Согласующее устройство

 

11 11 6602 И

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Йс1сз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 23.03.77 (21) 2465680/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.04.79. Бюллетень № 16 (45) Дата опубликования описания 30.04.79 (51) М Кл а

Н 03К 5/00

Государственный комитет ло делам изобретений н открытий (53) УДК 621.374 (088.8) (72) Авторы изобретения

Л. А. Суханов, А. П. Даниленко и Е. М. Щевелев (71) Заявитель (54) СОГЛАСУЮЩЕЕ УС1 РОЙС1 ВО

Изобретение относится к области промышленной автоматики и предназначено для преобразования входных сигналов.

Известно согласующес устройство, используемое в промышленной автоматике для согласования уровней сигналов, формируемых бесконтактными или контактными устройствами, с уровнями напряжений, соответству1ощих напряжениям логичес1сого нуля или единицы интегральных микро.схем (1).

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является согласующее устройство, которое содержит отдельные независимые каналы преобразования сигналов с гальваническим разделением входных и выходных цепей, каждый из которых имеет RC-фильтр, стабилитрон, элемент гальванического разделения входных и выходных цепей, состоящий из фототиристорного оптрона и э iHTTpрного повторителя, причем фототиристор оптрона включен в базовую цепь эмиттерного повторителя, к выходу которого подключен инвертор, а светодиод оптрона включен последовательно со стабилитроном во входную цепь канала через RC-фильтр (2).

Недостатком такого устройства является отсутствие контроля входных цепей каждого канала преобразования сигналов с выдачей сигнала неисправности индикацией при обрыве илп замыкании входных цепей, а также при отсутствии напряжения их питания, что снижает функциональные воз5 можности согласующего устройства.

Целью изобретения является расширение функциональных возк1ожностей согласующего устройства, что обеспечит сокращение времени восстановления работоспособности

10 систем управления, в которых используется это устройство.

Указанная цель достигается тем, что в согласующее устройство, содержащее и каналов преобразования сигналов с гальваниче15 ским разделением входных и выходных цепей, каждый из которых имеет RC-фильтр, стабилитрон, элемент гальванического разделения входных и выходных цепей, состоящий из фототиристорного оптрона и эмпт20 терного повторителя, фототиристор оптрона включен в базовую цепь эмиттерного повторителя, к выходу которого подключен инвертор, а свстодиод оптрона включен последовательно со стабплитроном во входную

25 цепь канала через RC-фильтр, введено усгройство контроля каждого канала преобразования сигналов с индикацией, включающее в себя параметрический стабилизатор, многовходовое пороговое устройство, тран33 зисторный ключ. дополнительный элемент

660213 гальванического разделения вход?ых и вь?ходных цепей, R-S триггер, элемент ?шдпкации и резисторы, подключенные в каждом канале преобразования сигналов между общей шиной и катодом стабилитрона, соединенным с соотвстствующим входом многовходового порогового устройства, выход которого подключен к базе транзистора транзисторного ключа, эмиттер которого соединен с общей шиной, а коллектор ?срез резистор — с выходом параметического стабилизатора и с анодом светодиода оптрона допол?штельного элемента гальванического разделения входных и выходных цепей, к выходу которого подклю:?ен S-вход

R-S триггера, прямой выход которого подключен к шине «неисправность», а к инверсному выходу подключен элемент индикации; кроме того, многовходовос по1 о овое устройство, входящес в состав со?ласующего устройства, состоит из диодпой сх""мы совпадения и транзистора, база ко?орого подключена к анодам диодов хсмы совпадения, эмиттер — к делителю напряжения на двух резисторах, подключ: нных к выходу параметрического стабилизатора, между базой и эмиттсром включен резитор, а коллектор соединен с выходом мпоговходового порогового устройства и через резистор — с общей шиной.

На чертеже представлена электрическая схема согласующего устройства с задатчиками синалов.

Согласующее устройство содержит и отдельных независимых каналов преобразования сигналов 1, связанных информационными шинами 2 с задатчиками сигналов 3, и устройство контроля 4. Независимые каналы преобразования сигналов 1 аналогичны по исполнению, каждый из них имеет RCфильтр 5, стабилитрон 6, резистор 7, элемент гальванического разделения входных и выходных цепей 8, состоящий из фототиристорного оптрона 9 со светодиодом 10 и фототиристором 11, эмиттерного повторителя 12, выполненного на транзисторе 13, инвертор 14 с прямым и инверсным выходами.

Устройство контроля 4 включает в себя параметрический стабилизатор 15, состоящий из стабилитрона 16 и резистора 17; многовходовое пороговое устройство 18, выполненное в виде диодной схемы совпадения 19 и порогового элемента 20, в качествс когорого используется транзистор 21 со смещением потенциала эмиттера, снимаемого с делителя напряжения 22 на резисторах 23 и 24; транзисторный ключ 25, дополнительный элемент гальванического разделения входных и выходных цепей 8, аналогичный таковому в любом канале преобразования сигналов 1 и состоящий из тех же элемс»тов; R-$ триггер 26 с прямым и инверсным выходамп; элемент индикации 27. Вход канала преобразования сигналов 1, а именно, вход RC-фильтра 5 через информационную

25 зо

4 шину 2 подключен к задатчику 3 сиг??алой, представляющему собой, ?.апример, выключатель 28, предназначенный для подключения входа канала преобразования сигналов 1 к пл?осовой шине источника питания

Еь Для создания цепи протекания контрольного тока при разомкнутом выключател" 28, параллельно ему подключен резистор 29, величина которого определяется выбранным значениям контрольного тока.

К выходу RC-фильтра 5 подключены стабилитрон 6, определяющий порог включения канала преобразования сигналов 1, резистор 7 и светодиод 10 фототиристорного оптрона 9 элемента гальванического разделения входных и выходных цепей 8, причем общая точка соединения катода стабилитрона 6 и резистора 7 соединена с выходом

RC-фильтра 5 и с одним из входов диодпой схемы совпадения 19 многовходового порогового устройства 18. Анод светодиода 10 подключен к аноду стабилитрона 6, а катод светодиода 10 и второй вывод резистора 7 подключены к минусовой шине источника питания Еь Фототиристор 11 оптрона 9 включен в базовую цепь транзистора 13 эмиттерного повторителя 12, причем анод фототиристора 11 подключен к плюсовой шине источника питания Е, а катод — к базе транзистора 13. B результате такого включения оптрона 9 обсспечивается гальваническое разделение входных и выходных цепей канала преобразования сигналов 1.

Выход эмиттерного повторителя 12 подключен на вход инвертора 14, с прямого и инверсного выходов которого снимаются выходные сигналы. Параметрический стабилизатор 15 стабилизирует напряжение питания порогового элемента 20, делителя напряжения 22 и транзисторного ключа 25.

Вход многовходового порогового устройства 18 представляет собой диодную схему совпадения 19, причем катоды входящих в нее диодов являются входами, к которым подключаются общие точки соединения катодов стабилитронов 6 и резисторов 7 соответствующих каналов преобразования сигналов 1. Аноды диодов схемы совпадения 19 подключены к базе транзистора 21 порогового элемента 20. Выход порогового элемента 20 соединен со входом транзисторного ключа 25, на выход которого подключен дополнительный элемент гальванического разделения входных и выходных цепей. К выходу дополнительного элемента гальванического разделения входных и выходных цепей 8 подключен R-S триггер 26, с прямого выхода которого снимается сигнал неисправности, а к инверсному выходу годключен элемент индикации 27.

Согласующее устройство работает следующим образом.При отсутствии неисправностей во входных цепях канала преобразования сигна060213

5 лов 1 и при разомкнутом выключателе 28 задатчика сигналов 3 во входной цепи протекает минимальный ток контроля по цепи: плюсовая шина источника питания Е,, резистор 29 задатчика сигналов 3, информационная шина 2, RC-фильтр 5, резистор 7, минусовая шина источника питания Еь Падение напряжения на резисторе 7, обусловленное протеканисм контрольного тока, ниже напряжения стабилизации стабилитрона б, и последний остается в непроводящем состоянии. Следовательно ток через светодиод 10 оптрона 9 не протекает, светодиод 10 не светится, фототиристор 11 оптрона 9 оказывается не включенным и на выходе эмиттерного повторителя 12 элемента гальванического разделения входных и выходных цепей 8 присутствует сигнал с низким потенциальным уровнем (сигнал логического нуля). Этот сигнал поступает на вход инвертора 14, на прямом и инверсном выходах которого появляются сигналы логического нуля и логической единицы, соответственно. При замкнутом выключателе 28 во входной цепи по той же цепочке протекает максимальный ток, создающий падение напряжения на резисторе

7, по величине большее напряжения стабилизации стабилитрона 6, в результате чег; стабилитрон б открывается и создает цепь для протекания тока через светодиод 10 оптрона 9. Светодиод 10 светится и включает фототиристор 11 оптрона 9, в результате чего на выходе эмиттерного повторителя 12 появляется сигнал с высоким потенциальным уровнем (сигнал логической единицы). Этот сигнал поступает на вход инвертора 14, на прямом и инверсном выходах которого появляются сигналы логической единицы и логического нуля соответственно. Падения напряжений, обусловленные протеканием контрольных токов через резисторы 7 всех каналов преобразования сигналов 1, поступают на входы многовходового порогового устройства 18, а именно, на катоды диодов схемы совпадения 19. При условии, что напряжение анодов диодов схемы совпадения 19 ниже, чем падения напряжений на резисторах 7 при протекании через них токов, величиной не менее минимальных токов контроля, кдиодам схемы совпадения 19 прикладывается обратное напряжение и они остаются закрытыми. При этом потенциалы базы и эмиттера транзистора 21 порогового элемента 20 равны, следовательно, транзистор

21 оказывается закрытым, соответственно закрыт транзисторный ключ 25, поэтому через светодиод 10 оптрона 9 дополнительного элемента гальванического разделения входных и выходных цепей 8 протекает ток по цепи: плюсовая шина источника питания Еь резистор 17 параметрического стабилизатора 15, резистор транзисторного ключа 25, светодиод 10, минусовая шина

15 0

55 GO

6 источника питания Еь Фототиристор 11 оптрона 9 открыт и на выходе эмиттерного повторителя 12 высокий потенциальный уровень (сигнал логической единицы). Эгот сигнал поступает на установочный вход S

R-S триггера 26, предварительно переведенного в нулевое состояние импульсным сигналом логического нуля по входу «Сброс».

На прямом выходе R-S триггера 26 присутствует сигнал логического нуля, а на инверсном выходе — сигнал логической единицы. Элемент индикации 27 в этом случае не индицирует, что соответствует нормальному режиму работы согласующего устройства.

В случае обрыва или замыкания входных цепей в одном или нескольких каналах преобразования сигналов 1 падения напряжений на соответствующих резисторах 7 и, соответственно, на катодах диодов схемы совпадения 19 становятся меньше, чем напряжения на их анодах, эти диоды открываются и через них начинает протекать базовый ток транзистора 21 порогового элемента 20 по цепи: база транзистора 21, соответствующий открытый диод схемы совпадения 19 и резистор 7, минусовая шина источника питания Е1. При этом транзистор 21 открывается и, следовательно, открывается транзистор транзисторного ключа 25 и шунтирует свстодиод 10 оптрона 9. Ток через светодиод 10 уменьшается, на выходе эмиттерного повторителя 12 появляется сигнал с низким потенциальным уровнем (сигнал логического нуля). Этот сигнал поступает на вход

S R-S триггера 26, при этом на прямом выходе R-S триггера 26 появляется сигнал логической единицы, являющейся сигналом неисправности, а на инверсном выходе— сигнал логического нуля, который вызывает индицирование элемента индикации 27.

Схема находится в этом состоянии до момента обнаружения и устранения неисправности и подачи импульсного сигнала логического нуля по входу «Сброс» на вход R

R-S триггера 26. При этом R-S триггер 26 возвращается в исходное состояние. В случае пропадания напряжения источника питания Е1 входных цепей согласующего устройства протекание тока через светодиод 10 оптрона 9 многовходового порогового устройства 18 прекращается, он гаснет, в результате этого запирается фототиристор 11.

Дальнейшая работа схемы происходит аналогично вышеописанному.

Введение в согласующее устройство устройства контроля входных цепей каждого канала преобразования сигналов с выдачей сигнала неисправности и индикацией при обрыве или замыкании в них позволяет расширить функциональные возможности согласующего устройства в целом, уменьшить время восстановления работоспособности систем управления, в которых используется это устройство, за счет сокращения време660213 г — — — — -

Г

L< ф Z0 Z2

Типография, пр. Сапунова, 2 ни поиска неисправностей, а также повысить надежность работы систем управления.

Формула изобретения

Согласующее устройство, содержащее и 5 каналов преобразования сигналов с гальваническим разделснисм входных и выходных цепей, каждый из которых имеет

RC-фильтр, стабилитрон, элемент гальванического разделения входных и выходных 10 цепей, состоящий из фототиристорного оптрона и эмиттерного повторителя, фототиристор оптрона включен в базовую цепь эмиттерного повторителя, к выходу которого подключен инвертор, а светодиод оптро- 15 на включен последовательно со стабилитроном во входную цепь канала через

RC-фильтр, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введено устройство конт- 20 роля каждого канала преобразования сигналов с индикацией, включающее в себя параметрический стабилизатор, многовходовое пороговое устройство, транзисторный ключ, дополнительный элемент гальваниче- 25 ского разделения входных и выходных цепей, R-5 триггер, элемент индикации и резисторы, подключенные в каждом канале преобразования сигналов между общей шиной и катодом стабилитрона, соединенным 30 с соответствующим входом многовходового порогового устройства, выход которого подключен к базе транзистора транзисторного ключа, эмиттер которого соединен с обшей шиной, а коллектор через резистор — с выходом параметрического стабилизатора и с анодом светодиода оптрона дополнительного элемента гальванического разделения входных и выходных цепей, к выходу которого подключен $-вход R-S триггера, прямой выход которого подключен к шине

«неисправность», а к инверсному выходу подключен элемент индикации.

2. Устройство по п. 1, отличающеес я тем, что многовходовое пороговое устройство состоит из диодной схемы совпадения и транзистора, база которого подключена к анодам диодов схемы совпадения, эмиттер — к делителю напряжения на двух резисторах, подключенных к выходу параметрического стабилизатора, между базой и эмиттером включен резистор, а коллектор соединен с выходом многовходового порогового устройства и через резистор — с общей шиной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Розен Ю. В., Чернец Н. В. «Средства ввода — вывода информации в составе комплексов КМ-2101». журнал «Приборы и системы управления» № 6, 1974 r., с. 9 — 14.

2. Загария Г. И., Абугов Ю. О. «Комплект субблоков в микроэлектронном исполнении для построения децентрализованных

УЛУ». )Курнал «Приборы и системы управления» № 8, 1975 r., с. 13 — 16.

Составитель Г. Смелова

Редактор M. Трофимова

Корректоры: Е. Осипова и Л. Орлова

Заказ 687/3 Изд. № 271 Тираж 1059

Подписное

НПО Государственного комите""à

СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5