DE2236425A1

DE2236425A1 - Elektronisches fernmelderelais mit einem elektronenoptischen koppler

Info

Publication number: DE2236425A1
Application number: DE2236425A
Authority: DE
Inventors: Maurice Maniere; Pierre Thepaut
Original assignee: Lignes Telegraphiques et Telephoniques LTT SA
Current assignee: Lignes Telegraphiques et Telephoniques LTT SA
Priority date: 1971-07-27
Filing date: 1972-07-25
Publication date: 1973-02-08
Also published as: FR2146946B1; FR2146946A1; US3751671A; DE2236425B2

Description

PATENTANWÄLTE

DIPL.-ING. LEO FLEUCHAUS DR-ING. HANS LEYH

München 71,

Melchiorstr. 42

Unser Zeichen: A 12 495

LIGNES TELEGRAPHIQUES ET TELEPHONIQUES 89, Rue de la Faisanderie PARIS, FRANCE

Elektronisches Fernmelderelais mit einem elektronenoptischen_

Koppler

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Fernmelderelais mit einem elektronenoptischen Koppler in Festkörpertechnik, das sich insbesondere für einen Einsatz in Telegraphie-Übertragungsschaltungen eignet.

Relaisanordnungen dieser Art sind bereits bekannt und umfassen im allgemeinen eine elektrolumineszierende Halbleiterdiode, die mit den Eingangsklemmen der Relaisanordnung über Schutzanordnungen und eine Photozelle oder einen Phototransistor verbunden ist, der von der Diode abgesetzt ist, um. von dieser Lichtstrahlung zu empfangen, wobei ein Halbleiterschalter vorgesehen ist, der zwischen dem leitenden und nichtleitenden Zustand entsprechend der auf die Photozelle oder den Phototransistor auftreffenden Strahlung schaltbar ist.

Elektrolumineszierende Dioden weisen einen geringen Sperrwiderstand auf und können beim Ziehen eines zu hohen Sperrstromes zerstört werden. Aus diesem Grunde werden hierauf TeIe-

Wb/wb graphiesignale

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graphiesignale über eine Schutzschaltung übertragen, die gewöhnlich eine Niederspannungs-Siliziumdiode umfaßt, die in Reihenschaltung mit der elektrolumineszierenden Diode verbunden ist, wobei ferner ein Widerstand von einigen Kiloohm und eine Hochspannungs-Siliziumdiode vorgesehen ist, die jeweils die elektrolumines zierende Diode auf beiden Seiten der Niederspannungs-Siliziumdiode nebenschließt. Die Hochspannungsdiode leitet zwar den Sperrstrom, da sie jedoch einen bestimmten Durchlaßwiderstand aufweist, bilden die in Reihenschaltung angeschlossene Niederspannungsdiode und der Nebenschlußwiderstand einen zusätzlichen Schutz.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, den Schutz der elektrolumineszierenden Diode von elektronenoptischen Relais zu erhöhen und ferner die Schutzschaltung der elektrolumineszierenden Diode eines elektronenoptischen Relais in der Form auszulegen, daß diese als Verzerrungs-Schutzschaltung dienen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dieses Fernmelderelais eine elektrolumineszierende Diode sowie Anordnungen zur Übertragung von Informationsimpulsen auf diese Diode aufweist, daß eine Schutzdiode diese elektrolumineszierende Diode nebenschließt, wobei ihre Vorwärtsrichtung entgegengesetzt der der elektrolumineszierenden Diode liegt und daß schließlich ein Widerstand in Reihenschaltung sowohl an der elektrolumineszierenden als auch an der Schutzdiode liegt, daß ein Transistor diese Dioden nebenschließt, wobei Emitter und Basis jeweils mit den beiden Enden dieses Widerstands verbunden sind und daß ein Phototransistor von der elektrolumineszierenden Diode abgesetzt ist, um von dieser eine optische Strahlung zu empfangen und daß ein Gleichstromverstärker mit dem Phototransistor verbunden ist.

Eine besonders vorteilhafte Verwirklichung der Erfindung liegt darin, daß zur Verzerrungskorrektur der Telegraphiesignale ein in Reihenschaltung angeschlossener Kondensator und eine Widerstandsschaltung im Nebenschluß an der elektrolumineszierenden und an der Schutzdiode liegen, wobei der Kondensator zuerst während der Vorderkante des Telegraphiesignals aufgeladen

- 2 - und

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und anschließend über die lumineszierende Diode während der Rückflanke des Signals entladen wird, wodurch die Dauer des Stromflusses durch -letzteren erhöht und schließlich eine Entladung durch den Transistor bewirkt wird, wenn nach Umkehr der Richtung des Speisestroms der Transistor durch den Spannungsabfall über den Reihenwiderstand leitend wird, wodurch die Wellenform des Stromes über die lumineszierende Diode versteuert wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Ansprüchen und Zeichnungen hervor. Es zeigen:

- Figur 1 - ein Schaltungsdiagramm des erfindungsgemäß aufgebauten,

elektronenoptischen Relais nach Einbau in eine Fernschreiberschaltung, wobei die aus lumineszierender Diode und Verzerrungsschutzanordnung bestehende Einheit sowie die Phototransistor-Verstärkerschaltung in Blockdiagrammform dargestellt würden;

- Figur 2 - Signal-Wellenformen an verschiedenen Punkten der Dioden- und Verzerrungs-Schutzschaltung zur Erläuterung der Arbeitsweise dieser Schaltung;

- Figur 3 - die Schutzschaltung für die elektrolumineszierende

Diode;

- Fig. 4 und 5 - Schaltungsdiagramme für den Schutz der elektro

lumines zierenden Diode und der Verzerrungsschutzschaltung und

- Figur 6 - ein Schaltungsdiagramm eines Gleichstromverstärkers

für den Strom des Phototransistors mit Vorrichtungen zur Erzeugung einer Schwellenspannung.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und dabei insbesondere auf die Darstellung der Figur 1 wird ein gewöhnliches elektronenoptisches Relais im allgemeinen durch einen gestrichelt angedeuteten Kasten 10 angegeben, der zwei Eingangsklemmen 11 und 12 und zwei Ausgangsklemmen 13 und 14 umfaßt. Die angegebenen Eingangsklemmen 11 und 12 sind hierbei über eine übertragungsleitung 21

- 3 - mit

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mit einem geeigneten Fernschreib-Sender 20 verbunden. Die Ausgangsklemmen 13 und 14 sind mit einem Kanalumsetzer 25 gekoppelt, der über eine Übertragungsleitung 26 mit einem (nicht dargestellten) Fernschreib-Empfanger verbunden ist.

Die übertragungsleitung 21 bildet eine gewöhnliche Gleichstrom-Fernschreiberschleife, die mit einem Strom von etwa 20 Milliampere im neutralen bzw. Einfachstrombetrieb oder im polaren bzw. Doppelstrombetrieb arbeitet.

Anstelle einer Einschleifung zwischen einem Fernschreib sender und einem Kanalumsetzer kann das Relais in ähnlicher Form zwischen einen Kanal-Demodulator und einen Fernschreib-Empfänger (27 in Figur 6) geschaltet werden.

Die Fernschreib-übertragungsleitung 21 besitzt im allgemeinen eine Kapazität, die sich proportional zu ihrer Länge aufteilt. Hierdurch entsteht tine Verzerrung des vom Fernschreib-Senders 20 erzeugten Fernschreibsignals während seiner Fortpflanzung. Das ausgesendete Signal, das bei A auf der Leitung a in Figur 2 dargestellt ist, gelangt an die Eingangsklemmen 11-12 des Relais mit der Wellenform B der Leitung b in Figur 2, in der die Stromstärke I des Fernschreibstromes als Ordinate und die Zeit t e

als Abszisse abgetragen ist. Der Maximalwert von I wird als 20 Milliampere angenommen.

Der Strom I,, der bei positiven Werten dieses letzteren gleich I ist und 0 beträgt, wenn I negativ ist, wird bei C in der Zeile c der Figur 2 dargestellt. Die horizontale Ordinate I stellt den Umschalt-Schwellwert dar. Da die Umschaltung des Relais zu den Zeitpunkten ti, ti, to ... eintritt, zu denen I-, den Wert I erreicht, erfolgt diese mit den Verzögerungen f. , t*₂' f- auf den Übergangszeitpunkten zur Sendung t., t₂, t.,. Hierdurch entsteht eine Verzerrung des Ausgangssignals D, das auf der Linie d der Figur 2 dargestellt ist, die gleich dem Ausdruck (f*2 ~ tfi) /T ist und im Absolutwert umso höher ausfällt, je länger die Fernschreibleitung ist.

Die Schutzschaltung der elektrolumineszierenden Diode sowie die Verzerrungs-Schutzschaltung ist mit Organen ausgerüstet, die die-

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'- 4 - se

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se Verzerrung korrigiert.

Unter Bezugnahme auf Figur 3 umfaßt die Schutzschaltung 3 der elektrolumineszierenden Diode 1 einen Transistor 30 und eine im Nebenschluß mit der Diode I liegende Diode 33, wobei sich die Stromleitungsrichtungen der beiden Dioden zueinander gegenüberstehen. In die Speiseleitung sind die beiden Widerstände 31 und 32 eingeschleift. Der Kollektor des Transistors 30 ist mit einem Draht der Leitung und seine Basis und sein Emitter sind mit dem anderen Draht jeweils an den beiden Enden des Widerstands 31 angeschlossen. Die Schaltung 3 arbeitet wiefolgt: der Strom I fließt je nach seiner Richtung durch die lumineszierende Diode 1 oder durch die Schutzdiode 33. Die Diode 1 ist somit gegenüber einer Gegenspannung geschützt. Besitzt der Speisestrom seinen normalen Wert, d.h. 20 Milliampere, so ist der Transistor 30 nichtleitend. Nimmt der Speisestrom einen höheren Wert an, z.B. 40 Milliampere, so wird der Transistor 30 infolge des Spannungsabfalls über den Widerstand 31 leitend. Somit fließt der Strom durch den Transistor 30 und die elektrolumineszierende Diode ist gegenüber starken Strömen geschützt.

Unter Bezugnahme auf Figur 4 umfaßt die Schaltung 3¹ einen Transistor 30, dessen Emitter mit der Klemme 12 über einen Widerstand 31 verbunden ist, der durch eine Diode 131 nebengeschlossen wird und dessen Kollektor mit der Klemme"H über eine Diode 132 verbunden ist, andererseits über einen Widerstand 133 und einen Kondensator 134, die in Reihenschaltung zwischen dem Kollektor und dem Emitter dieses Transistors angeschlossen sind. Die elektrolumineszierende Diode 1, die in Reihe mit einem Widerstand 5 hohen Wertes angeschlossen ist, ist ebenfalls zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors 30 in Reihe ange-schlossen. Die Basis des Transistors 30 ist direkt mit der Klemme 12 verbunden. Schließlich ist ein Widerstand 135 in Reihe mit einer Diode 33 an die Klemme 11 angeschlossen, während die Diode 33 mit dem Emitter des Transistors 30 verbunden ist.

Innerhalb des aufsteigenden Zweiges von C fließt der

- 5 - Strom

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^ςί:ο;., wi:iol< t . Klemme 11, Diode 132, elektrolumines zierende .jxi'-iC. ι, Widerstand 5, Diode 131, Klemme 12. Der Kondensator 134 lädt sich über den Widerstand 133 auf. Innerhalb des abfallenden Zweiges entlädt sich der Kondensator 134 über die elektrolumines zierende Diode 1 und den Widerstand 5, wodurch ein zusätzlicher Strom in der elektrolumineszierenden Diode erzeugt wird, der bei C in der Linie - c - der Figur 1 dargestellt wird. Die Werte des Kondensators 134 und der Widerstände 5 und 133 sind in der Form festgelegt, daß der somit verstärkte Strom I, vor dem Zeitpunkt t~ von Null von I noch über dem Schwellstrom I_ liegt. Ab dem Zeitpunkt t!J fließt der Strom I wiefolgt: Klemme 12, Widerstand 31, Diode 33, Widerstand 135, Klemme 11. Im Widerstand 31 tritt ein Potentialunterschied auf und der Transistor 30 wird zu einem bestimmten Zeitpunkt leitend, der darauf abgestimmt ist, daß er gerade noch vor dem Zeitpunkt auftritt, zu dem der Strom I,, der um den Entladestrom zugenommen hat, den Wert I erreicht. Der Kondensator 134 entlädt sich somit schnell über den Widerstand 133 und den Transistor 30 (der Widerstand 133 ist wesentlich kleiner als der Widerstand 5) und der Strom in der elektrolumineszierenden Diode hebt sich sofort auf (Kurve Cj der Linie c in Figur 2). Hieraus folgt, daß das Signalende D anstelle zum Zeitpunkt t£ auf den Zeitpunkt t!J fällt und daß der Verzerrungspegel verbessert wird.

Die in Figur 5 dargestellte Schutz- und Verzerrungs-Korrekturschaltung 3" umfaßt wie die in Figur 4 dargestellte einen Transistor 30, der in Reihe mit einer Diode 132' zwischen den Klemmen 11 und 12 angeschlossen ist. Der Widerstand 31 wird nicht mehr durch eine Diode nebengeschlossen. Die aus Widerstand 133 und Kondensator 134 bestehende Einheit ist einerseits mit dem Kollektor des Transistors 30 und andererseits mit dem Emitter eines weiteren Transistors 136 verbunden, der gegenüber der des Transistors 30 eine entgegengesetzte Leitfähigkeit aufweist. Dieser Emitter ist ebenfalls mit dem Kollektor des Transistors 30 verbunden. Die Basis des Transistors 136 ist mit der Klemme 11 über den Widerstand 137 verbunden und eine Diode 132" ist zwischen

- 6 - der

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der Basis und dem Kollektor des Transistors 136 eingeschleift. Hierbei sind zwei Entladeschaltungen des Kondensa-

tors 134 möglich: die eine wird durch den Transistor 136, die elektrolumineszierende Diode 1, den Widerstand 5 und den Widerstand 133, die andere durch den Widerstand 133 und den Transistor 30 gebildet. Während der Anstiegszeit.des Stromes I lädt sich der Kondensator 134 über die Diode 132' (der Diode 132,äquivalent), den Widerstand 133 und den Widerstand 31. Während der Abfallszeit des Stromes I erfolgt die erste Entladung über den Transistor 136, die elektrolumineszierende Diode 1 und die Widerstände 5 und 133. Anschließend tritt der Transistor 30 durch den Potentialabfall im Widerstand 31 bei der Umkehr von I aus seiner Sperrstellung aus und der Abschluß der Entladung erfolgt über den Widerstand 133 und den Transistor 30.

Figur 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer mit einem elektronenoptischen Relais ausgerüsteten Empfangsschaltung für eine Einfachstrom-Fernschreibleitung.

In der Darstellung der Figur 6 ist ein Fernschreib-Empfänger 27 mit den Ausgangsklemmen 13 und 14 eines Gleichstromverstärkers 4 verbunden „ Di„^er Fernschreibempfänger wird in der Zeichnung durch eine Spule des Druckermagneten dargestellt, die in Reihenschaltung an eine geeignete 48-Volt-Spannungsquelle angeschlossen ist, die durch die Batterie 28 dargestellt wird, wobei ein Schleifenstromregler in der Zeichnung durch einen Drehwiderstand 29 dargestellt wird.

Der Gleichstromverstärker 4 umfaßt zwei Transistoren 40 und 41 des Typs NPN bzw. PNP. Die Basis des Transistors 40 ist galvanisch mit dem Emitter des Phototransistors 2 und die Basis des Transistors 41 galvanisch mit dem Kollektor des Transistors 40 gekoppelt. Die Anschlußklemmen 13 und 14 sind jeweils mit dem Emitter der Transistoren 40 und 41 verbunden. Der Emittervorwiderstand 43 besitzt einen Wert von 20 Kiloohm und der Widerstand 42, der zwischen dem Emitter und dem Kollektor des Transistors 41 angeschlossen ist, einen Wert yon 1 Megohm. Der Verstär-

- 7 - ker

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ker 4 arbeitet wiefolgt: Besitzt der Strom in der elektrolumineszierenden Diode 1 den Wert Null, so sperrt der Phototransistor 2 zusammen mit den Transistoren 40 und 41. Ein sehr geringer Strom von 5O Mikroampere fließt in Richtung Anschlußklemme 13, Widerstand 42, Dioden 44 und Anschlußklemme 14. Dieser Strom ist zu klein, um die Spule 29 zu erregen. Erreicht der Strom in der elektrolumineszierenden Diode 1 seinen normalen Wert, so wird der Phototransistor 2 zusammen mit den Transistoren 40 und 41 leitend. Der Widerstand 42 wird kurzgeschlossen und der Strom fließt wiefolgt: Anschlußklemme 13, Transistor 41, Dioden 44, Anschlußklemme 1 4 .

- 8 - Patentansprüche

2 0 9 R Π G / 1 3 1 U

Claims

Patentansprüche

1. Elektronisches Fernmelderelais mit einem elektronenoptischen Koppler, dadurch gekennz eichnet, daß dieses eine elektrolumineszierende Diode (1) sowie Anordnungen zur Übertragung von Informationsimpulsen auf diese Diode aufweist, daß eine Schutzdiode (33) diese elektrolumineszierende Diode (1) nebenschließt, wobei ihre Vorwärtsrichtung entgegengesetzt der der elektrolumineszierenden Diode liegt und daß schließlich ein Widerstand in Reihenschaltung sowohl an der elektrolumineszierenden als auch an der Schutzdiode liegt, daß ein Transistor diese Dioden nebenschließt, wobei Emitter und Basis jeweils mit den beiden Enden dieses Widerstands verbunden sind und daß ein Phototransistor (2) von der elektrolumineszierenden Diode abgesetzt ist, um von dieser eine optische Strahlung zu empfangen und daß ein Gleichstromverstärker (4) mit dem Phototransistor (2) verbunden ist.

2. Elektronisches Fernmelderelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses eine elektrolumineszierende Diode (1) sowie Anordnungen zur Übertragung von Informationsimpulsen auf diese Diode aufweist, daß eine Schutzdiode (33) diese elektrolumineszierende Diode (1) nebenschließt, wobei ihre Vorwärtsrichtung entgegengesetzt der der elektrolumineszierenden Diode liegt und daß schließlich ein Widerstand in Reihenschaltung sowohl an der elektrolumineszierenden als auch an der Schutzdiode liegt, daß ein Transistor diese Dioden nebenschließt, wobei Emitter und Basis jeweils mit den beiden Enden dieses Widerstands verbunden sind, daß ein in Reihenschaltung verbundener Widerstand und eine Kondensatorschaltung die lumineszierende Diode, die Schutzdiode und den Transistor nebenschließt und daß ein Phototransistor (2) von der elektrolumineszierenden Diode abgesetzt ist, um von dieser eine optische Strahlung zu empfangen und daß ein Gleichstromverstärker (4) mit dem Phototransistor (2) verbunden ist.

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