент 1980 года по МПК H03K17/567 H03K17/795 

(54) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ

I

Изобретение относится к импульсной технике, может быть использовано в устройствах формирования и регистрации токовых импульсов в телеграфии.

Известен оптоэлектронный переключатель, содержащий управляемые комму-. тационные элементы с гальванически изолированными вхоаами, оптоэлектронные пары и транзисторные ключи fl .

Состояние этого переключателя в процессе работы определяется величиной тока во входной цепи и изменяется с изменением величины входного тока.

Известен также оптоэлектронный пе- реключа.тель, содержащий первый транзисторный ключ, вход которого соединен с шиной питания через первый фотодиод, оптически связанный с первым светоди- одом, а с общей шиной - через второй фотодиод, оптически связанный со вторым светоциодом, анод которого подключен к шине питания через первый переменный резистор, а катод - к обшей шине через второй переменный резистор.

шунтированный вторым транзисторным ключом, вход которого подключен к выходу элемента задержки 2.

Схема оптоэлектронного переключателя обеспечивает изменение своего состояния при изменении амплитуды токовых посылок, подаваемых во входную цепь.

Недостатком оптоэлектронного переключателя является незащищенность вход«Оной цепи от токовых перегрузок.

При использовании оптоэлеятронного переключателя его входная цепь подключается к линии связи. Поэтому возникновение коротких замыканий линейной наг15рузки, приводящих к токовым перегрузкам линейной цепи, приводит к токовым перегрузкам входной цепи оптоэлектронного переключателя. Это может вывести из строя элементы оптоэ/юктронноГО переключателя или элементы линейной цепи.

Целью изобретения является защита входной цепи от токовых перегрузок.

Это достигается тем, что в оптоэлект ровный пере ключа таль, содержащий первый транзисторный ключ, вход которого соединен с шиной питания через первый фотодиод, оптически связанный с первым светодиодом, а с общей шиной - через второй фотодиод, оптически связанный со вторым светодиодом, анод которого подключен к шине питания через первый переменный резистор, а катод - к общей шине через второй переменный резистор, шунтированный вторым транзисторным ключом, вход которого подключен к выходу элемента задержки, дополнительно введены элемент задержки, транзистор - вый ключ, оптически связанные свето- диод и фотодиод, составно й транзистор, шунтированный дополнительным переменным резистором. Коллектор составного транзистора подключен к катоду первого светодиода, анод которого через допол- нительный фотодиод подключен к базе составного транзистора, дополнительный светодиод включен в прямом направлении между шиной питания и выходом дополнительного транзисторного 1слюча, вход которого через последовательно соединенные дополнительный и основной элементы задержки подключен к выходу первого транзисторного ключа.

На чертеже представлена принципиальная схема оптоэлектронного переключателя.

Оптоэлектронный переключатель содержит первый транзисторный ключ 1, вход которого соединен с шиной 2 питао ния через первый фотодиод 3, оптически связанный с первым светодиодом 4, а с обшей шиной 5 - через второй фотодиод 6, оптически связанный со вторым светодиодом 7, анод которого подключен к шине 2 через первый переменный резистор 8, а катод - к шине 5 через второй переменный резистор 9, шунтированный вторым транзисторным ключом 10, вход которого подключен к выходу основного элемента 11 задержки, составной транзистор 12, шунтированный переменным резистором 13, коллектор составного транзистора 12 подключен к катоду светодиода 4, анод которого подключен к базе составного транзистора 12 через дополнительный фотодиод 14 , оптически связанный с дополнительным светодио- дом 15, включенным в прямом- направлении между шиной 2 и выходом дополнительного транзисторного ключа 16, вход которого через последовательно соединенные дополнительный элемент 1 7

задержки и основной элемент 11 подключен к выходу ключа 1, клеммы 18 и 19 являются входными шинами оптоэлектронного переключателя.

Оптоэлектронный переключатель работает следующим образом.

При отсутствии на входных клеммах 18 и 19 сигнала в цепи светодиода 4 и транзистора 12 ток не протекает, в

результате чего отсутствует ток и в цепи фотодиода 3. При этом ключ 1 закрыт и на его выходе высокий потенциал, который обеспечивает открытое состояние ключей 10 и 16. Открытый ключ 10

пропускает через светод од 7 ток, величина крторого определяется величиной переменного резистора 8 (фотодиод 6 находится в вентильном режиме и определяет порог включения и1юча 1). От-

крытый ключ 16 задает ток через светодиод 15.

При поступлении на шины 18 и 19 сигнала в цепи фотодиода 14, непрерывно облучаемого светодиодом 15, появляется ток, который поступает на вход составного транзистора 12 и обеспечивает его открывание, в результате чего через светодиод 4 начинает протекать ток, практически равный величине вход-

ного тока. Транзистор 12 удерживается в надежно открытом состоянии даже при очень малых входных токах и токах через светодиод 4, так как напряжение, развиваемое на свет.одиоде 4, обеспечивает работу фотодиода 14 в фотодиодном режиме.

Ток. протекающий через светодиод 4, вызывает появление тока в цепи фотодиода 3, однако при этом состояние ключа 1 не изменяется, так как небольшой ток фотодиода 3 полностью ответвляется через фотодиод 6, не поступая на вход ключа 1. По мере роста тока через светодиод 4 будет возрастать

ток и через фотодиод 3. До тех пор, пока ток через фотодиод 3 не превысит максимального тока, который может ответвить фотодиод 6, состояние ключа 1 не изменится.

Ток в цепи светодиода 7, а, соответственно, и через фододиод 6 устанавливается с помощью переменного резистора 8 так по величине, чтобы при отсутствии во входной цепи оптоэлектронного

переключателя токовых перегрузок сое- тояние ключа 1 не изменялось.

При появлении во входной цепи опто- электронного переключателя тока, превышающего максимальную величину рабочего, через светодиоц 4, а, соогвег- ственно, и через фотодиод 3. ток возрас тает настолько, что уже весь ток фотодиода 3 не может быть ответвлен в фотодиод 6. Поэтому часть тока фотодио- да 3 начинает поступать на вход ключа 1, в результате чего ключ 1 открывает ся и на его выходе устанавливается низ кий потенциал. Это приводит к тому, чт через время задержки элемента 11 клю 10 закрывается и исключает шунтирование переменного резистора 9, в результате чего ток через светодиод 7 резко уменьшается до величины, определяемой суммой сопротивлений переменных ре- зисторов 8 и 9. Через промежуток времени, определяемый времени задержки элементов 11 и 17, после открывания ключа 1 закрывается ключ 16 и ток в цепи светодиода 15 прекращается, в результате чего транзистор 12 закрывается. После закрывания транзистора 12 ток во входной цепи оптоэлектронного переключателя и через светодиод 4 умень- шается и определяется величиной переменного резистора 13, и выбирается при настройке таким, чтобы при этом ток фотодиода 3 превышал ток, который может ответвиться через фотодиод 6 и удерживал ключ 1 в открытом состоянии. Кроме того, резистор 13 должен ограничивать ток аварийного режима до значений, исключающих токовую перегрузку входной цепи оптоэлектронного переключателя и элементов линейной цепи. Такое состояние оптоэлектронного переключателя сохраняется до тех пор, пока в линии связи существует аварийная ситуация., После устранения в связи аварийной ситуации ток через светодиод 4 уменьшается до значения, при котором ключ 1 закрывается, и через время, определяемое временем задержки элементов 11 и 17, оптоэлектронный переключатель переходит в исходное состояние, при котором ключи 12 и 10 откры ты, В линейной цепи автоматически восста навливается рабочий ток. Наличие элемента 11 исключает ложное срабатывание оптоэлектронного переключателя от импульсных помех в линейной цепи. Элемент 17 обеспечивает разнесение во времени моментов переключення ключа Ю транзистора 12 и позволяет исключить неустойчивый режим работы переключателя. Таким образом, предлагаемый оптоэлектронный переключателц обеспечивает защиту входной цепи и элементов линии связи от токовых перегрузок в течение всего аварийного периода. После исключения аварийного состояния линейной цепи оптоэлектронный переключатель автоматически переходит в исходное состояние и устанавливает рабочий ток. Формула изобретенияОптоэлектронный переключатель, содержащий первый транзисторный ключ, вход которого соединен с шиной питания через первый фотодиод, оптически связанный с первым светодиодом, а с общей шиной - через второй фотодиод, оптически связанный со вторым свето- диодом, анод которого подключен к шине питания через первый переменный резистор, а катод - к общей шине через второй переменный резистор, шунтированный вторым транзисторным ключом, вход которого подключен к выходу элемента задержки, отличающий- с я тем, что, с целью защитьЕ входной цепи от токовых перегрузок дополнительно введены элемент задержки, транзисторный ключ, оптически связанные светодиод и фотодиод, составной транзистор, шунтированный дополнительным переменным резистором, причем коллектор составного транзистора подключен к кагоцу первого светодиода, анод которого через дополнительный фотодиод подключен к базе составного транзистора, дополнительный светодиод включен в прямом направлении между шиной питания и выходом дополнительного транзисторного ключа, вход которого через последовательно сое- единенные дополнительный и основной элементы задержки подключен к выходу первого транзисторного ключа. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР NO 493О25, кл. Н 03 К 17/56, 26.ОЗ.74. 2.Авторское свидетельство СССР 499669, кл. Н 03 К 17/56, 20.05.74 (прототип). nri 1 Г 7«-Л V-z-Д Т

786003 щ Т