CS238718B1

CS238718B1 - Wiring of the decision input level circuit of the optoelectric separator

Info

Publication number: CS238718B1
Application number: CS824447A
Authority: CS
Inventors: Jiri Gutman
Original assignee: Jiri Gutman
Priority date: 1982-06-16
Filing date: 1982-06-16
Publication date: 1985-12-16
Also published as: CS444782A1

Abstract

Cílem je zjednodušit zapojení obvodu rozhodovací úrovně vstupního proudu optoelektrického oddělovacího členu, odstranit pracné nastavování rozhodovací úrovně vstupního proudu, jež je nahrazeno stanovením velikosti potřebného odporu pouhým výpočtem, vyloučit vliv rozptylu výrobní tolerance parametrů jednotlivých optoelektrických oddělovacích členů. Uvedeného cíle se dosáhne zapojením obvodu rozhodovací úrovně vstupního proudu optoelektrického oddělovacího členu, se vstupními svorkami pro připojení na zdroj proudu modulovaného přenášenou informací a s výstupními svorkami pro připojení na optoelektrický oddělovací člen. Na první vstupní svorku zapojení je připojena jednak přes diodu báze tranzistoru, jednak první výstupní svorka zapojení. Báze tranzistoru je déle připojena přes odpor jednak na druhou vstupní svorku zapojení, jednak na emitor tranzistoru, jehož kolektor je připojen na druhou výstupní svorku zapojení. Vynálezu lze využít v zapojení zpětných vazeb a přenosem nespojitých signálů, například ve zdrojích elektrické energie.The aim is to simplify the circuit connection of the decision level of the input current of the optoelectric isolator, to eliminate the laborious adjustment of the decision level of the input current, which is replaced by determining the size of the necessary resistance by simple calculation, to eliminate the influence of the dispersion of the manufacturing tolerance of the parameters of the individual optoelectric isolators. The stated aim is achieved by connecting the circuit of the decision level of the input current of the optoelectric isolator, with input terminals for connection to the source of current modulated by the transmitted information and with output terminals for connection to the optoelectric isolator. The first input terminal of the circuit is connected via a diode to the base of the transistor, and the first output terminal of the circuit. The base of the transistor is longer connected via a resistor to the second input terminal of the circuit, and to the emitter of the transistor, the collector of which is connected to the second output terminal of the circuit. The invention can be used in the connection of feedbacks and the transmission of discontinuous signals, for example in sources of electrical energy.

Description

Vynález se*týká zapojení obvodu rozhodovací úrovně vstupního proudu optoelektrického oddělovacího členu.The invention relates to a circuit for decoupling the input current of an optoelectric isolator.

Při přenosu číslicových údajů na vzdálenost a v prostředí 8 velkou úrovní.rušení, se pro galvanická oddělení signálů používá optoelektrických oddělovacích členů, Tyto obsahují zdroj záření, např.' světloemitující diodu, a detektor záření, např. fotodiodu nebo fototranzistor. Vlastní přenos spočívá v přeměně proudu, modulovaného přenášenou informací a přiváděného do zdroje záření, na světelný tok a zpět na elektrický proud v detektoru záření. Binární forma přenosu znamená, že logické nule a logické jedničce odpovídají dvě různé nominální hodnoty elektrického proudu. Optoelektrický oddělovací člen je charakterizován tzv. přenosem, což je poměr mezi proudem protékajícím zdrojem záření a proudem vyvoleným v detektoru záření. Tento poměr závisí na emisní schopnosti zdroje záření, na velikosti útlumu světelného toku při průchodu vazebním prostředím a na účinnosti zpětné přeměny světla na elektrický proud v detektoru záření. Tento poměr navíc závisí na čase, nebot emisní schopnosti zdroje záření se s dobou provozu mění. Vzhledem k poměrně širokým výrobním tolerancím parametrů optoelektrických oddělovacích členů se tento přenos musí u každého optoelektrického oddělovacího členu upravovat. Jsou známa zapojeni, jež na výstupu optoelektrického oddělovacího členu upravují proud detektoru záření tak; aby došlo k vykompenzování rozdílnosti přenosu a rozhodovací úroveň mezi proudem odpovídajícím logické nule a logické jedničce ležela mezi nominálními hodnotami vstupního proudu. Nevýhodou těchto zapojení je věak jejich pracné seřizování pro každý optoelektrický oddělovací člen zvláětě.In the transmission of digital data over a distance and in a high-level environment 8, optoelectric isolators are used for galvanic signal isolation. These include a radiation source, e.g. a light emitting diode, and a radiation detector, such as a photodiode or phototransistor. The actual transmission consists in converting the current, modulated by the transmitted information and fed to the radiation source, into luminous flux and back to electric current in the radiation detector. A binary form of transmission means that logic zero and logic one correspond to two different nominal current values. The optoelectric decoupling element is characterized by so-called transmission, which is the ratio between the current flowing through the radiation source and the current generated in the radiation detector. This ratio depends on the emissivity of the radiation source, the amount of luminous flux attenuation as it passes through the coupling environment, and the efficiency of the conversion of light into electric current in the radiation detector. Moreover, this ratio depends on time, since the emission abilities of the radiation source vary with the operating time. Due to the relatively wide manufacturing tolerances of the optoelectric decoupling parameters, this transmission must be adjusted for each optoelectric decoupling member. Connections are known which adjust the current of the radiation detector at the output of the optoelectric separator; to compensate for the transmission difference and the decision level between the current corresponding to logic zero and the logical one was between the nominal values of the input current. The disadvantage of these circuits is that they are laboriously adjusted for each optoelectric separator separately.

Uvedené nevýhody odstraňuje zapojení obvodu rozhodovací úrovně vstupního proudu optoelektrického oddělovacího členu podle vynálezu, jehož podstatou je, že na první vstupní svorku zapojení je připojena jednak přes diodu báze tranzistoru, jednak první výstupní svorka zapojení, báze tranzistoru je dále připojena přes odpor jednak na druhou vstupní svorku zapojení, jednak na emitor tranzistoru, jehož kolektor je připojen na druhou výstupní svorku zapojení.These disadvantages are eliminated by the circuit of the input current decision circuit of the optoelectric isolating element according to the invention, which is based on the fact that the first input terminal is connected via a transistor base diode and the first output terminal is connected. the wiring terminal, on the one hand to the emitter of the transistor whose collector is connected to the other wiring output terminal.

Výhodou zapojení obvodu rozhodovací úrovně vstupního proudu optoelektrického oddělovacího členu podle vynálezu je jeho jednoduchost. Odpadá pracné nastavování rozhodovací úrovně vstupního proudu, nebot velikost odporu pro požadovanou velikost rozhodovací úrovně vstupního proudu se stanoví pouhým výpočtem bez dalšího měření. Rozptyl výrobní tolerance parametrů jednotlivých optoelektrických oddělovacích členů, jakož i vliv změny jejich parametrů stárnutím se vyloučí. Zapojení podle vynálezu dovoluje velmi jednoduché zapojení na zpracování Informace na výstupu optoelektrického oddělovacího členu.An advantage of the circuit of the input current decision level circuit of the optoelectric isolator according to the invention is its simplicity. The laborious setting of the input current decision level is eliminated since the resistance value for the desired input current decision level is determined by calculation without further measurement. A variation in the manufacturing tolerance of the parameters of the individual optoelectric isolators, as well as the effect of changing their parameters by aging, are eliminated. The circuitry of the invention allows for a very simple circuitry for processing the information at the output of the optoelectric isolator.

Příklad zapojení obvodu rozhodovací úrovně vstupního proudu optoelektrického oddělovacího členu je znázorněn na připojeném výkresu, kde obr. 1 značí schéma zapojení pro proudy jedné polarity, obr. 2 schéma zapojení pro proudy obou polarit.An example of a circuit of the input current decision level circuit of an optoelectric isolator is shown in the accompanying drawing, wherein Fig. 1 is a circuit diagram for currents of one polarity; Fig. 2 is a circuit diagram for currents of both polarities.

Na první vstupní svorku JJ. zapojení, pro připojení na neznázorněný zdroj proudu modulovaného přenášenou informací (ebr. 1), je připojena anoda didody £ a první výstupní svorka 011 zapojení. Katoda diody £ je připojena na bázi prvního tranzistoru ££ a přes první odpor R1 jednak na druhou vstupní svorku 12 zapojení, pro připojení na zdroj proudu modulovaného přenášenou informací, jednak ne emitor prvního tranzistoru £1 typu npn, jehož kolektor je připojen na druhou výstupní svorku 012 zapojení. První výstupní svorka 011 zapojení je připojena na první vstup 1 optoelektrického oddělovacího členu OOČ. druhá výstupní svorka 012 zapojení je připojena na druhý vstup 2 optoelektrického oddělovacího členu OOČ. Optoelektrický oddělovací člen OOČ obsahuje světloemilující diodu SD a řototranzistor £T. Anoda světloemitující diody SD tvoří současně první vstup 1 optoelektrického oddělovacího členu OOČ. zatímco její katoda tvoří současně druhý vstup 2 optoelektrického oddělovacího členu OOČ. Kolektor fototranzistoru FT tvoří současně první výstup 01 optoelektrického oddělovacího členu OOČ. kdežto jeho emitor tvoří současně druhý výstup £2 optoelektrického oddělovacího členu OOČ. K prvnímu výstupu £1 optoelektrického oddělovacího členu OOČ je připojena anoda Zenerovy diody ZD. jejíž katoda je připojena na bázi druhého tranzistoru 12 typu pnp. Emitor druhého tranzistoru 12 je připojen na svorku 013 kladného napětí +5 V, kdežto jeho kolektor jednak přes druhý odpor na svorku 015. jednak na vstup invertoru INV. jehož výstup je připojen na výstupní svorku 014. Druhý výstup £3 optoelektrického oddělovacího členu OOČ je připojen na svorku 015. Zapojení je vir Seno pro případ, kdy například logické nula představuje stav, kdy proud neteče a logická jednička, kdy proud teče.To the first input terminal JJ. A wiring anode 6 and a first wiring output terminal 011 are connected to connect to an information source modulated current (not shown) (not shown). The cathode of the diode 6 is connected on the basis of the first transistor 8 and through the first resistor R1 to the second input terminal 12 for connection to the power supply modulated by the transmitted information and not to the emitter of the first npn transistor 61 whose collector is connected to the second output terminal 012 wiring. The first wiring output terminal 011 is connected to the first input 1 of the optoelectric OC splitter. the second wiring output terminal 012 is connected to the second input 2 of the optoelectric OC splitter. The optoelectric isolator OC comprises a light-emitting diode SD and a rototransistor TT. The anode of the light-emitting diodes SD simultaneously constitutes the first input 1 of the optoelectric separator OC. while its cathode simultaneously forms the second inlet 2 of the optoelectric separator OC. The phototransistor FT collector also forms the first output 01 of the optoelectric isolator OOČ. whereas its emitter simultaneously forms the second output 62 of the optoelectric separator OC. An anode of the Zener diode ZD is connected to the first output 61 of the optoelectric isolating member OC. the cathode of which is connected on the basis of a second pnp transistor 12. The emitter of the second transistor 12 is connected to the +5 V positive voltage terminal 013, while its collector is connected via the second resistor to the 015 terminal and to the INV input. the output of which is connected to the output terminal 014. The second output 61 of the optoelectric OC splitter is connected to the terminal 015. The connection is a hay virus, for example, when logic zero represents a state where no current flows and a logical one when current flows.

Zapojení podle obr. 2 obsahuje v podstatě dvě popsaná zapojení obvodu rozhodovací úrovně vstupního proudu optoelektrického oddělovacího členu a je určeno pro případy, kdy logické nule odpovídá proud jedné polarity a logické jedničce proud druhé polarity. Z toho důvodu je použito dvou komplementárních tranzistorů T1 a Tl přičemž diody £ a jakož i světloemitující diody SD a SD' obou optoelektrických oddělovacích členů QOČ a OQč' jsou příslušně orientovány. Odpor R1 je pro obě zapojení společný.The circuit of FIG. 2 comprises essentially the two described circuits of the input current decision level circuit of the optoelectric isolator and is intended for cases where logic zero corresponds to a current of one polarity and a logic one a current of the other polarity. For this reason, two complementary transistors T1 and T1 are used, wherein the diodes 6a and the light-emitting diodes SD and SD 'of the two optoelectric separators Q0C and 0QC' are respectively oriented. Resistor R1 is common to both wiring.

Jako optoelektrického oddělovacího členu lze použít optronu nebo jiného vhodného optoelektrického oddělovacího členu. Jako diody £, případně 3Í lze použít Zenerovy diody, světloemitující diody nebo běžné diody, případně několika do série zapojených diod, a sice tak, aby úbytek napětí na ní byl stejný nebo větší než úbytek napětí na vstupech £, 3» případně 1 * 2’ optoelektrického oddělovacího členu OOČ. případně OOČ *. Rozhodovací úroveň vstupního proudu je stanovena tak, aby ležela mezi nominálními hodnotami proudu pro logickou nulu a logipkou jedničku. Pak je hodnota odporu Rl taková, aby úbytek napětí na něm vzniklý při průtoku proudu hodnoty rozhodovací úrovně byl právě tak veliký jako úbytek napětí na přechodu báze-emitor tranzistoru T1 . případně TI . Vstupní proudy nedosahující hodnoty rozhodovací úrovně, protékají diodou β, případně D' a odporem 3£. Od okamžiku dosažení rozhodovací úrovně vstupního proudu se otevírá tranzistor £1, případně 11 ' a proud převyšující tuto úroveň už protéká světloemitující diodou případně SD' optoelektrického oddělovacího členu OOČ. případně mí. Zde dochází k jeho přeměně na světelný tok a opět na elektrický proud ve fototranzistoru FT. případně FT'. který se dále zpracuje na příklad ve velmi jednoduchém zapojení, připojeném k výstupům 01. £3, případně 0102' optoelektric kého oddělovacího členu OOČ. případně OOČ' podle obr. 1 jako odpovídající logická hodnota. Protože napětí přechodu béze-emitor tranzistorů TI a TI' je dáno fyzikálními principy funkce tranzistoru, má nepatrný rozptyl výrobních tolerancí a je možno pro daný případ považovat za konstantní, lze velikost odporu R1 pro danou velikost rozhodovací úrovně vstupního proudu stanovit pouhým výpočtem.An optocoupler or other suitable optoelectric separator may be used as the optoelectric spacer. Zener diodes, light emitting diodes or conventional diodes, or several diodes connected in series, may be used as diodes 6 or 3 ', so that the voltage drop therein is equal to or greater than the voltage drop at the inputs 3, 3 or 1 * 2. of an optoelectric OC separator. eventually OOC *. The input current decision level is determined to lie between the nominal current values for the logic zero and the logic one. Then, the value of resistor R1 is such that the voltage drop across it at the current level of the decision value is as great as the voltage drop across the base-emitter transition of transistor T1. eventually TI. Input currents not reaching the level of the decision level flow through diode β or D 'and a resistance of £. From the moment of reaching the decision level of the input current, the transistor 61 or 11 'is opened and the current exceeding this level is already flowing through the light-emitting diode or SD' of the optoelectric OC splitter. eventually my. Here it is converted to luminous flux and again to electric current in the FT phototransistor. optionally FT '. which is further processed, for example, in a very simple circuit, connected to the outputs of the optoelectric separator OC. optionally the OC 'of FIG. 1 as the corresponding logical value. Since the base-emitter transition voltage of transistors T1 and T1 'is given by the physical principles of the transistor function, has a slight variation in manufacturing tolerances and can be considered constant in the present case, the resistance R1 for a given magnitude of the input current decision level can be determined.

Je povinností obvodů vysílače proudové smyčky zajistit, aby maximální proud ve smyčce, protékající u přijímače mezi svorkami 11 a £3, byl menší než součet mezního proudu světloemitující diodou SD a proudu odporem Rl. Vzhledem k tomu, že vysílače pro přenos informace proudovou smyčkou mají charakter zdroje proudu, bývá tato podmínka obvykle automaticky splněna.It is the duty of the current loop transmitter circuits to ensure that the maximum current in the loop flowing at the receiver between terminals 11 and 83 is less than the sum of the limiting current of the light-emitting diode SD and the current through the resistor R1. Since current loop transmitters have the character of a current source, this condition is usually automatically met.

Vynálezu lze využít v zapojení zpětných vazeb s přenosem nespojitých signálů, např. ve zdrojích elektrické energie.The invention can be used in the connection of feedbacks with the transmission of discontinuous signals, eg in power sources.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Connection of the optoelectric isolator input current decision level circuit, with input terminals for connection to the information modulated current source, and output terminals for connection to the optoelectric isolation Sien, characterized in that it is connected via diode (D) to the first wiring input terminal (11) D) the base of the transistor (T1, Ti ') and the first wiring output terminal (011), the base of the transistor (Τ ,, Ti') is connected via a resistor (R1) to the other wiring output terminal (12) and a transistor emitter (T1, Ti ') whose collector is connected to a second output terminal (012) of the wiring.