DE3201617A1

DE3201617A1 - Anpassungsgeraet fuer die feldsignale zu elektronenrechnern, mikroprozessor-systemen oder aehnlichen elektronischen digitalschaltungen

Info

Publication number: DE3201617A1
Application number: DE19823201617
Authority: DE
Inventors: Timo Dipl.-Ing. 02920 Espoo Juutilainen
Original assignee: Delcon Oy
Current assignee: Delcon Oy
Priority date: 1981-01-26
Filing date: 1982-01-20
Publication date: 1982-12-16
Also published as: GB2091957B; JPH0497436U; FR2498803B3; FI66256B; GB2091957A; US4577267A; FI810207L; FR2498803A1; FI66256C; JPS57146306A; DE3201617C2

Description

Dipl.-Ing. A. SpalthoH. Pateiriekwalt>43 Eifeen''" "" 3201617

"Anpassungsgerät für die Feldsignale zu Elektronenrechnern, Mikroprozessor-Systemen oder ähnlichen elektronischen Digitalschaltungen"

Die hier besprochene Erfindung betrifft ein Anpassungsgerät für die Feldsignale zu Elektronenrechnern, Mikroprozessor-Systemen oder ähnlichen elektronischen Digitalschaltungen.

Zum Anpassungsgerät gehört eine Gleichrichtereinheit für die Eingangssignale, eine auf der Spannung der Eingangssignale basierende Spannungsein- und ausschaltungseinheit sowie eine Anpassungseinheit.

Im allgemeinen wird für diese Art von Anpassungsgerät ein Optokoppler verwendet, der aus einer Lichtdiode und aus einem lichtempfindlichen Transistor besteht.

In einem derartigen Mikrobaüteil sind die Abstände zwischen den Anschlußleitungen normalerweise nicht für die erforderliche Potentialdifferenz ausreichend (mindestens 5750 V),

Ein besonderer Nachteil ist die Notwendigkeit, nicht nur

ft* »«

Dipl.-Ing. A. Spalthoff. Pateirtfeimalt/« Elsen "" *^:" 3201617

das Eingangssignal sondern auch eine getrennte Energiequelle an das Anpassungsgerät anschließen zu müssen, da kein bedeutender Energiebetrag durch das Gerät fließen kann.

Ein weiterer Fachteil der genannten Anpassungsgeräte ist die unzureichende Unterdrückung störender Einflüsse, insbesondere der Störung, die aus der kapazitiven Interferenz zwischen den Feldleitungen resultiert.

Hauptziel dieser Erfindung ist die Erstellung eines Anpassungsgerätes der beschriebenen Art, mit dem die Energie eines Eingangssignals für die Steuerung der Ein- und Ausgänge ohne zusätzliche äußere Leistungssteuerung benutzt werden kann und obendrein eine ausreichende Potentialdifferenz gewährleistet ist.

Um diese Ziele zu erreichen, ist das gemäß der Erfindung entwickelte Anpassungsgerät dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassungseinheit aus einem Transformator besteht, dessen Primärseite durch einen vom Eingangssignal aktivierten Schwingkreis gesteuert wird und dessen Sekundärseite an einen anderen Gleichrichter und/oder an einen elektronischen Schalter angeschlossen ist.

Dipl.-Ing. A. Spalthofi, Patentanwalt'·43 Eben """■" 3201617

die Energieübertragung von der Eingangs- zur Ausgangs seite des .Anpassungsgerätes kann ein Impulstransformator verwendet werden, der gleichzeitig die galvanische Trennung gewährleistet. .

Der Impulstransformator kann für verschiedene Spannungsabgriffe unterteilt werden.

Wenn als elektronischer Schalter im Ausgangskreis des Anpassungsgerätes ein Triac verwendet wird, ergibt sich insbesondere der Vorteil, daß der Triac kontinuierlich mit der erforderlichen Zündenergie versorgt wird, was für die Triac-Iiebensdauer vorteilhaft ist.

Eine bevorzugte Ausführung des Anpassungsgerätes nach der vorliegenden Erfindung wird dadurch charakterisiert, daß zum Gleichrichter für die Eingangssignale eine Diode o.ä, gehört, die für eine Halbwellengleichrichtung sorgt und zugleich die im Signal modulierten kapazitiven Störungen beseitigt.

Das Wegfiltern der kapazitiven Interferenzen beruht auf der Tatsache, daß bei der Halbwellengleichrichtung die Kapazität zwischen den Leitern im wesentlichen mit den Spitzenwerten der Interferenzspannung geladen ist.

* it» ♦·

DipUng. A. Spalthoff, Pateirtekttalt]"43 Eisen'"" *^:" 3201617

Eine andere bevorzugte Ausführung dieser Erfindung sieht vor, daß vor der Spannungsein- und ausschaltungseinheit ein Stromschalter geschaltet ist, der abwechselnd mit dem genannten Spannungsschalter in der Weise wirkt, daß bei eingeschaltetem Spannungsschalter kein Strom durch eine künstliche Belastung in den Stromschalter fließt und wechselweise bei ausgeschaltetem Spannungsschalter der Strom des Eingangssignals durch die künstliche Belastung in den Stromschalter^ließt.

Diese Anordnung schließt einen Einfluß der Quellenimpedanz auf den Schaltvorgang aus, der somit besser stabilisiert wird.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert, und zwar zeigt:

Figur 1 ein Blockdiagramm für die Anwendung der Anpassungsgeräte gemäß der Erfindung für Ein- und Ausgänge in Verbindung mit einem Elektronenrechner,

Figur 2 ein Blockdiagramm des Anpassungsgerätes gemäß der Erfindung und

Figur 3 zwei Ausführungen für die Ausgangsschaltung des

und 4-

Anpassungsgerätes als Ersatz für die Sekundärseite vom Block h im Blockdiagramm von Figur

• β

Dipl.-Ing. A. Spalthoif, Pateaiebwait/43 lhen'*'"^:" 3201617

Folgende Beschreibung bezieht sich auf die Arbeitsweise und auf die Bedeutung der in Fig. 2 dargestellten Blöcke des Anpassungsgerätes.

Ein vom Föld kommendes Signal, ZiB* 220 Y Netzspannung, wird in den verschiedenen Stufen bis zu einem verwendbaren Niederspannungs-Signal verarbeitet.

Im Block a werden die kapazitiv gekuppelten Signalkompunenten bzw. die sogenannten Interferenzstörungen eines vom Feld eingehenden Signals gedämpft, indem eine Diode die HaIbwellengleichrichtung des Signals bewerkstelligt. Falls ein eingehendes Feldsignal zwangsläufig parallel zu einem weiteren Signal von 220 V Wechselspannung geführt werden muß, Z₄B, in einem Kabelbund oder eben in einem und dem*- selben Fernkabel, können sehr leicht erhebliche kapazitive Störungen entstehen, z.B. durch das elektrische Feld.

Im Block a werden etwa 99»9 % dieser Störungen herausgefiltert, weil die Kapazitäten zwischen den Leitern durch die Halbweliengleichrichtung im wesentlichen mit den Spitzenwerten der Störspannungen geladen werden.

Block b dämpft Einschaltstöße oder kurzdauernde Störspitzen ^ die vom Eingangssignal aus verschiedenen Gründen verursacht werden können.

Dipl-Ing. A. SpalthoH, PatwrtaifwaH;*43 issen"* *"* 3201617

Block c ist ein Stromschalter, der abwechselnd mit dem nachgeschalteten Spannungsein- und -ausschalter d in der Weise wirkt, daß der Signalstrom bei ausgeschaltetem Spannungsschalter d durch eine künstliche Belastung in den Stromschalter c fließt, während bei eingeschaltetem Spannungsschalter d der Strom, der durch die künstliche Belastung in den Stromschalter c fließt, abgeschaltet wird. Diese Anordnung verhindert eine Auswirkung der Quellenimpedanz eines Eingangssignals auf den Schaltvorgang des Spannungsein- und -ausschalters d.

Somit ist eine gesteuerte, von äußeren Einflüssen unabhängige Einschaltung (oder Ausschaltung) gewährleistet.

Der Stromschalter c und der Spannungsschalter d arbeiten über ein Hysteresiskurve.

An dem Spannungsschalter d ist eine LED-Anzeige angeschlossen die exakt gleichzeitig mit der Ausgangsschaltung des AnpassungsgerStes aktiviert wird.

Block e ist ein den Impulstransformator f aktivierender Schwingkreis, der selbst durch das Eingangssignal angesteuert wird.

Dipl.-Ing. A. Spalthoff. Pate»kiwait>§ E&en*"""'"'" 3201617

Eine Windung des Impulstransformators f wird für die Energiezufuhr zur Ausgangsschaltung herangezogen.

Dieser Blocke f bewerkstelligt ebenfalls die Potenzlaidifferenz "fron 3750 V., so daß die folgenden Niederspannungskreise g und h die an eine spännungsgeschützte Schaltung gestellten Anforderungen erfüllen.

Block g richtet die Niederspannung gleich, und Block h liefert z.B» 24 V 20 mA (etwa 0,5 W) zu den Ausgangsklemmen 3 für die weitere Verwendung.

Falls man das Anpassungsgerät wie einen elektronischen Schalter benützen möchte ^ der entweder xiurch ein FeIdsignal oder durch einen Elektronenrechner gesteuert wird, wird Block ä von Bild 2 z.B. durch eine der in den Bildern 3 und 4 dargestellten Schältungen ersetzt. Zwischen den Ausgangsklemmen 3 befindet sich ein Triac oder ein Transistor 2 als elektronischer Schalter. In diesem Fall erhält Triac 1 oder Transistor 2 die Steuerungsenergie durch das Steuerglied 4··, das von der Sekundärseite des Impulstransforaiators aus durch dön Gleichrichter g aktiviert wird.

Die Steuerungsenergie ist ein kontinuierlicher Gleich-

Dipl.-Ing. A. Spalthofi, Paterrteiiwalti-Va ESäen "" *^:·* 3201617

strom, der ausschließlich durch den Ultraschall-Schwingkreis e über den Transformator f geliefert wird.

Ein Anpassungsgerät gemäß dieser Erfindung in der Triac-Ausführung nach Bild 3 (Triac 1) ist besonders dann vorzuziehen, wenn sichergestellt ist, daß die Zündenergie immer vorhanden ist, wenn der Triac leitend ist.

Leerseite

Claims

DipL-Ing. A. Spalte*·^:~^: '-* ^:· *"· ""D^ Essen 1, den 1₉. 1.1982 Patentanwalt Pelmanstraße 31

Postschließiadi 340220 Telefon (0201) 772008

Delcon Oy, a Finnish joint stock

company

Uunisepäntie 7 00620 Helsinki 62 Finnland

Akten-Nr. 24- 171 F. in dei Antwort bitte angeben

PATENTANSPRÜCHE :

rlJ) Anpassungsgerät für Feldsignale von Elektronenrechnern, Mikroprozessor-Systemen oder ähnlichen elektronischen Digitalschaltungen, einschließlich einer Gleichrichtereinheit (a) fur die Eingangssignale, einer Spannungsein- und ausschaltungseinheit (d), die nach dem Spannungswert des Eingangssignals arbeitet, einer aus einem Transformator bestehenden Anpassungseinheit (f), zu dessen Sekundärseite ein Gleichrichter (g) und ggf. eine zwischen den Ausgangsklemmen (3) befindlicher elektronischer Schalter (1 oder 2) gehören, wobei Ein- und Ausgangssignale von der Art "Ein/Aus" sind und ihre Anpassung zwischen den Eingangs- und Ausgangsklemmen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärseite des Transformators (f) ausschließlich durch einen Ultraschall-Schwingkreis (e) gesteuert wird, der von einem Eingangssignal aktiviert wird,

Dipl-Ing. A. Spalthoff, PatenTakWalt/ώ Essen 3201617

daß der Schwingkreis aktiviert wird, wenn das Eingangssignal einen bestimmten Wert überschreitet und daß den Ausgangsklemmen (3) des Anpassungsgerätes bzw. der Steuerung der besagten Schalter (1 oder 2) die Energie ausschließlich vom Schwingkreis (e) über den besagten Transformator (f) zugeführt wird.
2.) Anpassungsgerät gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter (a) für die Eingangssignale mit einer Diode o.g. ausgestattet ist, die eine Halbwellengleichrichtung bewerkstelligt und zugleich die im Signal modulierten kapazitiven Störungen unterdrückt.
3.) Anpassungsgerät gemäß Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Spannungsein- und ausschaltungseinheit (d) ein Stromschalter (c) angeschlossen ist, der abwechselnd mit dem Spannungsschalter (d) in der Weise arbeitet, daß bei eingeschaltetem Spannungsschalter der Strom nicht durch den Stromschalter (c) fließt, während bei ausgeschaltetem Spannungsschalter (d) der Strom des' Eingangssignal durch den Stromschalter (c) fließt.
4.) Anpassungsgerät gemäß Anspruch Λ oder einem der vorhergehenden, bei dem der elektronische Schalter im Ausgangskreis des Anpassungsgerätes mit einem Triac (1) (Bild 3) ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündstrom für

"Till.« ·· ·

DipL-Ing. A. SpalthoH. Patente Walt* '43 lkeii · * *'^: * * 3201617

besagten Triac (1) ein kontinuierlicher Gleichstrom ist, der ausschließlich vom besagten Schwingkreis (c) über den besagten Transformator (f) geliefert wird.
5.) Anpassungsgerät gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß es nur vier Anschlußklemmen besitzt, und zwar zwei Eingangs- und zwei Ausgangsklemmen.