CS231283B1

CS231283B1 - Linearized Zero Indicator Optoelectronic Transmitter

Info

Publication number: CS231283B1
Application number: CS832557A
Authority: CS
Inventors: Juraj Oetter; Jozef Fedor
Original assignee: Juraj Oetter; Jozef Fedor
Priority date: 1983-04-09
Filing date: 1983-04-09
Publication date: 1984-10-15
Also published as: CS255783A1

Abstract

Účelom vynálezu je linearizácia převodovek charakteristiky izolačného člena s optronmi bez potřeby výběru vhodných, spárovaných dvojic optrónov a tiež zvýšenie citlivosti pri indikácii nulovej hodnoty vstupného signálu. Tento účel sa dosiahne zapojením dvoch náhodné vybraných dvojíc optronov a to jednej dvojice antiparalelne spojenými žiaričmi na výstup napaíovoprúdoveho prevodnika a druhej dvojice antiparalelně spojenými žiaričmi medzi výstup průdového zosilňovača a vstup linearizačneho průdovo-napálového prevodnika, ktorý má minimálně tri linearizačné potenciometre. Dva nesúhlasné vývody receptorov „prvej dvojice optrónov a dva nesúhlasné (vývody receptorov prvej dvojice optrónov í a dva nesúhlasné vývody receptorov druhej ’ dvojice optrónov sú připojené na vstup ‘ prúdoveho zosilňovača. Zo zvyšných štvroch vývodov receptorov sú dva navzájom súhlasné vývody receptora prvej dvojice optrónov a receptoxa druhej dvojice optrónov připojené na prvý, resp. druhý jednosměrný zdroj. Pre zvýšenie citlivosti indikácie nulovej hodnoty vstupného signálu sa na zvláštny vstup napaíovo-prúdového prevodnika pripája jeden pól antiparalelnýoh diód, ktoré sú zapojené v sérii so snímacím bočníkom.The purpose of the invention is to linearize the transmission characteristics of the insulating member with optocouplers without the need to select suitable paired pairs of optocouplers and also to increase the sensitivity when indicating the zero value of the input signal. This purpose is achieved by connecting two randomly selected pairs of optocouplers, one pair with anti-parallel connected emitters to the output of the power-to-current converter and the other pair of anti-parallel connected emitters between the output of the current amplifier and the input of the linearizing current-input converter, which has at least three linearization potentiometers. Two non-matching terminals of the receptors of the first pair of optrons and two non-matching terminals of the receptors of the first pair of optrons and two non-matching terminals of the receptors of the second pair of optrons are connected to the input of the current amplifier. Of the remaining four terminals of the receptors, two mutually compatible terminals of the receptor of the first pair of optrons and the receptor of the second pair of optrons are connected to the first and second one-way In order to increase the sensitivity of the indication of the zero value of the input signal, one pole of anti-parallel diodes is connected to the special input of the power-current converter, which are connected in series with the sensing shunt.

Description

231 283231 283

Vynález: sa týká 1inearizovanéh©) optoelektronického pre-vodníka s indikáciou nuly, v ktorom sa rieši linearizácia pre-vodovej charakteristiky izolačného člena pre galvanické ©dde-lenie analogových signélov a t© bez potřeby akéhokolvek výbě-ru - párovania optrónov. Vynález rieši tiež dostatočnú citli-vost indikácie nulovéj hodnoty vstupného signáluoThe invention relates to a linearized zero-point optoelectronic transducer in which the linearization of the transducer characteristic of the galvanic isolation isolating member and the analogue transducer is eliminated without the need for any optron pairing. The invention also solves a sufficient sensitivity of the indication of the zero input signal

DoposiaT známe optoelektronické převodníky pracujú a vy-lúčením nelinearity prevodovej charakteristiky samotného op-trónu na základe výběru vhodnéj dvojice optrónov a vhodnéhozapojenia spárovanéj dvojice, pri ktorom sa kompenzujú neline-arity. Při týchto prevodníkoch je potřebné nastavovat kl’udovépracovné body v/ oblasti najmenších nelinearít, čím sa riešiaj přenos signálov obidvoch polarit. Výhodou je sice potřebaiba dvoch optrónov, ale závažným nedostatkem je nevyhnutnostpárovania optronov a tiež nastavovania a udržiavania kTudo-vých pracovných bodov. Nie je přitom možné využit dostatečnéširokú oblast nelineárněj prevodovej charakteristiky optronu.Příslušné napájacie napátia musia byť stabilizované, inak sil-né ovplyvňu já linearitu prevodovej charakteristiky optoelektro-nického prevodníka. Bažným nedostatkem doterajších optoelektro-nických prevodníkov je tiež nízká citlivost indikácie nulovéjhodnoty vstupného signálu.To date, the known optoelectronic transducers work by eliminating the non-linearity of the op-tronic transmission characteristic itself by selecting the appropriate optron pair and by matching the paired pair to compensate for non-linearity. With these converters, it is necessary to set the working points in / the region of the least nonlinearities, thus transmitting the signals of both polarities. The advantage is the need for two optrons, but a serious drawback is the necessity of pairing optrons as well as adjusting and maintaining the working points. It is not possible to use a sufficiently large area of non-linear transmission characteristic of the optron. The respective supply voltages must be stabilized, otherwise I will strongly influence the linearity of the transmission characteristic of the optoelectronic converter. A low-sensitivity indication of the zero-value indication is also a common drawback of the existing optoelectronic transducers.

Vyššie uvedené nedostatky sú odstránené linearizovanýmoptoelektronickým prevodníkom « indikáciou nuly podlá vynále-zu, ktorého podstata je v tom, že dvojice náhodné vybranýchoptrónov s antiparalelne spojenými žiaričmi je připojená na vý-stup napátovo-prúdového prevodníka, druhá dvojica náhodné vy-braných optrónov má antiparalelne spojené žiariče zapojené me-dzi výstup prúdového zosilňovača a vstup linearizačného prúdo-VO-nap&tového prevodníka. Receptory prvej dvojice optrónov ma- 2: 231 283 jú navzájom. spojenédva nesúhlasné vývody a připojené na dvo-jicu nesúhlaených vývodov receptorov druhej dvojice ©ptrenov.Takto vytvořený uzol je připojený na vstup prúdového zosilňo-vača. ZVyšné dva, navzájem nesúhlasné vývody receptorov prvejdvojice optřónov, sú přepojené do dvoch uzlov, avšak a každé-mu z nich zodpovedajúcim jedným súhlasným vývodom a dvoch do-posial zvyšných, navzájom nesúhlasných vývodov receptorov dru-hej dvojice optřónov. Takto vytvořený jeden uzol s navzájomsúhlasným vývodom receptora z prvej a druhej dvojice optronovje připojený na prvý jednosměrný zdroj a druhý uzol, ktorý mávoči prvému uzlu nesúhlasné vývody receptorov, je připojenýna druhý jednosměrný zdroj. Podstata vynálezu je tiež v tom,že linearizačný prúdovonapáťový převodník s analogovým výstu-pom má minimálně tri linearizačné potenciometre. Nakoniec pod-stata vynálezu spočívá ešte v tom, že napát?ovo-prúdový převod-ník má zvláštny vstup pře zvýšenie citlivosti nuly, na ktorýje připojený jeden pol antiparalelných diod. Tým že v linearizovanom optoelektronickom převodníku s in-dikáciou nuly podl’a vynálezu nie sú potřebné párované optrony,je realizácia prevodníka značné hospodárnéjšiao Vynálezemsa dosahuje nielen vyšší účinok, ale aj nový účinok, pretožepřevodník možno realizovať aj vtedy, keď hie je k dispozíciidostatočné množstvo optřónov, z ktorých by bol o možné vybrat?optrony s predpísánou toleranciou převodových charakteristik. V linearizovanom optoelektronickom převodníku s indikáciou nu-ly podlá vynálezu netřeba nastavovat? kludové pracovně body op-trónov a nie sú potřebné stabilizované hodnoty napátí. Převod-ník mdže pracovat s velkými toleranciami napatí napájecíchzdrojov. Hastavenie prevodníka sa prevedie v/ potrebnom počtebodov postupné za sebou, bez potřeby opakovaného spatného do-stavovaní©· Minimálny počet nastavovacích bodov je tri. Vyššíúčinok vynálezu je aj v tom, že sa umožňuje linearizácia pře-vodové j charakteristiky v celom rozsahu přípustného zat?aženiaoptrónu, čím sa dá podstatné zvýšit? odstup užitečných signá-lov voči poruchám. Zvýšenie citlivosti pri indikácii nulovejhodnoty signálu s použitím antiparalelných diod sa uplatňujeiba pri velmi malých relativných hodnotách vstupného signálua pri váčších hodnotách signálov sa dá pomocou linearizačnýchpotenciometrov úplné vylúčiť. 3 231 283 Příklad převedeni© lineařizovaného optoelektronickéhoprevodníka s indikáciou nuly pódia vynálezu je vysvětlený pó-dia připojeného obrázkuoThe above-mentioned drawbacks are eliminated by the linearized zero-electron transducer of the invention, which is characterized in that a pair of randomly selected antiparallel-coupled emitters is connected to the output of the current-current converter, the other pair of random optocouplers has an antiparallel connection the emitters connected between the output of the current amplifier and the input of the linearization current-VO-voltage & ampere converter. The receptors of the first pair of optrons have 2: 231 283 each other. The junction is connected to the current amplifier input. The two superior mutually opposed first-opton pair receptors are coupled to two nodes, but each of them with the corresponding one consensus terminal and the two remaining residual, nonconforming second-opton pair receptors. The thus formed one node with the mutually agreed receptor of the first and second optron pair is connected to a first unidirectional source, and a second unidirectional source is connected to the second node that opposes the first node of the receptors. The principle of the invention is also that the analogue voltage linear current converter has at least three linearization potentiometers. Finally, the essence of the invention is that the voltage-current transducer has a special input for increasing the zero sensitivity to which one half of the antiparallel diodes is connected. Thus, in the linearized optoelectronic transducer with zero indication according to the invention, paired optocouplers are not required, the implementation of the transducer is considerably more economical The invention achieves not only a higher effect but also a new effect, although the transducer can also be realized when there is a sufficient number of optons from which it would be possible to select optocouplers with a prescribed tolerance for the transmission characteristics. In the linearized optoelectronic transducer with the zero indication according to the invention, there is no need to adjust? op-tron points and stabilized voltage values are not required. The gearbox can work with large power supply voltage tolerances. The transducer will be set in the required number of consecutive steps without the need for repeated misalignment. © · The minimum number of set points is three. It is also a greater advantage of the invention that linearization of the transient characteristic is possible over the full range of permissible load of the proton, which can be substantially increased? disturbance of useful signaling against faults. The increase in sensitivity in the indication of zero signal using antiparallel diodes can be avoided with very low relative input signal values and higher signal values by means of linearization potentiometers. No. 3,231,283 An example of converting a zero-aligned optoelectronic transducer to the present invention is explained by the attached figure.

Snímací bočník 1 je připojený na vstup napSťovo-prlidové-ho prevodníka J, na ktorého vstup £ pre zvýšenie citlivostinuly je připojený jeden pól antiparalelných diod 2, kterýchdruhý pól je spojený so snímacím bočníkom 1. Na výstup napáťo-vo-prúdového prevodníka J je připojený optoelektronický oddě-lovač £>, ktorý obsahuje prvú dvojicu optrónov 6, 2» resp· dru-hů dvojicu optrónov S, £·♦ Prvá dvojice optrónov <5, 2 antipa-ralelne spojené svietivé diody a připojené na výstup napáťovo--prúdového prevodníka J. Druhá dvojica optrónov 8, % svie-tivé diody antiparalelne spojené a připojené medzi výstup, prú-dového zosilňovača 10 a vstup linearizačného prúdovo-napáťové-ho prevodníka 13· Kolektor fototranzistora optrónu J je spoje-ný s emitorom fototranzistora optrónu 6_ a tento uzol je spoje-ný s druhým uzlom, ktorý vznikne vzájomným spojením emitorafototranzistora v optróne 2 ® kolektore fototranzistora v op-tróne 8Γ. Výsledný uzol je připojený na vstup prúdového zosil-ňovača 10« Emitor fototranzistora v optróne je spojený s e-mitorom fototranzistora optronu 8 a je připojený na prvý jed-nosměrný zdroj 11. Kolektor fototranzistora v optróne 6 jé spo-jený s kolektorom fototranzistora v optróne 2 ® je připojenýna druhý jednosměrný zdroj 12· Súňasťou linearizačného prúdo-vo-napáťového prevodníka 13 sú minimálně tri linearizačné po-tenciometre 14· Linearizačný prúdovo-napáťový převodník 13 máanalogový výstup lg s vonkajáím analogovým výstupom 16 připo-jený súčasne na vstup nulovéj logiky 17 s vonkajšími logický-mi výstupmi 18’·The sensing shunt 1 is connected to the input of a voltage-to-voltage transducer J to which one pole of the antiparallel diodes 2, the second pole is connected to the sensing shunt 1, is connected to the sensitivity input port ε. an optoelectronic separator 6 which comprises a first pair of opto-couplers 6, 2, or a pair of opto-couplers S, £ ·, a first pair of opto-couplers 5, 2 antiparallelly connected luminous diodes and connected to a voltage-current converter output J. A second pair of optocouplers 8% of a light-emitting diode connected in parallel and connected between the output, the current amplifier 10 and the input of the linearization current-voltage converter 13 · The phototransistor collector of the optocoupler J is connected to the emitter of the phototransistor of the optocoupler 6 and this the node is connected to the second node, which is created by the mutual connection of the emitter phototransistor in the optotransmitter 2 ® of the phototransistor collector op-throne 8Γ. The resulting node is connected to the current amplifier input 10 " The phototransistor emitter in the optocoupler is connected to the phototransistor emitter 8 of the optocoupler and is connected to a first single-source source 11. The phototransistor collector in the optocoupler 6 is connected to the phototransistor collector in the optocoupler 2 is a second unidirectional source 12 connected. At least three linearization potentiometers 14 are part of the linearization current-voltage transducer 13. The linearization current-voltage converter 13 has an analogue output 1g with an external analog output 16 connected simultaneously to the input of zero logic 17 with 18 'external logic outputs

Napáťový signál přivedený zo snímacieho bočníka.l navstup napáťovo-prúdového prevodníka J ®® premení na úmernúhodnotu prúduo Jeho směr na výstupe napáťovo-prúdového prevod-níka J je daný polaritou vstupného napáťového signálu. Prddpříslušného směru sa uzavrie cez jednu zo svietivých diod pr-ve j dvojice optronov 6, 2· Příslušný vybudený optron dodázo svojho fototranzistora kladný alebo záporný prúd na vstupprúdového zosilňovača 10. Tento ho pri veTkom prúdovom zosil-není - primitivné vysvětlované - zosilní natoTko, že jeho vý-stupným prúdom kladného alebo záporného směru vybudený jeden 4 231 283 v, druhej dvojice optrónov 8, £ ® fototranzistora dodá na vstupprúdového zosilftovača 10 prúd temer rovnakej hodnoty, ale opač-ného směru, než z fototranzistora optronu vybudeného v prvejdvojici optrónov 6, 2· Alf by holi převodové charakteristikydvojice vybudených optronov rovnaké, potom budú rovnaké aj prú-dy svietivých diod obidvoch vybudených optronov· Pretože prúdsvietivej diody vybudeného optronu z druhej dvojice optrónov8, £ preteká tiež cez vstup linearizačného prúdovo-napěťovéhoprevodníka 13« stačilo by v uvedenom případe zhody převodovýchcharakteristik použit prúdovo-napětový převodník 13 reciprokývoči napěfovo-prúdovému převodníku Bez akejkolvek dalšejlinearizácie by bol napěťový signál na vonkajšom analogovomvýstupe 16 lineárně závislý od vstupného napěťového signáluna snímacom bočníku 1. Ak převodové charakteristiky dvojice vy-budených optrónov nie sú rovnaké, potom pomocou linearizačnýchpotenciometrov 14 možno dosiahnuť ich postupným nastavenímpresnú zhodu v želanom počte bodov kladnéj, aj zápornéj vetvyprevodovej charakteristiky prevodníka, snímanej ako závislostnapětia na vonkajšom analogovom výstupe 16 od napětia na sní-macom bočníku 1. Potřebný počet nastavovaných bodov a teda ajpočet linearizačných potenciometrov 14« je závislý od monotón-nosti, miery nelinearity a maximálnej odchýlky převodovýchcharakteristik príslušnej vybudenej dvojice optronov a tiežod vlastností použitého linearizačného prúdovo-napěťového pre-vodníka 13« Bažné sa vystačí s minimálnym počtom troch linea-rizačných potenciometrov 14·The voltage signal supplied from the sensing shunt. 1 the voltage-to-current converter input J ® ® converts to a current value. Its direction at the output voltage-current converter J is determined by the polarity of the input voltage signal. The corresponding optron 6, 2 is closed through one of the luminous diodes. The associated optron adds a positive or negative current to its phototransistor at the input of the current amplifier 10. This is amplified by a high current amplifier - not primitive - so that by its output positive or negative current, one 4 231 283 v, second pair of optocouplers 8, 8 of the phototransistor supplies a current of almost the same value to the input of the current amplifier 10, but in the opposite direction to the phototransistor of the optocoupler excited in the first double optron 6, 2 · Alf would be the same as the transmission characteristics of the twisted-pair optocouplers, then the currents of the luminous diodes of the two opto-couplers will be the same · Since the current-emitting opto-coupler diode of the second pair of optrons8, á also flows through the input of the linearization current-voltage converter 13 « zhody p The current signal voltage-to-voltage transducer 13 is applied to the voltage-to-current converter Without any further linearization, the voltage signal at the external analog output 16 would be linearly dependent on the input voltage signal of the shunt sensor 1. If the gear characteristics of the pair of optrons are not the same, then the linearization potentiometers 14 may be used to achieve them by gradually adjusting the exact match in the desired number of positive and negative points in the transmission characteristic of the transducer sensed as the voltage dependence on the external analog output 16 from the voltage at the shunt sensor 1. The required number of setpoints and thus the number of linearization potentiometers 14 «is dependent on the monotone. of non-linearity and the maximum deviation of the transfer characteristics of the respective built-up pair of optrons and also of the properties of the applied linearization current-voltage pr e-vodka 13 «With the minimum number of three lineage potentiometers 14 it is sufficient •

Pri malých hodnotách signálu na snímacom bočníku 1, tedav blízkosti praktickej nuly, je na antiparalelných diodách 2ešte dostatočné napětie, ktoré sa privádza ně vstup £ Pre zvý-šenie citlivosti nuly. Ί; blízkosti nuly sa však uplatňuje ibataká část napětia z antiparalelných diod 2, ktoré je potřebnána získanie dostatočné velkého signálu na analogovom výstupe15, při ktorom nulová logika 17 vyhodnocuje na vonkajších lo-gických výstupoch 18 danú hodnotu signálu ako nenulovúe Privěčších hodnotách signálu na snímacom bočníku 1 ea příslušnáčást signálu zo vstupu 4 Pre zvýšenie citlivosti nuly v podsta-tě neuplatní, ba dokonce je možné ju eliminovat pri linearizá-cii prevodníka pomocou linearizačných potenciometrov 14*At low signal values on the sensor shunt 1, near the practical zero, there is a sufficient voltage on the antiparallel diodes that is supplied to input 0 to increase the sensitivity of zero. Ί; however, near zero, some portion of the voltage from the antiparallel diodes 2 is required to obtain a large enough signal at the analog output15, in which the zero logic 17 evaluates a given signal value at the external logic outputs 18 as a nonzero higher signal value at the shunt sensor 1a the respective part of the input 4 signal does not apply to increase the zero sensitivity, and it can even be eliminated by linearizing the transducer with 14 * linearization potentiometers

Claims

5 P S EDME T I I Ϊ I · Ϊ Z ϋ 231 Linearized optoelectronic converter with nu indication

The second pair of optocouplers (8, 9) have antiparallelly connected emitters connected between the output of the current amplifier (10) and the coaxially connected radiator connected to the output of the voltage-current converter (3). a linearized current-voltage input transformer (13) having at least three linearizing potentiometers (14) and an analog output (15), as well as an external analog output (16), which is connected to the input of zero logic (1T), the external logic outputs (18), wherein the two mutually opposed terminals of the receptors of the first optron pair (6, 7i) are connected to two mutually opposing terminals of the second optron pair (8 * 9) receptors, and the resulting node is connected to the input of the current amplifier (10), one of the pairs of opposed receptor ducts of the first optron pair (6, 7) is coupled to a consensus duct from the remaining pair of opposed receptor ducts of the second optron pair (8, 9) and connected to the first unidirectional source (11) and the last bivalent, reciprocal terminals the receptor from the first pair of op-trons (6), 7) and the receptor from the second pair of optrons (8, 9),

1 drawing