DE2121222B2 - Elektronisches Relais mit optoelektronischer Kopplung zwischen Eingangs- und Ausgangskreis - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Relais mit einem je Stromrichtung vorhandenen optoelektronischen Koppelelement zwischen Eingangs- und Ausgangskreis.

Zur Übertragung von Gleichslromsignalen, beispielsweise Fernschreibzeichen oder Steuerkriterien der Fernschreibtechnik, zwischen einem Eingangsund einem Ausgangskreis sind sogenannte Telegrafie-Signalübcrtrager bekannt, in denen zur galvanischen Trennung zwischen Eingangs- und Ausgangskreis Übertrager Verwendung finden. Derartige Signalübertrager werden mit Vorteil dann eingesetzt, wenn mit erhöhten Telegrafiergeschwindigkeiten, bis etwa 2,4 KBd gearbeitet wird. Sie bieten darüber hinaus den Vorteil, daß sie weniger empfindlich sind als elektromechanische Telegrafenrelais, daß sie einen potentialfreien Ausgang für Doppel- und Einfachstromtaslung bieten und daß sie bei der Dcppelstromtastung auch den stromlosen Zustand, d. h. den sogenannten dritten Zustand übertragen können. Auf der anderen Seite haben diese Telegrafie-Signalübertrager den Nachteil, daß zu ihrem Betrieb eine Hilfswechselspannung erforderlich ist. Bekanntlich wird je nach der Polarität des Eingangsstromes durch einen besonders ausgebildeten Modulator jeweils eine der Hilfsspannungen an den Primärkieis eines der beiden Übertrager angeschaltet. Die Sekundärspannungen der Übertrager werden nach Gleichrichtung zur Steuerung von Schalttransistoren verwendet, welche den Ausgang mit dem positiven oder negativen Pol einer Telegrafcnbatterie verbinden. Der sogenannte dritte Zustand ist dabei dadurch gekennzeichnet, daß keiner da beiden /in hi/.eugung ilei spannung vorhandenen Oszillatoren schwingt und somit keine der Transistorschaltstrecken durchgesteuerl ist. Die Verwendung von Hilfswechselspannungen zur Realisierung der galvanischen Trennung zwischen Eingangs- und Ausgangskreis stellt nicht nur einen zusätzlichen Schaltungsaufwand dar, sondern begrenzt darüber hinaus den Einsatz sohher Signalübertrager auf solche Anlagen, in denen mit TeIe-

grafiergeschwindigkeiten der eingangs erwähnten Größenordnung, also bis etwa 2,4 KBd gearbeitet wird. Das folgt daraus, daß zur Vermeidung von Übertragungsverzerrungen die Frequenz der Hilfswechselspannungen jeweils ein Vielfaches der TeIe-

grafiergrundfrequenz betragen muß.

Zur galvanischen Trennung zwischen einem Eingangs- und einem Ausgangskreis ist L-. bereits bekannt, optoelektronische Koppelelemente zu verwen den. Anordnungen zur Übertragung von Gleichstrom

ao Signalen unter Verwendung solcher optoelektroni scher Koppelelemente vermeiden den Nachteil, dei mit der Verwendung von Hilfswechselspannungen verbunden ist. Weiterhin gestatten solche Anordnungen unter Beibehaltung der galvanischen Trennung

zwischen Eingsngs- und Ausgangskreis die Übertragung von Gleichstromsignaien bis zu extrem großen Telegraflergeschwindigkeiten. Sie können beispielsweise in Anlagen eingesetzt werden, in denen die Telegraficrgcschwindigkeit 4K KBd beträgt. Im Prin-

zip sind solche Anordnungen dadurch gekennzeieh net. daß im Eingangsstromkreis für jede Stromrich tung ein lichterzeugendes Schaltelement, beispiels weise eine bei Stromansteuerung Licht emittierende Lumineszenzdiode und im Ausgangskreis eine da durch steuerbare Fotodiode vorhanden sind. Bekannte Signalübertrager mit optoelektronischer Kopplun« zwischen Eingangs- und Aus^angskreis weisen jedoch den Nachteil auf, daß sie den stromlosen Zustand im Eingangskreis nicht übertragen können. Da dies«.

4u Forderung jedoch eine wesentliche Voraussetzung für den Einsatz von Signalübertragern in Telegrafievei mittlungsanlagen darstellt, ist es deshalb erforderlich, zusätzliche Schaltmittel vorzusehen, die das Stromloswerden des Eingangskreises dem Ausgangskrei¹-signalisieren. Das ist vor allen Dingen zur Signalisie rung eines Drahtbruches erforderlich, da in diesem Fall der Ausgangskreis in den Schlußzeichenzustand, d. h. in den startpolaren Zustand versetzt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Relais mit optoelektronischer Kopplung zu schaffen, das diesen Nachteil nicht aufweist. Gemäß der Erfindung wird das dadurch gelöst, daß im Ausgangskreis jedem Koppelelement ein Operutionsverstärker mit positiver Rückkopplung zugeordnet ist, an dessen Eingang sowohl die von einem Koppelelement abgegebene, einem Stromschritt im Eingangskreis entsprechende Spannung als auch eine dieser Spannung entgegenwirkende und einen nachgeschalteten Ausgangsschalter sperrende Vorspannung gelangt.

Die an den Eingang jedes Operationsverstärkers angeschaltete Vorspannung steht über getrennte Ausgänge einer erdfreien Stromversorgungseinrichtung

zur Verfügung, wobei die Vorspannung stets kleiner ist als die im Falle eines im Eingangskreis auftretenden Stromschrittes über ein Koppelelement abgegebene Spannung. Wie im einzelnen im folgenden an

Hand eines Ausführungsbcispieles eiläuieu wird, ist ein nach der Erfindung aufgebautes elektronisches Relais in der Lage, sowohl Doppelstrom- als auch Einfachstromzeichen zu übertragen. Bei der Übertragung von Doppelstromzeichen wird auch der stromlose Zustand im Eingangskreis an den Ausgang des Relais übertragen. Zusätzliche, einen Drahtbruch übertragende Schaltmittel sind also nicht mehr erforderlich.

Zur Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel zur Übertragung von Doppelstromzeichen verwiesen, an hand dem weitere Einzelheiten der Erfindung angegeben werden. Die optoelektronischen Koppelelemente sind dort mit OK 1 und OK 2 bezeichnet. Der Eingangskreis dieser Koppelelemente ist jeweils derart in den mit α und h bezeichneten Leitungskreis geschaltet, daß beim Auftreten eines stoppolaten Stromschrittes das Koppelelement OK 1 und beim Auftreten eines startpolaren Stromschrittes das Koppelelement OK 2 zur Lichtemission aktiviert wird. Im Ausgangskreis ist je Stromrichtung ein Operationsverstärker OV 1 bzw. OV2 vorhanden, dessen Ausgänge A 1 bzw. Al über Verstärkerstufen 7 I. 72 bzw. 7 4,75 auf einen Ausgangsschalter 73 bzw. 7 6 wirken. Über die AuFgangsschalter wird entweder positive oder negative Polarität an den Ausgang AS des Relais geschaltet. Jeder Operationsverstärker OK 1 und OVl ist über einen Widerstand R 5 bzw. R 6 positiv rückgekoppelt. Das bedeutet. daß jeder Operationsverstärker ein bistabiles Verhalten zeigt, was in der Figur durch einen Querstrich am Eingang E 1 jedes Operationsverstärkers symbolisch angedeutet ist. Zur Stromversorgung der Anordnung ist die Stromversorgungseinrichtung UR vorhanden, di·" beispielsweise ein Gegentaktgleichumrichter sein kann. Über jeweils getrennte Ausgänge werden die erdfreien Spannungen U1 und V 2 zur Verfügung gestellt, die über die Widerstände R 1 und R 2 an die Eingänge E 1 und El des Operationsverstärkers OK 1 und über die Widerstände R 3 und R 4 an die Eingänge £ 1 und El des Operationsverstärkers OK 2 geschaltet sind. Die Anschaltung der Vorspannungen ist dabei dera^rt, daß während des stromlosen Zustands im Eingangskreis «, /; jeweils die negative Polarität der Vorspannung, also — U \ und — LJ 2 am Ausgang A 1 bzw. A 1 der Operationsverstärker anliegt. Damit sind alle den Ausgängen A 1 bzw. A 2 nachgeschaltcten Transistorstufen gesperrt, so daß am Ausgang AS der Relais keine Spannung anliegt.

Im folgenden soll der Fall betrachtet werden, daß im Eingangskreis ein stoppolarer Telegraficschritt auftritt, d. h. daß die Leitung α positiv gegenüber der Leitung/) ist. über das Koppelelement OK 1 wird dann an die Eingänge El und El des Operationsverstärkers OKI eine Spannung abgegeben, die entgegen der über die Widerstände R 1 und R 2 anliegenden Vorspannung gerichtet ist. Die Dimensionierung der von einem aktivierten Koppelelement erzeugten Spannung und der Vorspannung ist dabei derart, daß die vom Koppelelement auf Grund eines im Eingangskreis auftretenden Stromschrittes abgegebene Spannung die Vorspannung übersteigt. Im betrachteten Fall wird demnach der Operationsverstärker OKI umgeschaltet, so daß an seinem AusgangA\ nunmehr positive Polarität erscheint. Dadurch wer-

xo den die nachgeschalteten Transistoren 71,72 und 73 leitend, so daß über den als Ausgangsschalter vorhandenen Transistor die positive Klemme/⁵ mit dem Ausgang AS verbunden ist. Für den Fall, daß im Eingangskreis ein startpolarer Telegrafieschritt

auftritt, d.h. daß die Leitung« negativ gegenüber der Leitung b ist, wird der Operationsverstärker O K 2 in der gleichen Weise umgeschaltet, steuert dadurch die Transistoren 74, 7 5 und 76 in den leitenden Zustand und schaltet ii^r den als Ausgangsschalter

an vorhandenen Transistor 7 6 die negative Klemme N an den Ausgang AS an. Mit dem Wechsel der Polarität im Eingangskreis a, b wechselt also auch die Polarität am Ausgang AS des Relais, da in dem Augenblick, in dem der eine Ausgangsschalter ge-

sperrt wird, der andere leitend gesteuert wird.

Tritt im Eingangskreis ein, beispielsweise durch einen Drahtbruch, verursachter stromloser Zustand auf, so sind beide Ausgangsschalter 7 3 und 76 gesperrt und am Ausgang AS steht keine Spannung

zur Verfugung. Dieses Kriterium entspricht dem Signal, das in Telex- oder Datexvermittlungen den sogenannten dritten Zustand kennzeichnet.

Im Ausführungsbeispiel ist zwischen den Ausgängen A 1 bzw. A 2 der Operationsverstärker OV1 bzw.

OK2 eine zweitstufige Verstärkung der von den Operationsverstärkern abgegebene.-· Signale angegeben. Diese für die Tastung großer Telegrafiestromstärken erforderliche Anordnung kann dann, wenn mit herabgesetzter Telegrafiespannung gearbeitei wird, auf eine einstufige Verstärkung reduziert werden.

Um zu vermeiden, daß die als Ausgangsschalter vorhandenen Transistoren 73 und 76 bei einer Umsteuerung nicht überlappend schalten, ist es vorteilhaft, im Eingangskreis einen zwischen die Leitungen α und b geschalteten Kondensator C vorzusehen, durch den eine definierte, der Telegrafiergeschwindigkeit und der Telegrafiespannung am Ausgang des Relais angepaßte Abflachung der im Eingangskreis auftretenden Telegrafierzeichen bewirkt wird. Die Einschaltung des Kondensators C kann darüber hinaus auch noch dazu verwendet werden, die im Prinziep sehr hohe Reaktionsgeschwindigkeit des beschriebenen Relais der im jeweiligen Anwendungsfall »orliegenden Telegrafiergeschwindigkeit anzupassen, wodurch die Anfälligkeit für auftretende Suirimpulse vermindert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Elektronisches Relais mit einem je Stromrichtung vorhandenen optoelektronischen Koppelelement zwischen Eingangs- und Ausgangskreis, dadurch gekennzeichnet, daß im Ausgangskreis jedem Koppelelement (OK 1, OK 2) ein Operationsverstärker (OKI, Op'2) mit positiver Rückkopplung (R 5, R 6) zugeordnet ist, an dessen Eingang (E 1, E 2) sowohl die von einem Koppelelement abgegebene, einem Stromschritt im Eingangskreis (α, b) entsprechende Spannung als auch eine dieser Spannung entgegenwirkende und einen nachgeschalteten Ausgangsschalter (73, 7 6) sperrende Vorspannung (U 1, U 2) gelangt.

2. Elektronisches Relais nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Eingang (El, El) jedes Operationsverstärkers(OV1, OV 2) angeschaltete Vorspannung (U 1, U 2) über getrennte Ausgange einer erdfreien Stromversorgungseinrichtung (UR) zur Verfugung steht, wobei diese Vorspannung (U 1, Ul) stets kleiner ist als die im Falle eines im Eingangskreis (a, b) auftretenden Stromschrittes über ein Koppelelement (OK 1, OK 2) abgegebene Spannung.

3. Elektronisches Relais nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang (A 1, A 2) jedes Operationsverstärkers (OVl, OVl) und dem ihm zugeordneter, Ausgangsschalter (7 3, 7 6) Verstärkerstufen (7 i, 7 2 bzw. 74. 75) derart geselltet sind, daß sie durch die im Ruhezustand an einem Ausgang (A 1, A 2) eines Operationsverstärker, auftretende Vorspannung (U 1, U 2) gesperrt sind.