CS242074B1 - Zapojení piezoelektrického izolačního členu k papájení elektronických obvodů snímačů - Google Patents

Abstract

fiešení se týká galvanicky odděleného napájení elektronických obvodů. Zdroj na- ? ájí generátor střídavého napětí. ímto napětím se budí piezoelektrický izolační člen. Prostřednictvím -akustické vlny v piezoelektrickém izolačním členu se budí střídavé napětí na jejio výstupních elektrodách. Toto naoěti se usměrní a vyfiltruje v usměrňovacim členu. Využívá se ^ako galvanicky oddělené stejnosměrné napájecí napětí. Využití k napájení elektronických obvodů zejména v prostředí s nebezpečím výbuchu.

Description

(54) Zapojení piezoelektrického izolačního členu k papájení elektronických obvodů snímačů fiešení se týká galvanicky odděleného napájení elektronických obvodů. Zdroj na?ájí generátor střídavého napětí.

ímto napětím se budí piezoelektrický izolační člen. Prostřednictvím -akustické vlny v piezoelektrickém izolačním členu se budí střídavé napětí na jejio výstupních elektrodách. Toto naoěti se usměrní a vyfiltruje v usměrňovacim členu. Využívá se ^ako galvanicky oddělené stejnosměrné napájecí napětí. Využití k napájení elektronických obvodů zejména v prostředí s nebezpečím výbuchu.

242 074 (51) Int. Cl.

H 02 J 5/00

242 074

Vynález se týká zapojení piezoelektrického izolačního členu ke galvanicky oddělenému napájení elektronických obvodů snímačů.

Ke galvanickému oddělení snímačů elektrických i neelektrických veličin, určených pro normální prostředí i pro prostředí s nebezpečím výbuchu, se používá transformátorových vazeb, přes které se napájí elektronické obvody snímačů. Pro buzení oddělovacích transformátorů je nutné používat tranzistorové měniče. Nevýhodou tohoto uspořádání je, že transformátory, které mají hrníčková feritová jádra jsou objemné, a pro využití v prostředí s nebezpečím výbuchu vyžadují zvláštní úpravu izolace mezi primárním a sekun dárním vinutím. I při této úpravě je izolační pevnost asi 500 V. Nevýhodou je rovněž to, že tyto obvody pro galvanické oddělení nelze dále minimalizovat a složité je i hybridní provedení celého gal vánic kjr odděleného napáječe. Jsou známá též zapojení, u kterých se používá optoelektrických oddělovacích členů. Tato galvanická oddělení se používají pro přenos aktivního signálu. Optoelektrické oddělovací součástky, které jsou vhodné pro galvanické oddělení napájecího napětí, nejsou zdrojem potřebného množství elektrické energie a proto je není možno ve všech případech použít.

Tyto nedostatky odstraňuje zapojení piezoelektrického izolačního členu k napájení elektronických obvodů podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že kladný .výstup zdroje stejnosměrného napětí je spojen s kladným vstupem generátoru. Výstup generátoru je spojen s první i

- 2 242 074 vstupní elektrodou piezo-elektrického izolačního členu, jehož první výstupní elektroda je spojena s první vstupní svorkou usměrňovače. První výstupní svorka usměrňovače je spojena s první výstupní svorkou zapojení. Druhá -výstupní svorka zapojení je spojena se druhou výstupní svorkou usměrňovače. Druhá vstupní svorka usměrňovače je spojena se druhou výstupní elektrodou piezoelektrického izolačního členu, jehož druhá vstupní elektroda je spojena se zpětnovazebním vstupem generátoru. Záporný vstup generátoru je spojen se záporným výstupem zdroje stejnosměrného napětí.

Výhodou tohoto zapojení je, že generátor použitý pro buzení piezoelektrického izolačního členu je sestaven z odporů, kondenzátorů a aktivních polovodičových součástek. Nevyžaduje tedy transformátory ani cívky. Zapojení piezoelektrického izolačního členu umožňuje zmenšení celkových rozměrů a hmotnosti galvanicky odděleného napáječe až do hybridního provedení integrovaného obvodu. Použitá rezonanční frekvence dovoluje zmenšit jmenovité hodnoty i rozměry kondenzátorů ve filtru. Navíc je izolační pevnost galvanického oddělení zapojením piezoelektrického izolačního členu řádově čtyřikrát vyšší než zapojením dosud používané transformátorové vazby.

Příklad zapojení podle vynálezu je schematicky znázorněn v blokovém schématu na připojeném výkrese.

Jednotlivé bloky, tvořící funkční celky je možno charakterizovat takto. Zdroj 1 stejnosměrného napětí je vytvořen ze sílového transformátoru, usměrňovače a filtru. Slouží k napájení generátoru 2 a může se použít i pro společné napájení jiných elektronických obvodů. Generátor 2 je vytvořen z odporů, kondenzátorů a aktivních polovodičových součástek. Slouží k vytvoření střídavého signálu pro buzení piezoelektrického izolačního členu χ. Piezoelektrický izolační člen je vytvořen z keramické destičky, která

242 074 obsahuje dva páry elektrod, oddělených izolační částí. Slouží ke galvanickému oddělení. Usměrňovač je vytvořen z polovodičových diod, odporů a kondenzátorů a je doplněn filtrem. Slouží k usměrnění a filtraci střídavého signálu z piezoelektrického izolačního členu 2° Zapojení jednotlivých bloků je provedeno takto. Kladný výstup 11 zdroje 1 stejnosměrného napětí je spojen s kladným vstupem 21 generátoru 2. Záporný výstup 22 generátoru 2 je spojen se záporným vstupem 12 zdroje 1 stejnosměrného napětí. Výstup 24 generátoru £ je spojen s první vstupní elektrodou 21 piezoelektrického izolačního členu 2· Druhá vstupní elektroda 32 piezoelektrického izolačního členu 2 3^e spojena se zpětnovazebním vstupem 23 generátoru 2. První výstupní elektroda 33 piezoelektrického izolačního členu 2 je spojena s první vstupní svorkou 41 usměrňovače £. Druhá výstupní elektroda 34 piezoelektrického -izolačního členu 2 3^e spojena se druhou vstupní svorkou 42 usměrňovače 4· První výstupní svorka 43 usměrňovače 4 je spojena s první výstupní svorkou 01 zapojení,, Druhá výstupní svorka 44 usměrňovače £ je spojena se druhou výstupní svorkou 02 zapoj-ení.

Zapojení pracuje následovně. Zdroj 1 stejnosměrného napětí napájí prostřednictvím svého kladného výstupu 11 a záporného výstupu 12 generátor 2· Generátor 2 pracuje tak, že jeho pracovní kmitočet se automaticky dolaďuje na rezonanční kmitočet následujícího piezoelektrického členu 2« Toho se dosahuje tím, že signál z výstupu 24 generátoru 2 přichází na první vstupní elektrodu 31 piezoelektrického oddělovacího členu 2 ^{a z} όθ*¹⁰ druhé vstupní elektrody 32 se vrací na zpětnovazební vstup 23 generátoru 2. Střídavý signál, přivedený prostřednictvím první vstupní elektrody 21 a druhé vstupní elektrody 32 na keramickou hmotu piezoelektrického izolačního členu 2 vyvolá v keramické hmotě akustickou vlnu, která se šíří k jeho první výstupní elektrodě 33 a k jeho druhé výstupní elektrodě 34» 2 první

242 074 výstupní elektrody 22 ^{a ze} výstupní elektrody 24 piezoelektrického izolačního členu 3 přichází galvanicky oddělený střídavý signál na vstupní svorky 41 a 42 usměrňovače 4. Tento signál se v usměrňovači 4 usměrní a vyfiltruje. Na výstupech 42 ^a M usměrňovače 4 je galvanicky oddělené stejnosměrné napětí, které je rovněž na výstupních svorkách 01 a 02 zapojení.

Vynálezu se využije ke galvanicky oddělenému napájení elektronických obvodů snímačů, pracujících zejména v prostředí s nebezpečím výbuchu.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Zapojení piezoelektrického izolačního členu k napájení elektronických obvodů, vyznačující se tím, že kladný výstup (11) zdroje (1) stejnosměrného napětí je spojen s kladným vstupem (21) generátoru (2), jehož výstup (24) je spojen s první vstupní elektrodou (31) piezoelektrického izolačního členu (3), jehož první výstupní elektroda (33) je spojena s první vstupní svorkou (41) usměrňovače (4), jehož první výstupní svorka (43) je spojena s první výstupní svorkou (01) zapojení, jehož druhá výstupní svorka (02) je spojena se druhou výstupní svorkou (44) usměrňovače (4), jehož druhá vstupní svorka (42) je spojena se druhou výstupní elektrodou (34) piezoelektrického izolačního členu (3), jehož druhá vstupní elektroda (32) je spojena se zpětnovazebním vstupem (23) generátoru (2), jehož záporný vstup (22) je spojen se záporným výstupem (12) zdroje· (1) stejnosměrného napětí.