DE2336137A1

DE2336137A1 - TELEGRAPHY RECEIVING CIRCUIT WITH OPTICAL COUPLER

Info

Publication number: DE2336137A1
Application number: DE19732336137
Authority: DE
Inventors: David Eric Alfred Coles
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1972-07-20
Filing date: 1973-07-16
Publication date: 1974-01-31
Also published as: GB1344794A; IT991123B; FR2194090A1

Description

Dipl.-Phys. Leo ThulDipl.-Phys. Leo Thul

StuttgartStuttgart

D.E.A. Coles - 4D.E.A. Coles - 4th

INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, New YorkINTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, New York

Telegrafie-Empfangsschaltung mit optischem KopplerTelegraphy receiving circuit with optical coupler

State of the art,

Bisher war es in der Telegrafietechnik üblich die galvanische Trennung zwischen dem Linienstromkreis und dem Ortsstromkreis durch elektromagnetische Relais zu bewirken. Bei diesen wird ein mechanisches Bewegungsteil durch den Linienstrom beeinflußt, das seinerseits Einfluß auf den Strom im Ortsstromkreis nimmt. Durch die gegenseitige Isolation der Wicklungen und Trennen der Schaltungen durch elektrisch nichtleitende Teile weist die Isolation derartiger Relais einen Widerstand von vielen Megohm auf. Nichtsdestoweniger sind diese mechanischen Relais einem gewissen Verschleiß unterworfen und bedürfen daher in gewissen Zeitabständen einer Überprüfung. Die gegenwärtige Tendenz ist auf eine Verringerung mechanischer Bauteile gerichtet. Dieser Tendenz entsprechend, sind schon verschiedene, nichtmechanische Empfangsschaltungen mit galvanischer Trennung vorgeschlagen worden. Eine von diesen sieht die Verwendung von Trägerstrom-Diodenmodulatoren mit Trennübertragern, vor.Up until now, it was common in telegraphy technology to provide galvanic separation between the line circuit and the local circuit caused by electromagnetic relays. In these, a mechanical moving part is influenced by the line current, which in turn influences the current in the local circuit. Due to the mutual isolation of the windings and If the circuits are separated by electrically non-conductive parts, the insulation of such relays has a resistance of many megohms. Nevertheless, these mechanical relays are subject to a certain wear and tear and therefore need at certain intervals of a review. The current trend is towards a reduction in mechanical components directed. According to this tendency, there are already various, non-mechanical receiving circuits with galvanic Separation has been proposed. One of these is the use of carrier current diode modulators with isolating transformers, before.

In unserer Zeit finden Schaltungen Verwendung, bei der die galvanische Trennung durch einen Lichtstrahl erfolgt. Hierbei wird auf der Linienstromseite der Schaltung ein Lichtgeber verwendet, während auf der Ortsstromseite der SchaltungIn our time, circuits are used in which the galvanic separation is carried out by a light beam. Here a light transmitter is used on the line current side of the circuit, while on the local current side of the circuit

11. Juli 1973July 11, 1973

vHy/spr ./.vHy / spr ./.

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eine lichtempfindliche Einrichtung als Lichtempfänger vorgesehen ist. Die einzige Verbindung zwischen den Schaltungsteilen wird durch einen Lichtstrahl hergestellt. Ein Problem derartiger Schaltung besteht darin, daß bei einer Ansteuerung die vom Lichtgeber abgegebene Lichtmenge (Helligkeit) über die gesamte Zeit der Ansteuerung ausreichend groß sein muß, um eine sichere Auswertung über den Lichtempfänger auf der Ortsstromseite zu gewährleisten.a light-sensitive device is provided as a light receiver. The only connection between the circuit parts is made by a beam of light. A problem with such a circuit is that when driven the amount of light emitted by the light transmitter (brightness) must be sufficiently large over the entire time of activation, to ensure reliable evaluation via the light receiver on the local power side.

Aufgabetask

Durch die im Anspruch angegebene Erfindung wird die Aufgabe gelöst den Lichtgeber einer Telegrafie-Empfangsschaltung mit optischer Kopplung entsprechend den Signalzuständen exakt zu steuern.The object is achieved by the invention specified in the claim solved the light transmitter of a telegraphy receiving circuit with optical coupling according to the signal statuses exactly steer.

Vorteileadvantages

Die durch die Erfindung gemäß dem Anspruch erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die vorgesehene Schwellwertschaltung sichergestellt ist, daß der Lichtgeber stets mit einer vorbestimmten Mindesthelligkeit aufleuchtet, wenn der Schwellwert durch eine entsprechende Lxnienstromansteuerung überschritten wird.The advantages achieved by the invention according to the claim are in particular that by the provided threshold value circuit it is ensured that the light transmitter always lights up with a predetermined minimum brightness when the Threshold value is exceeded by a corresponding linear current control.

Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:On the basis of an exemplary embodiment, the invention is connected explained in more detail below with the drawings. Show it:

Fig. 1 den linienstromseitigen Teil einer Telegrafieempfangsschaltung mit optischem Koppler gemäß der Erfindung.1 shows the part of a telegraphy receiving circuit on the line current side with optical coupler according to the invention.

Fig. 2 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Linienstrom und der anliegenden Spannung und zwischen dem Linienstrom und dem Strom einer Lichtgebereinrichtung aufzeigt.Fig. 2 is a diagram showing the relationship between the line current and the applied voltage and shows between the line current and the current of a light emitting device.

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In der Schaltung nach Fig. 1 ist nur der im Linienstromkreis liegende Teil einer Telegrafie-Empfangsschaltung mit optischem Koppler dargestellt. Der im Ortsstromkreis liegende Teil der Telegrafie-Empfangsschaltung hängt davon ab, welche Art Lichtempfänger verwendet wird. So würde z.B. ein Foto-Widerstandselement eine andere nachgeordnete Schaltung erfordern als ein fotoelektrischer Lichtwandler.In the circuit of FIG. 1, only that is in the line circuit lying part of a telegraphy receiving circuit with optical coupler shown. The part of the local circuit Telegraphy receiving circuitry depends on the type of light receiver is used. For example, a photo resistor element would require a different downstream circuit than one photoelectric light converter.

Der lxnxenstromseitige Teil der Empfangsschaltung wird über die Telegrafieleitung gespeist und daher nur mit dieser verbunden. Transistor 1 und Transistor 2 sind als Schmitt-Trigger geschaltet. Die Basis des Transistors 1 ist über einen Widerstand 20 mit dem Anschluß 4 eines Spannungsteilers verbunden. Dieser besteht aus einem Widerstand 5 und einem spannungsstabilisierenden Element, z.B. einer Zener-Diode 6 und ist zwischen zwei Leitungszügen 7 und 8 angeordnet und somit direkt mit Signaleingangsanschlüssen 9 und 10 verbunden. Der Kollektor des Transistors 1 ist über einen Widerstand 11 mit dem Leitungszug 8 verbunden. Die Basis des Transistors 2 ist direkt mit dem Anschluß 12 eines aus Widerständen 13 und 14 bestehenden Spannungsteilers verbunden, der ebenfalls zwischen den Leitungszügen 7 und 8 angeordnet ist. Der Kollektor des Transistors 2 ist über einen Widerstand 15 und einen Lichtgeber 16 an den Leitungszug 8 angeschlossen.The part of the receiving circuit on the external side is fed via the telegraph line and is therefore only connected to it. Transistor 1 and transistor 2 are connected as a Schmitt trigger. The base of transistor 1 is through a resistor 20 connected to terminal 4 of a voltage divider. This consists of a resistor 5 and a voltage stabilizing one Element, e.g. a Zener diode 6 and is arranged between two cable runs 7 and 8 and is therefore direct connected to signal input terminals 9 and 10. The collector of the transistor 1 is through a resistor 11 to the Line 8 connected. The base of transistor 2 is direct connected to terminal 12 of a voltage divider consisting of resistors 13 and 14, which is also between the lines 7 and 8 is arranged. The collector of the transistor 2 is via a resistor 15 and a light transmitter 16 connected to the line 8.

Die Emitter der beiden Transistoren 1 und 2 sind gemeinsam über einen Widerstand 17 mit dem Leitungszug verbunden.The emitters of the two transistors 1 and 2 are connected together via a resistor 17 to the line run.

Im stromlosen Zustand der Telegrafenleitung befinden sich beide Transistoren 1 und 2 im Sperrzustand. Mit dem Anwachsen des Stromes steigt der Spannungsabfall innerhalb der Schaltung. Die Spannung am Anschluß 4 ist von Anfang an höher als am Anschluß 12, da die Zener-Diode 6 im Vergleich zum Widerstand 5 einen höheren Innenwiderstand hat, wobeiWhen the telegraph line is de-energized, both transistors 1 and 2 are in the blocking state. As it grows of the current, the voltage drop increases within the Circuit. The voltage at terminal 4 is higher from the start than at terminal 12, since the Zener diode 6 is in comparison to resistor 5 has a higher internal resistance, where

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das Spannungspotential am Abgriff 4 nicht viel niedriger ist als das auf dem Leitungszug 8 herrschende Potential. Dadurch wird der Transistor 1 vor dem Transistor 2 leitend, über den gemeinsamen Widerstand 17 wird sodann der Transistor 2 im Sperrzustand gehalten. Befindet sich jedoch letzten Endes die Zener-Diode 16 im Sperrzustand,-erreicht die Spannung am Anschluß 12 den Wert, der am Abgriff 4 herrscht. (Das ist der Fall, wenn die Spannung zwischen den beiden Leitungszügen 7 und 8 doppelt so groß ist wie die Sperrspannung der Zener-Diode.) Ein weiteres Ansteigen der Spannung auf der Telegrafenleitung gibt nun dem Transistor 2 die Möglichkeit, in den leitenden Zustand überzugehen. Dieser Vorgang vollzieht sich sehr schnell. Damit leuchtet der Lichtgeber 16 auf, während der Transistor 1 wieder in den Sperrzustand versetzt wird. Wenn der Transistor 2 voll aufgesteuert ist,leuchtet auch der Lichtgeber 16 voll auf.the voltage potential at tap 4 is not much lower than the potential on line 8. Through this the transistor 1 is conductive before the transistor 2, via the common resistor 17, the transistor 2 is then held in the blocking state. However, ultimately there is the Zener diode 16 in the blocking state, -reaches the voltage at the terminal 12 the value that prevails at tap 4. (This is the case if the voltage between the two cable runs is 7 and 8 is twice the reverse voltage of the Zener diode.) Another increase in the voltage on the telegraph line now gives the transistor 2 the opportunity to go into the conductive state. This process takes place very fast. The light generator 16 thus lights up while the transistor 1 is switched back to the blocking state. When transistor 2 is fully turned on, it also lights up Light generator 16 fully open.

Jede weitere Zunahme des Linienstromes (und damit auch der an der Schaltung anliegenden Spannung) bewirkt bloß ein proportional helleres Aufleuchten des Lichtgebers 16.Any further increase in the line current (and thus also the voltage applied to the circuit) only has a proportional effect Brighter illumination of the light source 16.

Wenn der Linienstrom sinkt, nimmt die Helligkeit des Lichtgebers 16 proportional ab, bis die an den Leitungszügen 7 und 8 anliegende Spannung wieder den doppelten Wert der Sperrspannung der Zener-Diode 6 erreicht. Bei einem weiteren Absinken der Spannung wird der Transistor 1 wieder leitend, während der Transistor 2 schlagartig sperrt. Damit wird gleichzeitig der Lichtgeber 16 abgeschaltet.When the line current falls, the brightness of the light transmitter 16 decreases proportionally until the line runs 7 and 8 applied voltage again reaches twice the value of the reverse voltage of the Zener diode 6. In the event of a further drop the voltage, the transistor 1 becomes conductive again, while the transistor 2 suddenly blocks. This is at the same time the light generator 16 switched off.

Wenn eine höhere Schaltfrequenz der Transistoren 1 und 2 erforderlicht ist, kann eine positive Rückkopplung durch das Einfügen von Widerständen 18 und 19 bewirkt werden. Der Widerstand 20 dient dabei zum Entkoppeln vom Spannungsteiler.When a higher switching frequency of transistors 1 and 2 is required positive feedback can be achieved by inserting resistors 18 and 19. The resistance 20 serves to decouple from the voltage divider.

309885/1130 *^Λ 309885/1130 * ^Λ

D.E.A. Coles - 4 - 5 -D.E.A. Coles - 4 - 5 -

Wenn die Forderung nach der Einstellbarkeit der Ansprechschwelle besteht, so ist der Widerstand 19 mit dem Schieber eines einstellbaren Widerstandes (nicht dargestellt) verbunden, der dann zwischen dem Widerstand 13 und dem Anschluß 12 in die Schaltung eingefügt ist.If there is a requirement for the response threshold to be adjustable, the resistor 19 is connected to the slide an adjustable resistor (not shown) connected, which then between the resistor 13 and the terminal 12 is inserted into the circuit.

Das Diagramm der Fig. 2 veranschaulicht die Änderung der an den Leitungszügen 7 und 8 anliegenden Spannung V in Abhängigkeit vom Linienstrom I__N und die Änderung des Stromes I_LED durch den Lichtgeber 16 in Abhängigkeit des Linienstromes I_1n. Die vollinierten Kurven beziehen sich auf eine Schaltung, in der der- Widerstand 7 einen Wert von 270 Ohm besitzt und die Widerstände 15 und 17 je 100 Ohm haben. Die strichlinierten Kurven beziehen sich auf eine Schaltung, in der der Widerstand 7 '220 Ohm beträgt, während die Widerstände 15 und je 82 Ohm aufweisen. Es zeigt sich, daß der Lichgeber 16 in beiden Fällen plötzlich und mit hohem Strom erregt wird.The diagram of Fig. 2 illustrates the change in the voltages applied to the line trains 7 and 8, voltage V as a function of line current I_ _N and the change of the current I _LED by the light emitter 16 in dependence of the line current I _1n. The solid curves relate to a circuit in which the resistor 7 has a value of 270 ohms and the resistors 15 and 17 each have 100 ohms. The dashed curves relate to a circuit in which the resistor 7 'is 220 ohms, while the resistors 15 and each have 82 ohms. It can be seen that the light generator 16 is excited suddenly and with a high current in both cases.

Die Darstellung läßt gut erkennen, daß der Spannungsverlauf mit der Erregung des Lichtgebers 16 einen deutlichen Knick aufweist. Der Gleichstromwiderstand der gesamten Schaltung ändert sich aber dadurch nur geringfügig.The illustration clearly shows that the voltage curve with the excitation of the light generator 16 shows a clear kink having. The DC resistance of the entire circuit changes only slightly as a result.

Im vorliegenden Beispiel fand eine Zener-Diode 6 Verwendung. Statt dieser kann jedoch jedes andere Bauelement oder eine Kombination von Bauelementen verwendet werden, deren Spannungsabfall nahezu unabhängig vom Stromfluß ist. Eine Diodenkette ist eine Möglichkeit eines derartigen Ersatzes.In the present example, a Zener diode 6 was used. Instead of this, however, any other component or Combination of components are used whose voltage drop is almost independent of the current flow. A chain of diodes is one possibility of such a replacement.

1 Patentanspruch 1 Blatt Zeichnungen1 claim 1 sheet of drawings

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Claims

D.E.A. Coles -4 -6- ooor-io-?

/ JJb IJ /

Claim

Telegraphy receiving circuit with optical coupler for galvanic separation of the line circuit from the local circuit, characterized in that the circuit part of the receiving circuit on the line current side contains a Schmitt trigger (transistor 1, transistor 2), that the base of the first transistor (1) has a first voltage divider ( 4,5,6) is connected to the circuit input (9,10) that this voltage divider consists of a resistor (5) and a voltage stabilizing element (6) that the base of the second transistor (2) via a second voltage divider (12 , 13,14) is connected to the circuit input (9,10) and that a light transmitter (16) is switched into the collector circuit of the second transistor (2).

July 11, 1973
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