Оптоэлектронный ключ

 

сесо.оа „., лагер;нв м б,„„„,.

С@изз Сезветсних т".оциалистических

Республик

О и И С А Й -- И--ЕИЗОБРЕТЕНИЯ нн790317

Ф

7К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 28.11. 78 (2! ) 2688985/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 23.1280, Бюллетень ¹ 47

Дата опубликования описания 23 1-2 80

Н 03 К 17/56

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УД) 621. 382; (088. 8) (72) Авторы изобретения

Ю. К. Гришин и Э. В. Ланьшин (71) Заявитель (54) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ КЛЮЧ

Изобретение относится к области коммутационной техники и аппаратуры передачи данных и может быть исполь-., зовàíо в телеграфных устройствах для формирования и передачи сигна- 5 лов в линию связи.

Известно переключающее устройство, содержащее управляемый ключевой элемент, соединенный последовательно с нагрузкой, оптрон, пороговый эле- f0 мен-, триггер, блок переключения и

RC--цепь, включенную последовательно с управляемым ключевым элементом

ii), Однако это устройство сложно по конструкции и обладает недостаточной сгабильностью коммутируемого тока.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству яв-.ÿeòñÿ оптоэлектронный ключ, со- 20 держааий составной транзистор, первый и второй оптроны, переменный резистор и источник питания„ база составного транзистора подключена через фотодиод первого оптрона к шине 25 подключения нагрузки, через фотодиод второго оптрона соединена с шиной источника питания, светодиод первого с;трона подключен к управляющему входу устройства, а светодиод второго 30 оптрона включен между шиной источника питания и первым выводом переменного резистора (2), Однако это устройство обладает недостаточной стабильностью коммутируемого тока и имеет низкую надежность функционирования.

Цель изобретения — увеличение стабильности коммутируемого тока и повышение надежности функционирования.

Поставленная цель достигается тем, что в оптоэлектронный ключ, содержащий составной транзистор, первый и второй оптроны, переменнйй резистор и источник питания, база составного транзистора подключена через фотодиод первого оптрона к шине подключения нагрузки, через фотодиод второго оптрона соединена с шиной источника питания, светодиод первого оптрона подключен к управляющему входу устройства, а светодиод второго оптрона включен между шиной источника питания и первым выводом переменного резистора, введены блок задержки, стабилитрон, диод, первый и второй резисторы и дополнительные составной транзистор и оптрон, причем, коллектор составного транзистора через диод соединен с шиной под790317 ключения нагрузки, а между эмиттером этого транзистора и шиной источника питания включен первый резистор, база дополнительного составного тран.зистора через фотодиод дополнительного оптрона подключена к точке соединения второго резистора и стабилитрона, включенных последовательно между коллектором дополнительного составного транзистора и шиной подключения нагрузки, эмиттер дополнительного составного транзистора сое динен с первым выводом переменного резистора, второй вывод которого соединен с эмиттером составного транзистора, светодиод,цополнительного оптрона подключен к выходу блока задержки, вход которого соединен с управляющим входом устройства.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого оптоэлектронного ключа.

Устройство содержит составной,. транзистор 1, база которого соединена с шиной 2 подключения нагрузки, через первый фотодиод 3, оптически связанный со светодиодом 4 (первый оптрон), а с шиной источника питания

5 — через фотодиод 6, оптически связанный со светодиодом 7 (второй оптрон), первый вывод которого подключен к шине источника 5 питания, а второй вывод — к переменному резистору S дополнительный составной транзистор

9, база которого соединена с шиной

2 подключения нагрузки через последовательно включенные фотодиод 10 и стабилитрон 11, фотодиод 10 оптич:-..ски связан со светодиодом 12 (дополяительный оптрон), подключенным к выходу блока задержки 13, вход которого подключен параллельно светодиоду 4. Коллектор составного транзистора 1 через диод 14 подключен к шине подключения нагрузки-2, а эмиттер составного транзистора 1 соединен со вторым выводом переменного резистора 8 и через первый резистор

15 подключен к шине источника питания 5. Коллектор дополнительного составного транзистора 9 через второй резистор 16 подключен к точке соединения фотодиода 10 и стабилитрона

11, а его эмиттер соединен со вторым выводом светодиода 7, "управляющие сигналы подаются на вход 17.

Ус.тройство работает следующим образом.

;„При отсутствии на входе 17 управляющего сигнала ток через светодиоды

4 и 12 и оптически связанные с ними фотодиоды 3 и 10 соответственно, не протекает. Поэтому в базы составных транзисторов 1 и 9 ток не поступает, в результате чего они закрыты и в нагрузке ток отсутствует (бестоковая посылка). При поступлении на вход 17 управляющего сигнала, через светодиод 4 и оптически связанный с ним фотодиод 3 начинает протекать ток, который приводит к включению составного транзистора 1, появ †. лению в нагрузке тока и уменьшению напряжения на составном транзисторе

1. ЧеРез вРемя задержки, определяемое блоком задержки 13, после поступления управляющего сигнала на вход 17, через светодиод 12 начинает протекать ток. Однако через фотодиод

10 и составной транзистор 9 ток протекать не будет, так как напряжение отсечки стабилитрона 11 выбирается большим, чем напряжение между шинами 2 подключения нагрузки и источника 5 питания в открытом состоянии ключа. Часть тока нагрузки протекает через резистор 15, а часть через переменный резистор ответвляется в светодиод 7, поэтому через фотодиод

6 протекает ток, являющийся частью

2О тока фотодиода 3. 8 результате этого, в базу составного транзистора 1 поступает разность токов фотодиодов 3 и

6, которая обеспечивает работу транзисторного ключа 1 в активной обласЯ ти.

Оптоэлектронная пара светодиод 7 и фотодиод 6 является элементом отрицательной обратной свяэи по току.

Изменяя величину переменного реэисто3О ра 8,можно изменять глубину отрицательной обратной связи по току,а соответственно и положение рабочей точки составного транзистора 1.Это приводит к изменению величины стабильного коммутируемого тока,т.е. переменный ре зистор В позволяет осуществлять ручную регулировку тока нагрузки.

При возникновении короткого замыкания в коммутируемой цепи или существенном уменьшении сопротивле4() ния нагрузки, напряжение на составном транзисторе 1 возрастает и становится большим напряжения отсечки стабилитрона il. В результате этого, в цепи фотодиода 10, облучаемого свето диодом 12, появляется ток, приводящий к включению составного .транзистора 9 и увеличению тока через светодиод 7, а, следовательно, и через фотодиод 6. Это приводит к уменьшеg0 иию базового тока составного транзистора 1, его подзапиранию и дальнейшему увеличению напряжения на нем, что ведет к дальнейшему увеличению тока через светодиод 7 и дальнейшему закрываиию составного транзистора

1, Лавинообразный -процесс заканчивается полным запиранием составного транзистора 1. П;:и этом ток короткого замыкания протекает через составной транзистор 9 и его величина

4О ограничивается резистором 16 и напряжением отсечки стабилитрона.ll.

Устранение некороткого замыкания в линии приводит к прекращению тока через составной транзистор 9 и авто$5 матическому восстановлению рабочего

790317 тока через составной транзистор 1.

Диод 14 исключает работу фотодиода

3 в вентильном режиме при малых токах °

При снятии управляющего сигнала с входа 17, оПтоэлектронный ключ переходит в выключенное состояние и ток в нагрузке прекращается.

Таким образом, устройство обеспечивает коммутацию тока в нагрузке.

Вследствие наличия в устройстве отрицательной обратной связи по току,. величина рабочего тока поддерживается автоматически с высокой то ностью при изменениях величин напряжения питания и сопротивления нагрузки под действием внешних дестабилизирующих факторов (температура и т.п.). Кроме того, при возникновении аварийных ситуаций в линии (например, корот- ких замыканий) обеспечивается авTo матическая защита устройства от пе- 26 регрузок по мощности и автоматическое восстановление его работоспособности при устранении короткого замыкания.

Формула изобретения

Оптоэлектронный ключ, содержащий составной транзистор, первый и вто- Зр рой оптроны, переменный резистор и источник питания, база составного транзистора подключена через фотодиод первого оптрона к шине подключения нагрузки, через фотодиод второго оптрона соединена с шиной источника питания, светодиод первого оптрона подключен к управляющему входу устройства, а светодиод второго оПтрона включен между шиной источника питания и первым выводом переменного резистора, о т л и ч а чщ и и "с я тем, что, с елью увел чения стабильности коммутируемого тока,и повышения надежности функционирования, в него введены блок задержки, стабилитрон, диод, первый и второй резисторы и дополнительные составной транзистор и оптрон, причем коллектор составного транзистора через диод соединен с шиной подключения нагрузки, а между эмиттером этого транзистора и шиной источника питания включен первый резистор, база дополнительного составного транзистора через фотодиод дополнительного оптрона подключена к точке соединения второго резистора и стабилитрона, включенных последовательно между коллектором дополнительного составного транзистора и шиной подключения нагрузки, эмиттер дополнительного составного транзистора соединен с первым выводом переменного резистора, второй вывод которого соединен с эмиттером составного транзистора, светодиод дополнитель-. ного оптрона подключен к выходу блока задержки, вход которого соединен с управляющим входом устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 597090, кл. H 03 K 17/08, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

9 427472, кл. H 03 К 17/56, 1972 (прототип).

79031,7

Состав т лгь - 3 е Нефедон

Редактор Н, Конч .цк ая 7ехред А. Р =- ii c

Корректор . Иуска

Поднн с но еФилиал ППП Патент, г. у>огород,. у.-. Проектная, 4

Заказ 9075/67 тира>; 995 ВНИИПИ Государственного коки-.åòà СССР но делам изобретений к открытий

113035, Москва, Ж-35, Гауюская наб., д, 4/5