DE2720241A1

DE2720241A1 - Einrichtung zur elektrisch isolierten ankopplung eines digitalen datengenerators an eine digitale datenanzeigeeinrichtung

Info

Publication number: DE2720241A1
Application number: DE19772720241
Authority: DE
Inventors: Charles Rufus Wesner
Original assignee: Sperry Rand Corp
Current assignee: Sperry Corp
Priority date: 1976-05-10
Filing date: 1977-05-05
Publication date: 1977-11-24
Also published as: US4031417A; JPS52136539A; IT1143569B; GB1572058A; FR2351546A1

Description

F'atantanwüite Dipl.-Ing. Curt Wallach

Dip!.-Ing. Günther Koch

3 Dipi.-Phys. Dr.Tino Haibach

Dipl.-Ing. Ramer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 5. Mai 1977

Unser Zeichen: 15 875 - Fk/Ne

Bezeichnung: Einrichtung zur elektrisch isolierten

Ankopplung eines digitalen Datengenerators an eine digitale Datenanzeigeeinrichtung

Anmelder: Sperry Rand Corporation

New York / USA

Vertreter: Dipl.-Ing. C. Wallach

Dipl.-Ing. G. Koch
Dr. T. Haibach
Dipl.-Ing. R. Feldkamp 8000 München 2

Erfinder: Charles Rufus Wesner

Crozet, Virginia /USA

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur elektrisch isolierten Ankopplung eines digitalen Datengenerators an eine digitale Datenanzeigeeinrichtung.

Schrittdaten-Kreiselkompasse liefern beispielsweise eine Steuerkursinformation durch Erzeugen elektrischer Ausgangssignale in Form von drei phasenverschobenen pulsmodulierten Signalen mit einer Frequenz von 60 oder 400 Hz. Diese impulsmodulierten Wechselstromsignale werden einer Vollweggleichrichtung unterworfen und die resultierenden Impulse werden einer digitalen Datenanzeigeeinrichtung zugeführt, in der sie verarbeitet werden und es wird eine optische Darstellung des Steuerkurses geliefert. Bekannte Verfahren zur Lieferung dieser digitalen Daten an die Anzeigeeinrichtung koppeln die Daten entweder direkt an diese Datenanzeigeeinrichtung an oder sie verwenden einen Dämpfungskoppler zwischen dem Schrittdaten-Kreiselkompaß-Ausgangsanschluß und der Anzeigeeinrichtung, ohne daß eine elektrische Isolation oder galvanische Trennung erzielt wird. Die Zustandspegelumschaltung in der Anzeigeeinrichtung auf Grund dieser gleichgerichteten Impulse tritt auf, wenn die Vorderflanke einen vorgegebenen Schwellwert durchquert und interne Systemstörungen wie sie beispielsweise durch Differential-Erdströme zwischen dem Schrittdaten-Kreiselkompaß und einer entfernt angeordneten digitalen Datenanzeigeeinrichtung hervorgerufen werden, können eine fehlerhafte Verarbeitung der Kompaß-Schrittdaten und fehlerhafte Steuerkursanzeigen bewirken. Um diesen fehlerhaften Betrieb zu beseitigen, ist es erforderlich, eine elektrische Trennung zwischen dem Kreiselkompaß und der Anzeigeeinrichtung herzustellen und einen Bereich auszubilden, innerhalb dessen kein Schaltvorgang erfolgt. Dieser Bereich kann durch Verwendung einer Schaltwirkung mit einer Hysterese erzielt werden, d.h. unter Verwendung eines ersten Schwellwertpegels zum Umschalten von einem logischen Zustand zum anderen und eines zweiten Schwellwertpegels zum Zurücks chaIten.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Ankopplung eines digitalen Datengenerators an eine digitale Datenanzeigeeinrichtung zu schaffen, die eine elektrische Isolation zwischen diesen beiden Bauteilen ergibt und die einen ersten Schwellwertpegel für das Umschalten von einem ersten logischen Zustand in einen zweiten logischen Zustand und einen zweiten Schwellwertpegel zum Umschalten von dem zweiten logischen Zustand in den ersten logischen Zustand aufweist.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Einrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Steuereinrichtungen zur Lieferung eines Steuersignals in Abhängigkeit von einem von dem digitalen Datengenerator zugefiihrten Datensignal vorgesehen sind, daß mit den Steuereinrichtungen verbundene Schalteinrichtungen vorgesehen sind, die von einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand schalten, wenn das Steuersignal einen ersten vorgegebenen Pegel erreicht und die von dem zweiten Zustand in den ersten Zustand umschalten, wenn das Steuersignal einen zweiten vorgegebenen Pegel erreicht, daß die Schalteinrichtungen einen ersten Transistor, dessen Basis und Kollektor mit den Steuereinrichtungen verbunden sind, einen zweiten Transistor, dessen Kollektor mit der Basis des ersten Transistors verbunden ist, dessen Basis mit dem Emitter des ersten Transistors verbunden ist und dessen Emitter mit Erde verbunden ist, und einen dritten Transistor einschließen, dessen Basis mit Erde und mit dem Kollektor des ersten Transistors (26) und dessen Emitter mit Erde und mit der Basis des zweiten Transistors verbunden ist, daß Isolationseinrichtungen zur Erzielung einer elektrischen Trennung zwischen den Schalteinrichtungen und der digitalen Datenanzeigeeinrichtung vorgesehen sind, diejein Signal in Abhängigkeit von den Schalteinrichtungen an die digitale Datenanzeigeeinrichtung liefern, daß das gelieferte Signal das von dem digitalen Datengenerator erzeugte Datensignal darstellt, und daß die Isolationseinrichtungen einen ersten mit der Basis des ersten Transistors der Schalteinrichtungen verbundenen Eingangsanschluß und einen zweiten mit dem Kollektor des dritten Transistors der Schalteln-

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richtungen verbundenen Eingangsanschluß sowie erste und zweite Ausgangsanschlüsse aufweisen, die mit der digitalen Datenanzeigeeinrichtung verbunden sind.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels noch näher erläutert.

In der Zeichnung ist ein elektrisches Schaltbild der Ausführungsform der Einrichtung dargestellt.

Ein Schrittdaten-Kreiselkompaß liefert Steuerkursinformationen in der Form von drei phasenverschobenen Signalen. Diese drei phasenverschobenen Signale werden einem Kompaß-Steuerkursanzeiger über drei identische Ankopplungseinrichtungen zugeführt. Diese Ankopplungseinrichtungen ergeben eine elektrische Isolation und Trennung zwischen dem Kreiselkompaß und dem Kompaß-Steuerkursanzeiger und sie ergeben weiterhin eine digitale Datenumschaltung mit einer Hysteresewirkung, um einen fehlerhaften Betrieb zu beseitigen, der durch Systemstörungen hervorgerufen werden könnte. In der Zeichnung ist die Ausführungsform einer Einrichtung zur Ankopplung einer Phase des Kreiselkompaß-Ausgangs an den Kompaß-Steuerkursanzeiger dargestellt. Es 1st zu erkennen, daß die in der Zeichnung dargestellte Schaltung genauso zur Ankopplung anderer digitaler Datengeneratoren an die zugehörigen digitalen Datenanzeigeeinrichtungen verwendet werden kann.

Die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform der insgesamt mit 10 bezeichneten Einrichtung zur Ankopplung eines digitalen Datengenerators an eine digitale Datenanzeigeeinrichtung schließt ein Steuersignalfilter 11, einen Schalter 12 und einen Isolier-Koppler 13 ein. Ein Signal von einem (nicht gezeigten) digitalen Signalgenerator wird dem Eingangsanschluß 14 des Steuersignalfilters 11 zugeführt. Dieses Eingangssignal kann

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ein Impuls oder ein gleichgerichtetes impulsmoduliertes Wechselspannungssignal sein und als solches eine gewisse Welligkeit aufweisen oder andere Störkomponenten enthalten. Das Filter 1 filtert dieses zugeführte Signal und liefert einen dieses Signal darstellenden Impuls an den Schalter 12. Wenn der das Signal darstellende Impuls einen vorgegebenen Schwellwertpegel erreicht, läßt der Schalter 12 einen Stromfluß von dem Anschluß 15 des Schalters 12 durch den Isolationskoppler 13 an den Anschluß 16 des Schalters 12 zu. Dieser Strom aktiviert den Isolationskoppler, so daß ein Signal an den Anschlüssen 17a und 17b geliefert wird, das das dem Anschluß 14 zugeführte digitale Datensignal darstellt.

Das Steuersignalfilter 11 schließt einen Widerstand 21 ein, dessen einer Anschluß mit dem Eingangsanschluß 14 verbunden ist, während der andere Anschluß nicht nur über die Parallelkombination eines Kondensators 22 und einer Zenerdiode 2) mit Erde verbunden ist, sondern auch mit einem Eingangsanschluß 18 des Schalters 12 verbunden ist. Der Schalter 12 schließt einen Widerstand 24 ein, dessen einer Anschluß mit dem Eingangsanschluß l8 und über den Widerstand 25 mit dem Anschluß 15 verbunden ist. Der andere Anschluß des Widerstandes 24 ist mit dem Kollektor 26c eines Transistors 26 verbunden. Der Schalter 12 schließt weiterhin einen Transistor

27 ein, dessen Basis 27b mit dem Emitter 26a des Transistors 26 verbunden ist und dessen Kollektor 27c mit der Basis 26b des Transistors 26 und mit einem Anschluß eines Widerstandes

28 verbunden ist, dessen anderer Anschluß mit dem Anschluß I5 verbunden ist. Ein Widerstand 30 ist zwischen dem Kollektor 26c des Transistors 26 und der Basis 31b eines Transistors 31 eingeschaltet, dessen Basis weiterhin über einen Widerstand 32 mit Erde verbunden ist. Der Emitter 31 a des Transistors 31 ist mit der Basis 27b des Transistors 27, mit dem Emitter 26a des Transistors 26 und mit Erde über einen Widerstand 33 verbunden, während der Kollektor 31c dieses Transistors 31 mit dem Anschluß 16 verbunden ist. Zwischen den Anschlüssen

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15 und 16 ist eine lichtemittierendeDiode 34 des Isolationskopplers I3 angeschaltet, der weiterhin einen Phototransistor 35 einschließt, dessen Kollektor 35c bzw. Emitter 35a mit den Eingangsanschlüssen 17a bzw. 17b der digitalen Datenanzeigeeinrichtung 36 verbunden sind.

Wenn die von dem (nicht gezeigten) digitalen Datengenerator dem Anschluß 14 zugeführten Digitaldaten einen niedrigen Pegel aufweisen, ist die Spannung längs des Kondensators 22 niedrig, der Transistor 26 befindet sich im leitenden Zustand und der hauptsächliche Stromweg für den durch den Widerstand 24 fließenden Strom verläuft über den Transistor 26 und den Widerstand 33. Hierdurch ergibt sich eine Basis-Emitter-Spannung für den Transistor Jl, die nicht ausreicht, um diesen Transistor einzuschalten, so daß der Transistor im nichtMtenden Zustand gehalten wird. Wenn das Signal am Anschluß 14 ansteigt, steigt auch die Spannung längs des Kondensators 22 an, so daß der Strom durch den Transistor 26 und den Widerstand 33 ansteigt. Der Spannungspegel, auf den die Spannung längs des Kondensators 22 ansteigen kann, ist auf einen vorgegebenen Pegel mit Hilfe der Zenerdiode 23 begrenzt, die zu leiten beginnt, wenn der vorgegebene Pegel überschritten wird, so daß die Spannung längs des Kondensators 22 auf diesem Pegel gehalten wird, obwohl die Spannung an dem Anschluß 14 weiter ansteigen kann. Der Stromanstieg durch den Widerstand 33 bewirkt einen Anstieg der Spannung längs des Widerstandes 33, so daß die Spannung an der Basis 27b des Transistors 27 vergrößert wird. Wenn sich diese Spannung dem Leitfähigkeitsschwellwert des Transistors 27 nähert, beginnt dieser zu leiten und leitet Strom von der Basis 26b des Transistors 26 ab, so daß der Transistor 26 aus dem Sättigungszustand heraus und in einen nichtleitenden Zustand gebracht wird. Wenn der Transistor 26 abgeschaltet ist, muß der Strom, der vorher durch den Widerstand 24, den Transistor 26 und den Widerstand 33 geflossen ist, nunmehr durch den Widerstand 24, den Widerstand 30 und den Widerstand 32 fließen. Wenn dieser Strom ansteigt, steigt die Spannung längs des Widerstandes 32 an, die

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die Basisspannung des Transistors 31 ist. Wenn sich die Basisspannung dem Leitfähigkeitsschwellwert des Transistors 3I nähert, beginnt dieser zu leiten und eine leitfähige Strecke durch den Widerstand 25, die lichtemittierende Diode 34, den Transistor 31 und den Widerstand 33 wird ausgebildet. Wenn der Strom durch die lichtemittierende Diode 34 fließt, wird Licht von dieser emittiert. Dieses Licht trifft auf den Phototransistor 35 auf, der dann ein Signal mit hohem Pegel an die Anschlüsse 17a und 17b der digitalen Datenanzeigeeinrichtung 36 liefert. Obwohl die elektrische Isolation oder galvanische Trennung mit Hilfe der Lichtkopplung über die lichtemittierende Diode 34 und den Phototransistor 35 erzielt wird, ist es für den Fachmann erkennbar, daß andere Einrichtungen, wie z.B. Hall-Effekt-Elemente verwendet werden können, um die gewünschte elektrische Isolation zu erzielen.

Wenn die Eingangsspannung an dem Anschluß 14 zu sinken beginnt, sinkt die Spannung längs des Kondensators 22 ab und der Strom durch den Transistor 31 nimmt ebenfalls ab, wodurch der Spannungsabfall längs des Widerstandes 33 verringert wird. Wenn diese Spannung unter den Leitfähigkeitsschwellwert des Transistors 27 absinkt, hört der Transistor 27 zu leiten auf

und ein Anstieg des Basisstroms des Transistors 26 tritt auf, so daß dieser leitend werden kann. Wenn der Transistor 26 leitet, wird die Spannung an der Basis 31b des Transistors 31 unter den Leitfähigkeitsschwellwert verringert und der Transistor 31 wird abgeschaltet, so daß der Stromfluß durch die lichtemittierende Diode 34 beendet wird. Zu diesem Zeitpunkt wird kein Licht mehr von der lichtemittierenden Diode 34 emittiert und der Phototransistor 35 kehrt in seinen Zustand mit niedrigem Pegel zurück, so daß ein Signal mit niedrigem Pegel an die digitale Datenanzeigeeinrichtung 36 über die Anschlüsse 17a und 17b angelegt wird. Die Spannung an dem Anschluß 14, für die dieser Schaltvorgang erfolgt, ist niedriger als die Spannung, an der der anfängliche Schaltvorgang erfolgte. Wenn der Strom durch den Transistor 27 verringert wird, erfolgt ein Anstieg des Basfestroms des Transistors 26, der derart wirkt,

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daß der Transistor 26 weiter eingeschaltet wird. Der Strom, der durch den Widerstand 3J3 als Ergebnis des leitfähigen
Zustandes des Transistors 31 fließt, wirkt Jedoch im Sinne eines im leitfähigen Zustand Haltens des Transistors 27, so daß das Einschalten des Transistors 26 verzögert wird, bis die Spannung an dem Anschluß 14 auf einen Pegel abgesunken ist, der unter dem Pegel liegt, für den der Transistor 26
eingeschaltet wird. Der vorstehend beschriebene, von dem
Schalter 12 ausgeführte Schaltvorgang wird vollständig mit Hilfe der an den Eingangsanschluß 14 gelieferten Eingangsspannungen durchgeführt, so daß keine äußere Spannungsversorgung erforderlich ist.

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Claims

Patentansprüche

/1.) Einrichtung zur elektrisch isolierten Ankopplung eines digitalen Datengenerators an eine digitale Datenanzeigeeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß Steuereinrichtungen (11) zur Lieferung eines Steuersignals in Abhängigkeit von einem von dem digitalen Datengenerator zugeführten Datensignal vorgesehen sind, daß mit den Steuereinrichtungen (11) verbundene Schalteinrichtungen (12) vorgesehen sind, die von einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand schalten, wenn das Steuersignal einen ersten vorgegebenen Pegel erreicht und die von dem zweiten Zustand in den ersten Zustand umschalten, wenn das Steuersignal einen zweiten vorgegebenen Pegel erreicht, daß die Schalteinrichtungen (12) einen ersten Transistor (26), dessen Basis und Kollektor mit den Steuereinrichtungen (11) verbunden sind, einen zweiten Transistor (27), dessen Kollektor mit der Basis des ersten Transistors (26) verbunden ist, dessen Basis mit dem Emitter des ersten Transistors (26) verbunden ist und dessen Emitter mit Erde verbunden ist, und einen dritten Transistor (31) einschließen, dessen Basis mit Erde und mit dem Kollektor des ersten Transistors (26) und dessen Emitter mit Erde und mit der Basis des zweiten Transistors (27) verbunden ist, daß Isolationseinrichtungen (13) zur Erzielung einer elektrischen Trennung zwischen den Schalteinrichtungen (12) und der digitalen Datenanzeigeeinrichtung (36) vorgesehen sind, die ein Signal in Abhängigkeit von den Schalteinrichtungen (12) an die digitale Datenanzeigeeinrichtung (36) liefern, daß das gelieferte Signal das von dem digitalen Datengenerator erzeugte Datensignal darstellt, und daß die Isolationseinrichtungen (I3) einen ersten mit der Basis des ersten Transistors (26) der Schalteinrichtungen verbundenen Eingangsanschluß (I5) und einen zweiten mit

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dem Kollektor des dritten Transistors (31) der Schalteinrichtungen (12) verbundenen Eingangsanschluß sowie erste und zweite Ausgangsanschlüsse (17a, 17b) aufweisen, die mit der digitalen Datenanzeigeeinrichtung (36) verbunden sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Isolationseinrichtungen (I3) zwischen den ersten und zweiten Eingangsanschlüssen angeschaltete Einrichtungen (34) zur Erzeugung eines nichtelektrischen Signals in Abhängigkeit von einem der Zustände der Schalteinrichtungen (12) und zwischen den ersten und zweiten Ausgangsanschlüssen (17a, 17b) angeschaltete Einrichtungen zur Erzeugung eines elektrischen Signals in Abhängigkeit von dem nichtelektrischen Signal einschließen.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß die Einrichtungen zur Erzeugung des nichtelektrischen Signals eine lichtemittierende Diode (3*0 einschließen und daß die auf das nichtelektrische Signal ansprechenden Einrichtungen einen Phototransistor (35) einschließen.
4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennze lehnet, daß die Steuereinrichtungen (11) Einrichtungen (21, 22) zum Ausfiltern von Störungen aus dem digitalen Datensignal einschließen.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, daß die Steuereinrichtungen (11) weiterhin Einrichtungen (23) zum Klemmen des Steuersignals auf einen vorgegebenen Pegel einschließen.

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