DE2331955A1 - Schaltung zur physikalischen trennung einer signalquelle von einer dieser zugeordneten signalempfangsschaltung - Google Patents

Schaltung zur physikalischen trennung einer signalquelle von einer dieser zugeordneten signalempfangsschaltung

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Jun Robert Wesley Huggins
Logan L Pease
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Eaton Corp
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    • H03K3/42—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of opto-electronic devices, i.e. light-emitting and photoelectric devices electrically- or optically-coupled
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/80—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water
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Description

Patentanwälte D;pl.-Ing. W. Scherrmann Dr.-ing. R. Roger
73 Esslingen (Neckar), Fabrikstraße 24, Postfach 348
22. Juni 1973 Telefon
Stuttgart (0711)35*539
PA 83 rünae 35901?
λ ~ λ Λ c\ T- Γ- Telegramme Patentschutz
LO O Λ Ο Ο υ Essllngennedcar
Eaton Corporation/ TOO Erieview Plaza, Cleveland» Ohio 44114
Schaltung zur physikalischen Trennung einer Signalquelle von einer dieser zugeordneten Signalempfangsschaltung (Zusatz zu Patent Patentanmeldung P 22 33 553.1)
Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur physikalischen Trennung einer Signalquelle von einer dieser zugeordneten Signalempfangsschaltung.
Die den Gegenstand des Hauptpatentes bildende Schaltung zeichnet sich dadurch aus, daß mit der Signalquelle und der Signalempfangsschaltung elektro-optische Kopplungsmittel elektrisch verbunden sind, durch die von der Signalquelle kommende elektronische Signale auf optischem Wege unter physikalischer Isolation der Signalempfangsschaltung von der Signalquelle der Signalempfangsschaltung zuführbar sind.
Mit dieser Schaltung wird die Aufgabe gelöst, eine Schaltung zu schaffen, die den Durchgang von Störsignalen weitgehend verhütet, für Computer und logische Schaltungen verwendbar ist und sich doch durch einen einfachen und billigen Aufbau auszeichnet.
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Ziel der vorliegenden Zusatzerfindung ist es, die Schaltung gemäß dem Hauptpatent im Sinne-der Schaffung einer einfachen praktischen Schaltung und einer noch v/irksameren Störsignalunterdrückung v/eiter zu entwickeln.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Schaltung gemäß der Zusatzerfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Signalquelle eine deren elektronische Signale empfangende Eingangsschaltung zugeordnet ist, die eine die Signale auf optischem Wege übermittelnde lichtaussendende Diode enthält und daß eine elektrisch von der Eingangsschaltung isolierte Ausgangsschaltung der Signalempfangsschaltung einen die optischen Signale empfangenden Fototransistor enthält, der davon elektronische Signale ableitet.
Weitere vorteilhafte Merkmale und Eigenschaften der neuen Schaltung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles des Gegenstandes der Erfindung sowie aus den anschließenden Unteransprüchen.
Die Zeichnung zeigt eine Schaltung gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung.
Bei der zur Erläuterung gewählten Ausführungsform der Erfindung ist eine nicht dargestellte äußere Signalquelle von beispielsweise + 24 V an Eingangsklemmen 2 angeschlossen und über einen Strombegrenzungswiderstand 4 mit einer lichtaussendenden Diode 6 einer Fotokopplungseinheit verbunden, welche allgemein mit 8 bezeichnet ist. Die Fotokopplungseinheit 8 weist außerdem einen Fototransistor 10 auf, dessen Emitter-Kollektorkreis zwischen Erde und über einen Widerstand 14 an einer geeigneten Spannungsquelle 12 von beispielsweise + 5 V liegt. Die Basis des Fototransistors 10 ist
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fotoempfindlichj sie dient dazu, den Fototransistor 10 leitfhäig zu machen, wenn die von der lichtaussendenden Diode 6 ausgesandte Fcfcoiendichte eine vorbestimmte Größe erreicht. Die von der lichtaussendenden Diode 6 abgestrahlte Fotonendichte ist durch die Größe des durch die Diode 6 fließenden Stromes bestimmt. Der Widerstand 4 begrenzt den Eingangsstrom auf für die Diode 6 unschädliche Werte.
Zwischen der Basis und dem Emitter des Fototransistors 10 liegt eine Störsignalunterdrückungsschaltung, die allgemein mit 22 bezeichnet ist und eine Zeitverzögerung für das Leitfähigwerden des Fototransistors 10 herbeiführt. Der Emitter des Fototransistors 10 liegt an Erde, während die Störsignalunterdrtickungsschaltung 22 einen Kondensator 24 aufweist, der parallel zu einem Widerstand 26 mit einem verhältnismäßig hohen Ohmwert liegt.
Fließt Strom über die lichtaussendende Diode 6, so treffen die ausgesandten Fotonen auf die Basis des Fototransistors 10 auf, wobei sie anstatt sofort den Stromdurchfluß durch den Fototransistor 10 auszulösen zunächst den Aufbau einer Ladung in dem Kondensator 24 bewirken, bis die Auslösespannung des Fototransistors 10 erreicht wird. Zu diesem Zeitpunkt entlädt sich der Kondensator 24 während der Fototransistor 10 leitend wird. Die Größe des Kondensators 24 ist in Abhängigkeit von der gewünschten Zeitverzögerung gewählt. Die Störsignalunterdrückungsschaltung 22 verhütet nicht nur eine fehlerhafte Zündung des Fototransistors 10,die durch Störsignale,wie etwa durch ein hochfrequentes in der Ausgangsschaltung induziertes elektrisches Rauschen,hervorgerufen werden kann, sie verhütet vielmehr auch eine Entladung des Fototransistors die auf das Kontaktprellen eines Schalters zurückzuführen ist, der normalerweise einen ,Teil der Eingangsschaltung bildet.
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Die Ausgangsgröße des Fototransistors 10 wird einem Eingang eines NAND-Schmitt-Trigger-Tores 18 zugeleitet, dessen andere Eingänge alle an die Spannungsquelle 12 angeschlossen sind. Das Schmitt-Trigger-Tor 18 wirkt mit dem Widerstand 14 zur Bildung einer Schmitt-Trigger-Schaltung zusammen. Die Ausgangsgröße des Schmitt-Trigger-Tores 18 an der Klemme 20 ist somit ein Signal von Einheitsgröße, wenn keine Ausgangsgröße von dem Fototransistor 10 kommt; sie weist den Null-Wert auf, wenn ein Signal von dem Fototransistor 10 ansteht.
Im Betrieb ist es oft notwendig oder erwünscht, äußere Signalquellen zur Einspeisung von Signalen in Computer oder logische Schaltungen anzuschließen. So ist es zum Beispiel zweckmäßig, bei einem System zur automatischen Steuerung von Stapelhebezeugen oder dergleichen von dem Hebezeug mitgeführte Signälquellen zu verwenden, die in die Steuerlogik des Systems Signale einspeisen, welche den jeweiligen Betriebszustand oder die jeweilige Stellung des Hebezeuges angeben. Solche Systeme müssen aber leider häufig in Bereichen arbeiten, in denen sie der Einwirkung starker vorübergehender elektrischer Erscheinungen und starken Rauschens ausgesetzt sind, wie es vom Betrieb in Nähe befindlicher Anlagen herrührt. Um diese Schwierigkeiten zu überwinden oder im wesentlichen wirkungslos zu machen, sind die Signalquellen derart angeschlossen, daß sie Signale über die Eingangsklemmen 2 der erfindungsgemäßen Schaltung einspeisen, die die lichtaussendende Diode 6 wirksam machen. Der Widerstand 4 begrenzt die Größe der ankommenden Signale auf für die Diode 6 unschädliche Werte. Sowie die lichtaussendende Diode 6 durch ein Nutzsignal erregt wird, sendet sie Fotonen aus, die auf die fotoempfindliche Basis des Fototransistors 10 auftreffen und den Fototransistor 10 leitend machen, sobald der Kondensator 24 geladen ist. Es ist zu bemerken, daß zwischen der licht-409825/0983
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aussendenden Diode 6 und dem Fototransistor 10 keine physikalische Verbindung besteht und daß die Signalkopplung lediglich über den optischen Weg zwischen diesen Elementen erfolgt. Damit werden eine vollständige Isolation und Störsignalunterdrückung erzielt. Die durch die Fotokopplungseinheit 8 durchgehenden Signale werden dem Schmitt-Trigger-Tor 18 zugeführt. Das Schmitt-Trigger-Tor 18 gibt normalerweise eine Ausgangsgröße von Einheitsgröße ab; beim Empfang des von der Fotokopplungseinheit 8 kommenden Signales fällt die Ausgangsgröße des Schmitt-Trigger-Tores 18 auf Null. Die Ausgangsgröße des Schmitt-Trigger-Tores 18 wird über die Klemme 20 den logischen Steuerschaltungen des Systems zugeführt; sie bildet abhängig vom Vorhandensein oder NichtVorhandensein eines gewünschten Eingangssignales eine binäre Null oder Eins.
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Claims (7)

Patentansprüche
1.) Schaltung zur physikalischen Trennung einer Signalquelle von einer dieser zugeordneten Signa!empfangsschaltung (nach Patent Patentanmeldung
P 22 33 553.1), dadurch gekennzeichnet, daß der Signalquelle eine deren elektronische Signale empfangende Eingangsschaltung zugeordnet ist, die eine die Signale auf optischem Wege übermittelnde lichtaussendende Diode (6) enthHlt und daß eine elektrisch von der Eingangsschaltung isolierte Ausgangsschaltung der Signalempfangsschaltung einen die optischen Signale empfangenden Fototransistor (10) enthält, der davon elektronische Signale ableitet.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsschaltung eine an den Kollektor des Fototransistors (10) angeschlossene Schmitt-Trigger-Schaltung enthält.
3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmitt-Trigger-Schalter ein NAND-Verknüpfungsglied (18) enthält, dessen einem Eingang elektronische Signale von dem Fototransistor (10) zugeleitet werden und dessen andere Eingänge alle gemeinsam an eine Spannungsquelle (12) angeschlossen sind und daß zv/ischen dem einen Eingang und der Spannungsquelie (12) ein Widerstand (14) liegt.
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4. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Signalquelle und der lichtaussendenden Diode (6) ein die Größe der der lichtaussendenden Diode (6) zugeführten Signale begrenzender Widerstand (4) liegt.
5. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine StörSignalunterdrückungsschaltung (22) aufweist, die einen Kondensator (24) enthält, welcher zwischen der Basis und dem Emitter des Fototransistors (10) liegt.
6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kondensator (24) ein hochohmiger Widerstand (26) parallel geschaltet ist.
7. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Kollektor des Fototransistors (10) Schaltmittel angeschlossen sind, deren Schaltzustand sich bei leitendem Fototransistor (10) ändert und daß eine Störsignalunterdrückungsschaltung (22) mit einer zwischen der Basis und dem Emitter des Fototransistors (10) liegenden Kapazität vorgesehen ist.
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