FI79638B - Kopplingsanordning. - Google Patents

Description

1 79638

Kytkentälaitteisto

Keksinnön kohteena on kytkentälaitteisto johtoon rinnakkain kytkettyjen päätelaitteiden samanaikaisen 5 käytön estämiseksi, joka kytkentälaitteisto käsittää kuhunkin rinnakkaiseen johtohaaraan sovitetun kytkinlaitteen, joka on kytketty johtohaaran toiseen johtimeen sarjaan päätelaitteen kanssa, jolloin kytkinlaite käsittää molempiin suuntiin johtavan tyristorikytkennän, jonka 10 ulostulonavat muodostavat kytkinlaitteen ulostulonavat, ja tyristorikytkennälle kytketyn ohjaus- ja tunnistinpii-rin, joka ohjaa tyristorikytkentää tunnistamiensa johtoverkon virta- ja/tai jännitetilojen perusteella.

Tyristorikytkennällä tarkoitetaan tässä yhteydessä 15 kytkentää, joka toteuttaa tyristorille tyypillisen toiminnan, olkoonpa se sitten muodostettu yhdestä tai useammasta tyristorista tai esim. erillisistä transistoreista.

Kytkentälaitteisto soveltuu erilaisiin signaali johtoihin liittyviin sovellutuksiin, ja varsinkin puhelintek-20 niikan sovellutuksiin, jolloin päätelaitteet ovat siis esimerkiksi puhelinkoneita tai modeemeja.

Ennestään tunnetaan konventionaalisella releteknii-kalla toteutettuja laitteita, joilla estetään rinnakkaisen puhelimen kytkeytyminen linjalle. Tällaisten kytkentöjen 25 haittoja ovat niiden monimutkaisuus, suuri koko sekä se, että rinnakkaisten laitteiden määrä on rajoitettu teknillisistä ja käytännön syistä tyypillisesti enintään kolmeen.

US-patentti julkaisuista 3 499 121 ja 4 332 983 tunnetaan lisäksi laitteet, joissa käytetään neljän diodin 30 muodostamaa diodisiltaa. Näiden ratkaisujen pääasial lisena puutteena on kuitenkin diodeissa syntyvä jännitehäviö, joka rajoittaa johtosilmukan suurinta käytettävissä olevaa pituutta.

Suomalaisessa patenttihakemuksessa FI-861631 on 2 79638 esitetty kytkentälaitteisto, jossa on päästy eroon edellä kuvattujen laitteiden haitoista. Kyseisessä kytkentälait-teistossa on puoli johdekytkimenä molempiin suuntiin johtava tyristorikytkentä, ja sitä ohjaava ohjaus- ja tunnistinpii-5 ri muodostuu ainakin yhdestä diac-kytkennästä, joka on kytketty tyristorikytkennän ainakin yhden oh jauselektrodin ja tyristorikytkennän toisen ulostulonavan väliin. Käytännössä aiheuttaa kuitenkin parametriarvojen vaihtelu eri puolijohdekomponenttien välillä ongelmia laitteiston 10 toiminnalle. Käytännössä on havaittu, että erityisesti tyristorikytkentö jen kestoisuus nopeille jännitemuutoksille sekä niiden ohjausherkkyydet ovat laitteen toiminnan kannalta kriittisiä parametreja. Herkkä tyristorikytkentä nimittäin ohjautuu päätelaitteen toimitilan muutoksesta 15 ilman, että sitä ohjaa diac-kytkennän jännitetunnistus. Herkkyyden vaikutusta ja jännitemuutoskestoisuutta voidaan parantaa sinänsä tunnetulla tavalla lisäämällä tyristori-kytkentään vastuksia tai diodeja. FI-patenttijulkaisun 861631 mukaisessa kytkennässä vastuksien tai diodien 20 lisääminen tuo kuitenkin mukanaan satunnaisen virhetoiminnan, joka johtuu siitä, että eri suuntaan ohjaavien diac-kytkentöjen kytkeytymisjännitteet ovat eri euuruisia. Jos vastasuunnassa olevaa tyristorikytkentää ohjaava diac-kytkentä toimii alemmalla jännitteellä, se jää johtamaan 25 vastuksen kautta, jolloin se voi ylikuormittua ja aiheuttaa virheellisen toiminnan.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena onkin parantaa FI-patenttijulkaisun 861631 mukaista kytkentälaitteistoa siten, että edellä kuvatut ongelmat poistuvat. Alussa 30 kuvatun kaltaisella laitteistolla tämä saavutetaan siten, että ohjaus- ja tunnistinpiiri muodostuu yhdestä molempiin suuntiin kynnysjännitteen omaavasta puolijohdekytken-nästä, joka on kytketty tyristorikytkennän oh jauselektrodi-en väliin. Kyseisenä puolijohdekytkentänä voidaan käyttää 3 79638 esimerkiksi diac- tai zener-tyyppistä kytkentää, toisin sanoen kytkentää, jossa kynnysjännitteet on toteutettu diacin tai zenerdiodin toimintaa vastaavasti molempiin suuntiin.

5 Keksinnön mukaisena perusajatuksena on siten ohjata tyristorikytkentää yhdellä ja samalla puoli johdekytkennällä kumpaankin suuntaan.

Keksinnön mukaisella ratkaisulla saavutetaan edellä kuvattujen etujen lisäksi myös halvempi laitteisto yhden 10 ohjaus- ja tunnistinpiirinä toimivan puolijohdekytkennän jäädessä pois ja korvautuessa halvoilla ja yksinkertaisilla komponenteilla.

Seuraavassa keksintöä selostetaan tarkemmin viitaten oheisten piirustusten mukaisiin esimerkkeihin, joissa 15 kuvio 1 esittää kytkentälaitteiston liitäntäperiaa- tetta johtoverkon ja päätelaitteiden väliin, kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen kytkinlaitteen ensimmäistä suoritusmuotoa, kuvio 3 esittää keksinnön mukaisen kytkinlaitteen 20 toista suoritusmuotoa, ja kuvio 4 esittää kuviossa 2 esitetyn kytkinlaitteen erästä edullista suoritusmuotoa.

Kuviossa 1 on johtoverkkoon JV kytketty n kappaletta rinnakkaisia päätelaitteita 1', 2', ..., n'. Kussakin 25 johtohaaraesa on vastaavan päätelaitteen ja johtoverkon JV välissä päätelaitteen kanssa sarjaan kytketty kytkinlaite 1. Tässä yhteydessä viitataan vielä FI-patenttihakemuk-seen 861631, jossa selostetaan tällaisen kytkentälaitteiston toimintaa yleisesti puhelinverkon kaltaisen signaali-30 johdon tapauksessa.

Kuviossa 2 on esitetty kytkinlaitteen 1 ensimmäinen suoritusmuoto yksityiskohtaisemmin. Kytkinlaite käsittää molempiin suuntiin johtavan tyristorikytkennän, joka koostuu kahdesta vastarinnan kytketystä tyristorista 2 4 79638 ja 3. Tyristorien ohjauselektrodien 2a ja 3a väliin on kytketty diac 4, joka toimii kytkennässä ohjaus- ja jännitetunnistinpiirinä, joka ohjaa tyristorikytkentää tunnistamiensa johtoverkon JV virta- ja/tai jännitetilojen 5 perusteella. Kummankin tyristorin katodin ja ohjauselektro-din välille on lisäksi kytketty vastus 5, jonka tehtävänä on kompensoida edellä kuvattua puolijohteiden parametrien hajontaa. Ohjauselektrodin ja katodin välille kytketty myötäsuuntainen diodi toimii vastaavalla tavalla jännite-10 riippuvaisena vastuksena, joten vastuksien 5 tilalla voi olla myös myötäsuuntaiset diodit. Tyristorit ovat normaalisti sulkutilassa, jos määrätyn suuruista pitovirtaa ei kulje niiden lävitse eikä ohjauselektrodilla ole ohjaus jännitettä. Määrätyn jännitteen yläpuolella diacin 4 sisäinen 15 vastus pienenee romahdusmaisesti, jolloin se päästää ohjausvirran vastaavan tyristorin ohjauselektrodille saaden tyristorin johtavaan tilaan. Samalla diacin yli vaikuttava jännite putoaa, ja diac siirtyy sulkutilaan tunnustelemaan kytkinlaitteen yli vaikuttavaa jännitettä. 20 Tyristori jää johtamaan, jos ulkoinen virtapiiri ylläpitää riittävän pitovirran, jonka tyristorikytkentä tunnistaa, jolloin tyristorit toimivat siis kytkinlaitteen virtatun-nistimina.

Signaalijohdon lepotilassa tyristorit ovat sulkuti-25 lassa eikä diac 4 johda, joten tasavirtatie päätelaitteen läpi on katkaistu mahdollista muistin ylläpitovirtaa tai muita vastaavia, pientä ylläpitovirtaa vaativia toimintoja lukuunottamatta, joille ohjaus- ja tunnistinpiiri antaa virran silloin, kun kynnysjännitteen ylittävä 30 syöttöjännite on kytketty johdolle.

Hälytyssignaalina käytettävä vaihtojännite ylittää diacin 4 kytkeytymis jännitteen, jolloin se ohjaa tyristorit vuorotellen johtaviksi eri puoli jaksoilla, ja päätelaitteen hälytyksen vastaanottopiiri toimii.

/ / / 5 79638

Kun päätelaite kytketään tai kytkeytyy käyttöön, sen kautta muodostuu tasavirtatie ja johdolla oleva lepo jännite pääsee päätelaitteen läpi vaikuttamaan kytkin-laitteen yli, jolloin diac 4 antaa ohjauksen polariteetista 5 riippuen jommalle kummalle tyristorille, ja tyristori rupeaa johtamaan.

Kun ensiksi kytkeytynyt päätelaite on käyttötilassa, on virta sen kautta niin suuri, että se pienentää linjalla vaikuttavan jännitteen niin pieneksi, etteivät muut 10 rinnalle vastaavasti kytketyt päätelaitteet enää voi kytkeytyä johdolle, vaan ne jäävät virrattomiksi.

Kuviossa 3 on esitetty vaihtoehtoinen suoritusmuoto kuvion 2 mukaisesta kytkinlaitteesta. Kytkinlaite vastaa muuten kuvion 2 suoritusmuotoa, mutta diacin 4 tilalla on 15 nyt zener-kytkentä 6, joka koostuu kahdesta vastakkain sarjaan kytketystä zener-diodista 6a ja 6b. Kuvion 3 kytkinlaitteen toiminta vastaa edellä esitetyn, diacilla varustetun kytkinlaitteen toimintaa. Keksinnön mukaisesti ohjaus- ja jännitetunnistinpiiri, joka on kytketty tyristo-20 rien ohjauselektrodien väliin, johtaa molempiin suuntiip, ja sen on lisäksi omattava tietty kynnysjännite, jonka ylittyessä se antaa ohjauksen tyristorille. Yleisesti ottaen voidaankin todeta, että piiri muodostuu yhdestä molempiin suuntiin kynnysjännitteen omaavasta puolijoh-25 dekytkennästä, josta esimerkkeinä on edellä esitetty diac- ja zener-tyyppiset kytkennät. Zener-tyyppinen kytkentä voi sarjaan vastakkain kytkettyjen komponenttien sijasta muodostua myös vastarinnan kytketyistä komponenteista .

30 Kuviossa 4 on esitetty kuvion 2 mukaisen kytkinlait teen edullinen suoritusmuoto, jonka tarkoituksena on varmistaa se, että kytkentätapauksessa vastasuuntaisen tyristorin ohjauselektrodin ja katodin välille kytketyssä vastuksessa 5 syntyvä jännitehäviö jää riittävän pieneksi.

6 79638

Kytkentähetkellä syntyy nimittäin vastasuunnassa olevan tyristorin vastuksessa jännitehäviö, joka on negatiivinen kyseisen tyristorin ohjausjännitteeseen nähden. Tämä voi olla haitallista tyristorikytkennän kestävyydelle. Lisää-5 mällä kuvion 4 mukaisesti vastasuuntaiset diodit 7 vastuksien 5 rinnalle voidaan varmistua siitä, että kyseinen jännitehäviö jää riittävän pieneksi. Vastaavanlainen parannus on luonnollisestikin edullinen myös kuvion 3 mukaiselle suoritusmuodolle, vaikkei sitä esitetäkään 10 erillisessä kuviossa.

Vaikka keksintöä on edellä selostettu viitaten oheisten kuvioiden mukaisiin esimerkkeihin, on selvää, ettei keksintö ole rajoittunut niihin, vaan sitä voidaan muunnella monin tavoin oheisten patenttivaatimusten 15 esittämän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. Niinpä voi esimerkiksi tyristorikytkentä olla, paitsi erillisistä puolijohteista muodostettu, myös integroitu triac-tyyppi-seksi puolijohteeksi.

Claims (6)

7 79638

1. Kytkentälaitteisto johtoon rinnakkain kytkettyjen päätelaitteiden (l'-n') samanaikaisen käytön estämiseksi, 5 joka kytkentälaitteisto käsittää kuhunkin rinnakkaiseen johtohaaraan sovitetun kytkinlaitteen (1), joka on kytketty johtohaaran toiseen johtimeen sarjaan päätelaitteen kanssa, jolloin kytkinlaite (1) käsittää molempiin suuntiin johtavan tyristorikytkennän (2, 3), jonka ulostulonavat 10 muodostavat kytkinlaitteen (1) ulostulonavat, ja tyristori-kytkennälle kytketyn ohjaus- ja tunnistinpiirin, joka ohjaa tyristorikytkentää tunnistamiensa johtoverkon (JV) virta- ja/tai jännitetilojen perusteella, tunnettu siitä, että ohjaus- ja tunnistinpiiri muodostuu yhdestä 15 molempiin suuntiin kynnysjännitteen omaavasta puolijoh-dekytkennästä (4; 6), joka on kytketty tyristorikytkennän (2, 3) ohjauselektrodien (2a, 3a) väliin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kytkentälaitteisto, tunnettu siitä, että ohjaus- ja tunnistinpiiri 20 muodostuu diac-tyyppisestä kytkennästä (4).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kytkentälaitteisto, tunnettu siitä, että ohjaus- ja tunnistinpiiri muodostuu zener-tyyppisestä kytkennästä (6).

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen kytkentä- 25 laitteisto, jossa tyristorikytkentä käsittää kaksi vastarinnan kytkettyä tyristoria (2, 3), tunnettu siitä, että kummankin tyristorin ohjauselektrodin (2a, 3a) ja katodin väliin on kytketty vastus (5).

5. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen kytkentä- 30 laitteisto, jossa tyristorikytkentä käsittää kaksi vastarinnan kytkettyä tyristoria (2, 3), tunnettu siitä, että kummankin tyristorin ohjauselektrodin (2a, 3a) ja katodin väliin on kytketty myötäsuuntainen diodi.

6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen kytkentä- 8 79638 laitteisto, tunnettu siitä, että kuromankin vastuksen (5) tai diodin rinnalle on kytketty vastasuuntainen diodi (7). 9 79638