KR820002124B1

KR820002124B1 - Ac-dc signal transfer circuit

Info

Publication number: KR820002124B1
Application number: KR7802807A
Authority: KR
Inventors: 이다루 사꾸라이; 야스오 스즈기
Original assignee: 아사이 시게미쯔; 도요다 고우끼 가부시기 가이샤
Priority date: 1978-09-15
Filing date: 1978-09-15
Publication date: 1982-11-10

Abstract

This invention is concerned with a circuit which converts alternating-current signal into direct-current signal by using a phot transistor and light emission device lighted by A.C input signal. In Fig3 as indicated by dotted line, condenser (C5) of small capacity, which absorbs noise voltage generating in DC circuit, is connected between emitter of phot transistor and ground. Condenser (C6) of small capacity is also connected to rectifier circuit absorbing surge voltage. Signal from condenser C1 is half-wave rectified to be supplied to light emission device. Smoothing condenser(C4) is connected between base of PT and ground, DC signal is output from emitter. or collector of PT.

Description

AC DC signal conversion circuit

제1도 및 제2도는 종래의 교류직류 신호 변환회로를 나타낸 회로도.1 and 2 are circuit diagrams showing a conventional AC DC signal conversion circuit.

제3도∼제6도는 본원 발명에 의한 교류직류 신호변환회로의 실시예를 나타낸 회로도.3 to 6 are circuit diagrams showing an embodiment of the AC DC signal conversion circuit according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10, 11 : 입력단자 C₄: 평활용콘덴서10, 11: Input terminal C ₄ : Smoothing capacitor

D₁∼D₆: 다이오우드 PC : 포토커플러D _1- D ₆ : Diode PC: Photocoupler

PD : 발광소자 PT : 토토트랜지스터PD: Light emitting element PT: Toto transistor

R₃: 입력임피이던스용 저항R ₃ : Resistance for input impedance

본원 발명은 교류입력신호에 의해 발광되는 발광소자와 포토트랜지스터를 사용하여, 교류입력신호를 신호원과전기적으로 절연하여 직류신호로 변환하는 교류직류신호 변환회로에 관한 것으로서, 그 목적으로 하는 바는 소용량의 콘덴서로 평활(平滑)을 이루도록해서 주파수 특성이 양호하고, 사용온도범위가 넓고 신뢰성이 높은 콘덴서에 의해 평활하게 되도록 하는데 있다.The present invention relates to an AC DC signal converting circuit that converts an AC input signal into a DC signal by electrically insulating the AC input signal from a signal source by using a light emitting element and a phototransistor which are emitted by the AC input signal. It is to make smooth by a capacitor having good frequency characteristics, wide use temperature range, and high reliability by making a smooth capacitor with a small capacity capacitor.

일반적으로 스토어드 프로그램(stored program)방식의 시이켄스 콘트로울러(Sequence Controller)의 입력회로에는 리미트스위치등의 개폐에 의하여 송출되는 교류입력신호를 IC레벨의 직류신호로 변환하는 교류직류신호 변환회로가 사용되지만, 이와 같은 교류직류신호 변환회로에 있어서는 외래잡음 전압의 유도를 방지하기 위해 포토커플러를 사용한 절연형의 것이 사용된다.In general, an AC DC signal conversion circuit for converting an AC input signal transmitted by opening and closing of a limit switch into an IC level DC signal is used as an input circuit of a stored program type sequence controller. However, in such an AC DC signal conversion circuit, an insulating type using a photocoupler is used to prevent induction of extraneous noise voltage.

제1도는 이와 같은 절연형의 교류직류신호 변환회로의 종래예를 나타내는 것으로, 리미트스위치(LS)의 폐성(閉成)에 의해 입력단자(10), (11)에 주어지는 교류입력신호는 콘덴서(C₁)에 의해 강압이된후, 실리콘 다이오우드(D₁∼D₄)에 의해서 구성되는 전파정류회로에 인가된다. 이것에 의하여 교류입력신호는 정류되고 정파정류회로에서 맥류신호(脈流信號)가 출력된다.FIG. 1 shows a conventional example of such an isolated AC DC signal converting circuit, and the AC input signal supplied to the input terminals 10 and 11 by the closing of the limit switch LS is a capacitor ( After step-down by C ₁ ), it is applied to a full-wave rectifying circuit constituted by silicon diodes D _{1 to} D ₄ . As a result, the AC input signal is rectified and a pulse wave signal is output from the rectified wave rectifier circuit.

그리고, 이 맥류신호는 대용량의 평활콘덴서(C₂)에 의해 직류로 평활되고, 평활된 직류전압이 저항(R₁)을 통해서 포토 트랜지스터(PT)와 함께 포토커플러(PC)를 구성하는 발광 다이오우드등의 발광소자(PD)에 인가되도록 이루어져 있다. 따라서, 발광소자(PD)는 교류전압의 맥동에 의해 점멸(點滅)하는 일은 없으며, 리미트스위치(LS)가 폐성하고 있는 동안 항시 점등된다.The pulsed signal is smoothed to DC by a large capacity smoothing capacitor C ₂ , and the smoothed DC voltage forms a photocoupler PC together with the photo transistor PT through the resistor R ₁ . It is made to be applied to the light emitting element PD. Therefore, the light emitting element PD is not flickered by the pulsation of the AC voltage, and always lights up while the limit switch LS is closed.

한편, 발광소자(PD)와 광학적으로 결합된 포토트랜지스터(PT)의 콜렉터(C)는 저항(R₂)을 통하여 전원 +Vcc에 접속되고, 에미터(E)는 저항(R₃)을 통하여 접지되어 있다. 이 포토트랜지스터(PT)의 에미터(E)가 인버어터(IV)의 입력단자에 접속되어 있다. 이것에 의해 포토트랜지스터가 도통하면 인버어터(IV)의 입력단자는 "H"의 상태로되며, 인버어터(IV)에서 리미트스위치(LS)의 폐성을 나타내는 부이론(負理論)의 직류신호 "L"가 출력된다.On the other hand, the collector C of the phototransistor PT optically coupled to the light emitting element PD is connected to the power supply + Vcc through the resistor R ₂ , and the emitter E is connected through the resistor R ₃ . It is grounded. The emitter E of this phototransistor PT is connected to the input terminal of the inverter IV. As a result, when the phototransistor conducts, the input terminal of the inverter IV becomes "H", and the DC signal of the negative theory indicating the closing of the limit switch LS in the inverter IV " L "is output.

이와 같은 구성의 교류직류 신호변환회로에 있어서는 저항(R₁)에 의해서 발생하는 불필요한 소비전력을 적게 하기 위하여 정류후의 직류전압을 낮게 할 필요가 있지만, 직류전압을 낮게하면, 필연적으로 저항(R₁)을 작게 하지 않으면 안되기 때문에, 정류회로의 부하 임피이던스를 높게 할수가없으며, 평활콘덴서로서 대용량의 것을 필요로 한다. 예를들면, 저항(R₁)을 100Ω정도로 했을 경우에는 100㎌의 평활콘덴서가 필요해 진다.Thus although in the alternating current signal of the same configuration conversion circuit is required to lower the DC voltage after rectification in order to reduce the unnecessary power consumption caused by the resistance (R _1), when a DC voltage low, consequently the resistance (R ₁ ), The load impedance of the rectifier circuit cannot be increased, and a large capacity is required as the smoothing capacitor. For example, when the resistance (R ₁ ) is about 100 kV, a smooth capacitor of 100 kV is required.

또, 제2도와 같이, 포토트랜지스터(PT)의 에미터(E)와 어어드(earth)와의 사이에 평활콘덴서(C₃)를 설치하고 포토커플러(PC)의 2차측에서 평활을 이루도록해도 좋지만, 이 경우에도, 포토트랜지스터(PT)의 에미터(E)와 어어드 사이에 접속되는 저항(R₃)의 저항치가 인버어터(IV)의 동작 특성에 의해서 결정되고 500Ω전후로 되기 때문에, 평활콘덴서(C₃)에 수십 ㎌이상의 것이 필요해진다.In addition, as shown in FIG. 2, the smoothing capacitor C ₃ may be provided between the emitter E of the phototransistor PT and the earth, and may be smoothed on the secondary side of the photocoupler PC. Also in this case, since the resistance value of the resistor R ₃ connected between the emitter E and the lead of the phototransistor PT is determined by the operating characteristics of the inverter IV and becomes around 500 kV, the smoothing capacitor it is necessary for at least several tens of ㎌ (C _3).

이와 같이, 종래의 교류직류신호 변환회로에 있어서는 수십 ㎌에서 수백 ㎌의 평활용콘덴서가 필요하게 되지만, 콘덴서의 용량이 10μ을 넘으면, 주파수 특성이 양호하고, 사용온도 범위가 넓은 필름 콘덴서, 세라믹콘덴서등을 사용할 수 없기 때문에, 종래에 있어서는 평활콘덴서로서 전해 콘덴서를 사용하고 있었다. 이 때문에, 종래의 회로에 있어서는 주파수가 높은 잡음신호를 평활콘덴서로 어어드에로 바이패스할수가 없고, 주파수 특성이 양호한 필름콘덴서, 세라믹콘덴서등을 펑활콘덴서와 병렬로 접속하는 등의 방법으로 잡음신호를 어어드로 바이패스 할 필요가 있었다. 또, 전해 콘덴서는 일반적으로 사용온도의 범위가 좁기 때문에 시이켄스 콘트롤러를 온도가 높은 생산 현장등에 사용했을 경우에는 경년변화를 일으켜 신뢰성의 점에서 문제가 있었다.As described above, in the conventional AC DC signal converting circuit, a smoothing capacitor of several tens of kilowatts to hundreds of kilowatts is required. However, when the capacity of the capacitor exceeds 10 μ, a film capacitor and a ceramic capacitor having good frequency characteristics and a wide operating temperature range are required. In the past, electrolytic capacitors have been used as smoothing capacitors because they cannot be used. For this reason, in a conventional circuit, a noise signal with a high frequency cannot be bypassed to an advanced by a smoothing capacitor, and a noise such as a film capacitor, ceramic capacitor, etc. having good frequency characteristics is connected in parallel with a smoothing capacitor. It was necessary to bypass the signal early. In addition, since electrolytic capacitors generally have a narrow range of operating temperatures, when the Seikens controller is used in production sites with high temperatures, there are problems in terms of reliability due to secular variation.

본원 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 포토트랜지스터에 베이스단자가 있는 포토커플러를 사용하고, 이 토토트랜지스터의 에미터와 어어드와의 사이에 입력임피던스용의 저항을 접속하고, 베이스와 어어드와의 사이에 소용량의 평활콘덴서를 접속한 것을 특징으로 한다.This invention is made | formed in view of such a point, The phototransistor uses the photocoupler which has a base terminal, connects the resistance for input impedance between the emitter of this tototransistor, and the ground, and connects a base and an adduct. A small capacity smoothing capacitor is connected between and.

다음에, 본원 발명의 실시예를 도면에 의거하여 설명한다.Next, an Example of this invention is described based on drawing.

제3도는 본원 발명의 제1실시예를 나타낸 것으로, 종래의 회로와 다른 점은 포토 트랜지스터(PT)에 베이스단자(B)가 설치되어 있는 포토커플러(PC)를 사용하고, 이 포토트랜지스터(PT)의 베이스(B)와 어어드와의 사이에 평활용의 콘덴서(C₄)를 접속한 것이다.3 shows a first embodiment of the present invention, which is different from a conventional circuit by using a photocoupler PC having a base terminal B installed on a photo transistor PT, and using the phototransistor PT. The capacitor C ₄ for smoothing is connected between the base B of the () and thead.

이 포토트랜지스터(PT)의 베이스(B)에 접속된 콘덴서(C₄)의 캐패시탠스(Capacitance)는, 포토트랜지스터(PT)가 에미터폴로워회로를 구성하고 있기 때문에, 에미터(E)측의 회로에 대해서는, 포토트랜지스터(PT)의 전류증폭률(hfe)배의 작용을 미친다. 예를들어 포토트랜지스터(PT)의 전류증폭률(hfe)이 300∼500일 경우, 콘덴서 (C₄)의 용량이 300∼500배로 되어서 에미터(E)측으로 작용한다. 이리하여, 포토 트랜지스터(PT)의 베이스(E)측에 평활콘덴서를 접속하면, 소용량의 콘덴서로 평활하게 할 수가 있다는 것을 알수 있다. 일례로서 포토트랜지스터(PT)의 에미터(E)와 어어드와의 사이에 30㎌의 콘덴서를 접속하여 평활하게 되도록하고 있었을 경우에는 0.06∼0.1㎌의 콘덴서를 베이스(B)와 어어드와의 사이에 접속하면 종래와 같은 평활효과를 얻을 수 있게 된다.The capacitance of the capacitor C ₄ connected to the base B of the phototransistor PT is the emitter E because the phototransistor PT constitutes an emitter follower circuit. For the circuit on the side, the current amplification factor hfe times the phototransistor PT. For example, when the current amplification factor hfe of the phototransistor PT is 300 to 500, the capacity of the capacitor C ₄ is 300 to 500 times and acts on the emitter E side. Thus, when the smoothing capacitor is connected to the base E side of the photo transistor PT, it can be seen that the capacitor can be smoothed with a small capacity. As an example, when a capacitor of 30 kV is connected between the emitter E and the lead of the phototransistor PT to be smooth, a capacitor of 0.06 to 0.1 kW is connected to the base B and the When connected in between, the same smoothing effect as in the prior art can be obtained.

이와 같은 소용량의 콘덴서로 평활을 이루도록 할 수가 있기 때문에 필름 콘덴서, 세라믹콘덴서등의 주파수 특성이 양호하며, 사용온도 범위가 넓은 콘덴서를 사용할 수 있게 된다. 이 때문에 발광소자(PD)를 통해서 전달되는 주파수가 높은 잡음 전압을 어어드로 바이패스할 수 있을 뿐 아니라 시이켄스 콘트로울러를 온도조건이 나쁜 곳에서 사용했을 경우에도 경년변화(經年變化)를 일으키지 않고 안정되게 동작시킬수 있다.Since the capacitor can be smoothed with such a small capacity capacitor, the frequency characteristics of the film capacitor, ceramic capacitor, etc. are good, and the capacitor having a wide use temperature range can be used. As a result, the high-frequency noise voltage transmitted through the light emitting device PD can be bypassed in advance, and it will not cause secular variation even when the Sykes controller is used in a poor temperature condition. It can be operated stably without.

또, 제3도에 파선으로 나타낸 바와 같이, 직류회로측에서 발생하는 잡음 전압을 흡수하는 소용량의 콘덴서(C₅)를 포토트랜지스터(PT)의 에미터와 어어드와의 사이에 추가하여 접속해도되고, 또, 정류회로의 뒤에 서어지전압흡수등의 목적으로 소용량의 콘덴서(C₆)를 접속하도록 해도된다.In addition, as shown by the broken line in FIG. 3, a small capacitor C ₅ absorbing the noise voltage generated on the DC circuit side may be additionally connected between the emitter of the phototransistor PT and the earth. Further, a small capacitor C ₆ may be connected to the back of the rectifying circuit for the purpose of surge voltage absorption.

제4도∼제6도는 본원 발명의 다른 실시예를 나타낸 것으로, 제4도에 표시한 회로는 콘덴서(C₁)에서 강압된 교류입력신호를 반파정류(半波整流)한 후, 발광소자(PD)에 인가하도록 되어 있다, 이 회로에서는 정류후의 파형에 많은 리플(ripple)이 포함되어 있으므로 포토트랜지스터(PT)의 베이스(B)에 접속되어있는 평활콘덴서의 용량을 적당히 증가할 필요가 있다.4 to 6 show another embodiment of the present invention. In the circuit shown in FIG. 4, the circuit shown in FIG. 4 is half-wave rectified by the AC input signal stepped down by the capacitor C ₁ , and then the light emitting element ( In this circuit, since a large amount of ripple is included in the waveform after rectification, the capacity of the smoothing capacitor connected to the base B of the phototransistor PT needs to be appropriately increased.

한편, 제5도에 표시한 회로는 교류입력신호의 반사이클을 다이오우드(D₆)에서 바이패스하고, 발광소자(PT)에 역전압이 가해지지 않도록 구성한 것으로서, 정류회로를 필요로 하지 않는다. 이 경우의 다이오우드(D₆)는 정류용의 실리콘 다이오우드라도 좋고, 외부 표시용의 발광 다이오우드라도 좋다. 또, 발광소자(PD)의 역전압이 높을 경우에는 다이오우드(D₆)를 설치하지 않아도 된다. 이 회로에 있어서는 포토 트랜지스터(PT)의 콜렉터(C)에 인버어터(IV)의 입력단자가 접속되어 있으며, 인버어터(IV)에서 정이론(正理論)의 직류신호가 출력되도록 구성되어 있다. 이와 같은 회로접속으로 했을 경우에는 포토트랜지스터(PT)의 에미터(E)와 어어드와의 사이에 접속되는 저항(R₃)의 저항치를 상기 실시예에 비하여 작게하지 않으면 안되기 때문에, 이러한 경우에는 포토트랜지스터(PT)가 다알링턴 접속된 포토 커플러를 사용하거나, 외부에 트랜지스터를 증설하여 다알링턴 접속으로 한다.On the other hand, the circuit shown in FIG. 5 is configured such that the half cycle of the AC input signal is bypassed in the diode D ₆ and the reverse voltage is not applied to the light emitting element PT, and does not require a rectifying circuit. In this case, the diode D ₆ may be a silicon diode for rectification or a light emitting diode for external display. In addition, when the reverse voltage of the light emitting element PD is high, it is not necessary to provide the diode D ₆ . In this circuit, the input terminal of the inverter IV is connected to the collector C of the photo transistor PT, and the inverter IV is configured to output a positive DC signal. In the case of such a circuit connection, the resistance value of the resistor R ₃ connected between the emitter E and the lead of the phototransistor PT must be made smaller than in the above embodiment. A photocoupler with a phototransistor PT connected to a multiple ring is used, or a transistor is added to the outside to establish a multiple ring connection.

또, 제6도는 아날로그적으로 변화하는 교류입력신호를 이 교류입력전압의 크기에 비례한 직류전압으로 변환하는 경우의 실시예를 표시하는 것으로, 포토트랜지스터(PT)에 의해서 에미터 플로워회로가 구성되어 있으며, 이 포트 트랜지스터(PT)의 에미터(E)는 완충앰프(buffer amplifier)를 구성하고 연상앰프(OP)의 비반전입력단자

접속되어 있다. 이것에 의하여 연산앰프(OP)의 출력으로부터는 교류입력전압의 크기에 따른 직류전압이 출력되게 된다. 또 상기한 회로를 조합하거나 용융함으로써 목적에 알맞는 교류직류신호 변환회로를 구성할 수가 있다,6 shows an embodiment of converting an analog input AC input signal into a DC voltage proportional to the magnitude of the AC input voltage, and the emitter follower circuit is constituted by the phototransistor PT. The emitter E of the port transistor PT constitutes a buffer amplifier and the non-inverting input terminal of the associative amplifier OP.

Connected. As a result, a DC voltage corresponding to the magnitude of the AC input voltage is output from the output of the operational amplifier OP. In addition, by combining or melting the above-described circuits, an AC direct current signal conversion circuit suitable for the purpose can be constructed.

상기한 바와 같이, 본원 발명의 교류직류 신호변환회로에 있어서는, 포토트랜지스터의 에미터와 어어드와의 사이에 입력 임피이던스용의 저항을 접속하는 동시에 포토 트랜지스터의 베이스와 어어드와의 사이에 평활용의 콘덴서를 접속하도록 했기 때문에 소용량의 콘덴서에 의해서 평활이 되도록 할 수가 있다. 이 때문에, 평활콘덴서로서 필름콘덴서, 세라믹콘덴서등의 주파수 특성이 양호하고, 사용온도가 넓은 신뢰성이 높은 콘덴서를 사용할수가 있으며, 주파수가 높은 잡음전압을 평활콘덴서에서 어어드로 바이패스할 수있는 이점이 있을뿐 만 아니라 온도조건이 나쁜 장소에 있어서도 안정된 작동을 할 수가 있는 이점을 가지고 있다.As described above, in the AC DC signal conversion circuit of the present invention, the resistance for the input impedance is connected between the emitter and the lead of the phototransistor and smoothed between the base and the ground of the phototransistor. Since a capacitor of is connected, it can be made smooth by a small capacitor. Therefore, it is possible to use a capacitor with good frequency characteristics, such as a film capacitor and a ceramic capacitor, and a reliable capacitor with a wide operating temperature, and to bypass the high frequency noise voltage from the smooth capacitor as an smoothing capacitor. Not only that, it also has the advantage of stable operation even in places with poor temperature conditions.

Claims

The light emitting element PD emitted by the AC input signal LS, the phototransistor PT optically coupled to the light emitting element PD, and the emitter E of the phototransistor PT In an AC direct current signal conversion circuit having a resistor for input impedance (R ₃ ) connected between (earth) and (R ₃ ), a smoothing is performed between the base (B) of the phototransistor (PT) and the earth.用) capacitor (C ₄₎ for connection, and converts an alternating current signal from the emitter (E) or the collector (C) of the photo transistor (PT), characterized in that the direct current signal to output circuit.