CS254276B1

CS254276B1 - Safe lowpass filter connection

Info

Publication number: CS254276B1
Application number: CS849308A
Authority: CS
Inventors: Ivan Konecny
Original assignee: Ivan Konecny
Priority date: 1984-12-03
Filing date: 1984-12-03
Publication date: 1988-01-15
Also published as: CS930884A1

Abstract

Zapojení se týká oboru železniční zabezpečovací techniky. Řeší bezpečné dolní propusti elektrických signálů, vyhovující požadavkům zabezpečovací techniky v železniční dopravě. Podstatou je zapojení bezpečné dolní propusti, kde na první vstupní svorku je připojena anoda svítivé diody prvního optočlenu a katoda svítivé diody druhého optočlenu, na druhou vstupní svorku je připojena katoda svítivé diody prvního optočlenu a anoda svítivé diody druhého optočlenu, první vývod fotorezistoru prvního optočlenu je připojen na kladný pól napájecího zdroje, druhý vývod fotorezistoru prvního optočlenu je propojen na první vývod fotorezistoru druhého optočlenu a na první výstupní svorku, druhý vývod fotorezistoru druhého optočlenu je připojen na záporný pól napájecího zdroje, druhá výstupní svorka je uzemněna. Zapojení lze využít především v železniční zabezpečovací technice a dále v těch aplikacích, kde se požaduje, aby nedošlo k poruchovému snížení časové konstanty filtruInvolvement relates to the field of railway signaling technology. It solves safe low-pass electrical signals, meeting the requirements of security technology in rail transport. The essence is the connection of a safe low-pass filter, where the anode of the luminous diode of the first optocoupler and the cathode of the luminous diode of the second optocoupler is connected to the first input terminal, the cathode of the luminous diode of the first optocoupler and the anode of the luminous diode of the second optocoupler are connected to the second input terminal, connected to the positive pole of the power supply, the second photoresistor lead of the first optocoupler is connected to the first photoresistor lead of the second optocoupler and the first output terminal, the second photoresistor lead of the second optocoupler is connected to the negative pole of the power supply, the second output terminal is grounded. The wiring can be used mainly in railway signaling systems and in those applications where it is required that the filter time constant is not reduced.

Description

Vynález řeší zapojení bezpečné dolní propusti elektrických signálů, vyhovující požadavkům zabezpečovací techniky v železniční dopravě.The invention solves the connection of a safe low-pass electrical signal, satisfying the requirements of signaling technology in railway transport.

V řadě zapojení pro železniční zabezpečovací techniku se požaduje, aby se porucha jednotlivých prvků zapojeni projevila v bezpečnějším smyslu, .u dolních propustí se požaduje, aby při poruše obvodových prvků nedošlo k přeladění propusti směrem k vyšším kmitočtům (snížení časové konstanty filtru), k poruchovému zvýšení přenosu filtru, nebo rozkmitání filtru vlastními kmity.In a series of wiring for railway signaling technology, it is required that the failure of individual wiring elements be shown in a safer sense, and low pass filters are required not to retune the filter towards higher frequencies (reducing filter time constant). increase filter transfer, or vibrate the filter at its own oscillations.

Z těchto důvodů se u doposud známých zapojení bezpečných dolních propustí v oblasti velmi nízkých kmitočtů používají pasivní filtry LR, sestávající z podélného induktoru a příčného zatěžovacího rezistoru, kde je induktor technologicky ošetřen tak, aby nedošlo ke sníženi hodnoty jeho indukčnosti. Tento druh dolní propusti je v oblasti velmi nízkých kmitočtů rozměrný, těžký, maximální pokles útlumové charakteristiky v okolí mezního kmitočtu je 6 db/okt a lze jej obtížně řadit pro zvýšení strmosti útlumové charakteristiky do kaskády. Dolní propusti LC příčkového typu, resp. aktivní filtry RC s vyšší strmostí útlumové charakteristiky v okolí mezního kmitočtu, nelze z výše uvedených důvodů použít, nebo je nutné pomocí přídavných obvodů, které komplikují zapojení, funkčně kontrolovat jednotlivé prvky dolní propustí.For this reason, passive LR filters consisting of a longitudinal inductor and a transverse load resistor are used in the prior art low-pass safe low-pass circuits, where the inductor is technologically treated so as not to reduce its inductance. This type of low-pass filter is large, heavy at the very low frequencies, the maximum drop in attenuation characteristic around the cutoff frequency is 6 db / oct and can be difficult to line up to cascade to increase the attenuation slope. Low-pass LC pass-through, respectively. active RC filters with higher steep attenuation characteristics around the cut-off frequency, cannot be used for the above reasons, or it is necessary to functionally check individual elements of the low-pass filter by means of additional circuits that complicate the connection.

Výše uvedené obtíže řeší zapojení bezpečné dolní propusti podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že na první vstupní svorku je připojena anoda (katoda) svítivé diody prvního optočlenu a katoda (anoda) svítivé diody druhého optočlenu, na druhou vstupní svorku je připojena katoda (anoda) svítivé diody prvního optočlenu a anoda (katoda) svítivé doidy druhého optočlenu, první vývod fotorezistoru prvního optočlenu je připojen na kladný (záporný) pól napájecího zdroje, druhý vývod fotorezistoru prvního optočlenu je propojen na první vývod fotorezistoru druhého optočlenu a na první výstupní svorku, druhý vývod fotorezistoru druhého optočlenu je připojen na záporný (kladný) pól napájecího zdroje, druhá výstupní svorka je připojena na střed (zem) napájecího zdroje.The above-mentioned difficulties are solved by the connection of the safe low-pass filter according to the invention, which consists in that the anode (cathode) of the light-emitting diode of the first optocoupler and the cathode (anode) of the light-emitting diode of the second optocoupler are connected. anode) of the first optocoupler diode and the anode (cathode) of the second optocoupler doid, the first photoresistor terminal of the first optocoupler is connected to the positive (negative) pole of the power supply, the second photoresistor terminal of the first optocoupler is connected to the first photoresistor terminal of the second , the second photoresistor terminal of the second optocoupler is connected to the negative (positive) pole of the power supply, the second output terminal is connected to the center (ground) of the power supply.

Zapojením bezpečné dolní propusti podle vynálezu se dosáhne proti doposud známým zapojením bezpečné funkce dolní propusti bez nutnosti funkční kotroly jednotlivých prvků zapojeni, dále snížení rozměrů a hmotnosti takto realizované dolní propusti.By incorporating the safe low-pass filter according to the invention, the low-pass safe function without the need for a functional control of the individual wiring elements, as well as a reduction in the size and weight of the low-pass filter thus realized, is achieved.

Na obr. 1 je zapojeni bezpečné dolní propusti podle vynálezu, na obr. 2 je zjednodušený linearizovaný náhradní model bezpečné dolní propusti podle vynálezu, na obr. 3 je příklad praktické realizace bezpečné dolní propusti, ve které se využívají kaskádně řazené bezpečné dolní propusti podle vynálezu.Fig. 1 is a schematic view of a safe low-pass filter according to the invention; Fig. 2 is a simplified linearized substitute safe-pass filter model according to the invention; Fig. 3 is an example of a practical implementation of a safe low-pass filter .

V konkrétním provedení bezpečné dolní propusti podle obr. 1 je na první vstupní svorku 2 připojena anoda (katoda) 2 svítivé diody prvního optočlenu 2 ^a katoda (anoda) ý svítivé diody druhého optočlenu j5, na druhou vstupní svorku 6 je připojena katoda (anoda) T_ svítivé diody prvního optočlenu 2 a anoda (katoda) 8 svítivé diody druhého optočlenu 5, první vývod 9 fotorezistoru prvního optočlenu 2 3^e připojen na kladný (záporný) pól 10 napájecího zdroje, druhý vývod 11 fotorezistoru prvniho optočlenu 2 3^e propojen na první vývod 12 fotorezistoru druhého optočlenu 2 a na první výstupní svorku 23., druhý vývod 14 fotorezistoru druhého optočlenu 5 je připojen na záporný (kladný) pól 15 napájecího zdroje, druhá výstupní svorka 16 je připojena na střed (zem) 17 napájecího zdroje.In the particular embodiment of the safe low-pass filter of FIG. 1, an anode (cathode) 2 of a light emitting diode of a first optocoupler 2 ^{and a} cathode (anode) of a second optocoupler 5 are connected to a first input terminal 2; T_ LEDs first optocoupler 2 and the anode (cathode) 8 LED of optocoupler 5, the first terminal 9 of the photoresist first optocoupler 2 3 ^e is connected to the positive (negative) pole 10 of the power supply second terminal 11 of the photoresist a first optocoupler 2 3 ^e connected to the first the photoresistor terminal 12 of the second optocoupler 2 and the first output terminal 23., the second photoresistor terminal 14 of the second optocoupler 5 is connected to the negative (positive) pole 15 of the power supply, the second output terminal 16 is connected to the center (ground) 17 of the power supply.

Funkce zapojení vyplývá ze zjednodušeného linearizovaného náhradního modelu bezpečné dolní propusti podle obr. 2. V zapojení se využívá kmitočtové závislosti přenosu optočlenu s fotorezistorem ve funkci přijímače. Přenosové vlastnosti optočlenu s vysílací svítivou diodou a přijímačem realizovaným fotorezistorem lze vyjádřit přibližně vztahem u,(p) KThe wiring function results from the simplified linearized low pass filter replacement model of Fig. 2. The wiring utilizes the frequency dependence of the optocoupler transmission with the photoresistor as receiver. The transmission properties of an optocoupler with a light emitting diode and a receiver realized by a photoresistor can be expressed approximately by the relation u, (p) K

Z (p) = ---, i₁(p) pCR+1 (1) kde Z(p) je převodní impedance, K je obvodová konstanta, p je komplexní kmitočet, C je kapacita kapacitoru v náhradním modelu.optočlenů. Vztah (1) je po formální stránce shodný se vztahy pro přenos dolních propustí s jedním akumulačním prvkem realizovaných články LR nebo RC. Vzhledem k tomu, že Časová konstanta dolní propusti realizované optočleny s vysílací svítivou diodou a přijímačem realizovaným fotorezistorem je převážně daná vlastnostmi fotorezistoru, které jsou technologickou konstantou, pak při poruchách jednotlivých prvků zapojení nedojde k poruchovému snížení časové konstanty takto realizované dolní propusti .Z (p) = ---, i ₁ (p) pCR + 1 (1) where Z (p) is the conversion impedance, K is the circuit constant, p is the complex frequency, C is the capacitor capacity in the replacement model. The relation (1) is formally identical to the low pass filter transmission relations with one accumulation element realized by LR or RC cells. Since the low-pass filter time constant of the optocouplers with the emitting diode and the receiver realized by the photoresistor is predominantly given by the photoresistor properties, which are a technological constant, the failure of the individual wiring elements does not reduce the time constant of the low-pass filter.

V zapojení bezpečné dolní propusti podle obr. 1 je na vstupní svorky 1 a 6 přiváděn střídavý signál, jehož kladnou a zápornou půlvlnou jsou střídavě buzeny vysílací diody optočlenů 3. a 5_. Světelným tokem vysílaným svítivými diodami optočlenů 3 a 5 jsou střídavě buzeny fotorezistory jednotlivých optočlenů _3 a5J5, okamžitá hodnota odporu fotorezistorů je úměrná intenzitě dopadajícího světelného toku a časové konstantě nosičů proudu fotorezistoru. Na výstupu 13 je pak generován střídavý signál, jehož amplituda je úměrná amplitudě vstupního budícího proudu a kmitočtu budícího signálu.In the safe low-pass connection of FIG. 1, an alternating signal is applied to the input terminals 1 and 6, the positive and negative half-waves of which are emitted by the opto-coupler diodes 3 and 5 alternately. The luminous flux emitted by the light emitting diodes of the optocouplers 3 and 5 are alternately excited by the photoresistors of the individual optocouplers 3 and 5, the instantaneous resistance value of the photoresistors being proportional to the intensity of the incident luminous flux and the time constant of the photoresistor current carriers. The output 13 then generates an AC signal whose amplitude is proportional to the amplitude of the input drive current and the drive signal frequency.

Zapojení bezpečné dolní propusti lze využít zekména v železniční zabezpečovací technice pro filtraci signálů o nízkých kmitočteck, kde není na závadu tvarové zkreslení zpracovaného signálu. Mimo uvedeného příkladu lze zapojení použít i ve složitějších zapojeních, kde jsou dolní propusti podle obr. 1.řazeny kaskádně. Dále lze szapojení podle obr. 1 využít jako bezpečný obvod pro kontrolu bipolarity vstupního signálu.The connection of the safe low-pass filter can be used especially in railway signaling technology for filtering low frequency signals, where the shape distortion of the processed signal is not impaired. In addition to the above example, the wiring can also be used in more complex wiring where the low pass filters of Figure 1 are cascaded. Furthermore, the wiring shown in FIG. 1 can be used as a safe circuit to control the bipolarity of the input signal.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

Safe low pass filter circuit, characterized in that an anode of the first light emitting diode of the first optocoupler (3) and a cathode of the second light emitting diode of the second optocoupler (5) are connected to the first input terminal (1); diodes of the first optocoupler (3) and anode of the second light emitting diode of the second optocoupler (5), the first photoresistor terminal of the first optocoupler (3) is connected to the positive pole (10) of the power supply; a second photoresistor of the second optocoupler (5) and to the first output terminal (13), the second terminal of the second photoresistor of the second optocoupler (5) is connected to the negative pole (15) of the power supply, the second output terminal (16) is grounded.