PL225551B1 - Układ wejścia dwustanowego z izolacją galwaniczną - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ wejścia dwustanowego z izolacją galwaniczną, stosowany zwłaszcza w urządzeniach wymagających sterowania sygnałami napięciowymi z zachowaniem izolacji obwodów sterujących i sterowanych, na przykład w automatyce przemysłowej.

Układ wejść dwustanowych ujawniony jest w polskim opisie patentowym Pat.213393 (PL). Układ ten zawiera przerzutnik Schmitta oraz element czasowy i pamięciowy oraz wymaga sygnału konfiguracyjnego z generatora mikroprocesorowego. Układ nie zapewnia izolacji galwanicznej.

Znany układ wejść dwustanowych przedstawiony jest w polskim opisie patentowym Pat. 198296 (PL). Układ ten zawiera mostek prostowniczy oraz dwa transoptory i układ Schmitta oraz przełączaną rezystancję wejściową. Nie umożliwia pracy z sygnałem wejściowym zmiennonapięciowym.

Inny znany układ ujawniony jest w polskim opisie patentowym Pat. 162068 (PL). Zawiera on blok inwerterów, których wejścia są dołączone przez układy złożone z rezystorów diod i kondensatorów. Układ nie zapewnia zmiany histerezy oraz nie posiada izolacji galwanicznej.

Kolejny znany układ opisany jest w opisie patentowym Pat. 164183 (PL). Układ ten zawiera rejestr współpracujący z magistralą mikroprocesorową oraz wejścia sterujące połączone z przerzutnikiem testowania i blokiem filtracji. Układ nie zapewnia izolacji galwanicznej oraz jest przeznaczony do już ukształtowanych danych wejściowych.

Inny znany układ ujawniony jest w opisie patentowym Pat. 188994 (PL). Układ ten zawiera przekaźnik półprzewodnikowy oraz transoptor, przerzutnik Schmitta i posiada układ zmiany rezystancji wejściowej. Nie umożliwia pracy z sygnałem wejściowym zmiennonapięciowym.

Inny znany układ wejść dwustanowych przedstawiony jest w opisie patentowym Pat. 192601 (PL). Układ ten zawiera mostek prostowniczy oraz dwa transoptory i układ Schmitta oraz przełączaną rezystancję wejściową. Nie umożliwia pracy z sygnałem wejściowym zmiennonapięciowym.

Znany układ wejść dwustanowych z opisu patentowego W O2013153510 (A1)

US201261623198P zawiera mostek prostowniczy oraz dwa transoptory i układ o elektronicznie zmienianej rezystancji wejściowej. Nie umożliwia pracy z sygnałem wejściowym zmiennonapięciowym.

Inny układ ujawniony jest w opisie patentowym WO1996030917A1 (A1) US 5672919 A. Układ ten zawiera mostek prostowniczy, transoptor i układ generowania impulsu prądowego. Nie umożliwia pracy z sygnałem wejściowym zmiennonapięciowym ani nie realizuje histerezy.

Kolejny układ wejść dwustanowych przedstawiony jest w opisie patentowym WO2012028211 (A1 ). Układ ten zawiera obwody zabezpieczające, transoptor i układ generowania impulsu prądowego. Nie umożliwia pracy z sygnałem wejściowym zmiennonapięciowym ani nie realizuje histerezy.

Układ wejścia dwustanowego z izolacją galwaniczną według wynalazku zawiera mostek prostowniczy, którego wejścia zmiennoprądowe połączone są z diodą zabezpieczającą i przez rezystor szeregowy dołączone są do napięcia wejściowego. Wyjście dodatnie mostka prostowniczego dołączone jest do kondensatora oraz do rezystora ograniczającego, który dołączony jest do diody LED transoptora. Kolektor i emiter transoptora dołączone są do wyjścia układu. Dioda LED transoptora dołączona jest do kolektora tranzystora, którego emiter połączony jest z zaciskiem masy detektora napięcia, rezystorem histerezy, kondensatorem i wyjściem ujemnym mostka prostowniczego. Rezystory stanowiące dzielnik napięciowy, połączone są ze sobą szeregowo i dołączone równolegle do kondensatora. Punkt wspólny rezystorów dzielnika dołączony jest wejścia detektora napięcia, a punkt wspólny rezystorów dzielnika i histerezy dołączony jest do wyjścia detektora napięcia, typu „otwarty kolektor”, do którego przez rezystor bazowy, dołączony jest tranzystor.

Zaletą układu wejścia dwustanowego z izolacją galwaniczną jest łatwe dopasowanie do pracy w szerokim zakresie napięć wejściowych i histerezy poprzez dopasowanie wartości trzech rezystorów tworzących dzielnik napięciowy. Układ wejścia dwustanowego z izolacją galwaniczną może pracować zarówno z napięciem wejściowym zmiennym jak i stałym, przy czym dla napięcia stałego poprzez dobór wartości rezystora szeregowego oraz kondensatora można uzyskać pożądany impuls silnoprądowy podczas załączania wejścia i zarazem tłumić zakłócenia na wejściu. Ponadto układ charakteryzuje się zmiana rezystancji wejściowej na wyższą w stanie pobudzonym, co skutkuje zmniejszeniem mocy traconej w układzie wejściowym. Skokowa zmiana progu zadziałania w przypadku pracy zmiennoprądowej zmniejsza wpływ tętnień na stan układu.

PL 225 551 B1

Przedmiot wynalazku pokazany jest w przykładzie wykonania przedstawionym schematycznie na rysunku.

Układ wejścia dwustanowego z izolacją galwaniczną według wynalazku zawiera mostek prostowniczy, którego wejścia zmiennoprądowe połączone są z diodą zabezpieczającą DZ i przez rezystor szeregowy R1 dołączone są do napięcia wejściowego Uwe. Wyjście dodatnie mostka prostowniczego MP dołączone jest do kondensatora C oraz do rezystora ograniczającego R5, który dołączony jest do diody LED transoptora Tr. Kolektor i emiter transoptora Tr dołączone są do wyjścia układu Uwy. Dioda LED transoptora Tr dołączona jest do kolektora tranzystora T, którego emiter połączony jest z zaciskiem masy M detektora napięcia D, rezystorem histerezy R4, kondensatorem C i wyjściem ujemnym mostka prostowniczego MP. Rezystory R2, R3 i R4 stanowiące dzielnik napięciowy, połączone są ze sobą szeregowo i dołączone równolegle do kondensatora C. Punkt wspólny rezystorów dzielnika R2 i R3 dołączony jest do wejścia U detektora napięcia D. Punkt wspólny rezystorów dzielnika i histerezy R3 i R4 dołączony jest do wyjścia O/C detektora napięcia D, typu „otwarty kolektor”, do którego dołączona jest także, przez rezystor bazowy R6, baza tranzystora T.

Działanie układu wejścia dwustanowego z izolacją galwaniczną jest następujące: napięcie wejściowe Uwe przez rezystor szeregowy R1 jest doprowadzone do diody zabezpieczającej DZ. Jeśli wartość napięcia jest większa niż dopuszczalna, dioda DZ zacznie przewodzić i na rezystorze szeregowym R1 odłoży się nadmiar napięcia, chroniąc w ten sposób układ wejścia dwustanowego. Jeśli napięcie wejściowe mieści się w dopuszczalnym zakresie, wówczas dioda DZ nie będzie przewodzić prądu, który po wyprostowaniu przez mostek prostowniczy MP zacznie ładować kondensator C. W pierwszym momencie po podaniu napięcia wejściowego Uwe, kondensator C będzie stanowić zwarcie i przez rezystor szeregowy R1 popłynie prąd ograniczony wartością tego rezystora, powodując impuls prądowy. Po naładowaniu kondensatora C, napięcie na nim podawane jest przez dzielnik rezystancyjny złożony z rezystorów R2, R3 i R4 do wejścia U układu detektora napięcia D. Jeśli wartość napięcia na tym wejściu nie przekracza progu działania detektora napięcia D, wówczas jego wyjście O/C znajduje się w stanie niskim i tranzystor T nie jest wysterowany, w związku z czym dioda LED transoptora Tr nie świeci, tranzystor wyjściowy transoptora Tr nie przewodzi i wyjście Uwy nie jest wysterowane. Niski stan wyjścia O/C detektora napięcia D powoduje, że rezystor histerezy R4 jest zwarty i dzielnik rezystancyjny tworzą tylko rezystory R2 i R3, przez co stopień podziału jest większy, a napięcie na wejściu U układu detektora napięcia D jest niższe.

Jeżeli wartość napięcia na wejściu U detektora napięcia D przekracza próg zadziałania detektora napięcia D, wówczas jego wyjście O/C przestaje przewodzić, rezystor histerezy R4 nie jest zwierany i stopień podziału dzielnika rezystancyjnego się zmniejsza. Napięcie na wejściu U układu detektora napięcia D jest wyższe i w ten sposób zrealizowana jest histereza układu. Na wyjściu O/C detektora napięcia D pojawia się napięcie, które przez rezystor bazowy R6 wysterowuje tranzystor T i przez diodę LED transoptora Tr płynie prąd ustalony rezystorem ograniczającym R5. Dioda LED transoptora Tr świeci, przez co tranzystor transoptora TR przewodzi i wyjście Uwy jest wysterowane.

Zwieranie rezystora histerezy R4 w dzielniku rezystancyjnym powoduje, że gdy napięcie przekroczy próg wysterowania detektora napięcia D, to jego wartość podniesie się dodatkowo o wartość histerezy, a gdy napięcie na wejściu U detektora napięcia D spadnie poniżej progu zadziałania, to zwarcie rezystora histerezy R4 obniży to napięcie dodatkowo o wartość histerezy.

Claims (1)

1. Układ wejścia dwustanowego z izolacją galwaniczną zawierający diodę zabezpieczającą, mostek prostowniczy, kondensator, dzielnik rezystancyjny, tranzystor i transoptor, znamienny tym, że wejścia zmiennoprądowe mostka prostowniczego (MP) połączone są z diodą zabezpieczającą (DZ) i przez rezystor szeregowy (R1) dołączone są do napięcia wejściowego (Uwe), natomiast wyjście dodatnie mostka prostowniczego (MP) dołączone jest do kondensatora (C) oraz do rezystora ograniczającego (R5), który dołączony jest do diody LED transoptora (Tr), którego kolektor i emiter dołączone są do wyjścia układu (Uwy), przy czym dioda LED transoptora (Tr) dołączona jest do kolektora tranzystora (T), którego emiter połączony jest z zaciskiem masy (M) detektora napięcia (D), rezystorem histerezy (R4), kondensatorem (C) i wyjściem ujemnym mostka prostowniczego (MP), a rezystory (R2,

   PL 225 551 B1

   R3 i R4) stanowiące dzielnik napięciowy, połączone są ze sobą szeregowo i dołączone równolegle do kondensatora (C), przy czym punkt wspólny rezystorów dzielnika (R2 i R3) dołączony jest do wejścia (U) detektora napięcia (D), a punkt wspólny rezystorów dzielnika i histerezy (R3) i (R4) dołączony jest do wyjścia (O/C) detektora napięcia (D), typu „otwarty kolektor”, do którego dołączona jest także, przez rezystor bazowy (R6), baza tranzystora (T).