PL223333B1 - Dwustanowy układ wejściowy o zmiennej oporności z izolacją galwaniczną - Google Patents

Abstract

Dwustanowy układ wejściowy o zmiennej oporności z izolacją galwaniczną zawierający mostek prostowniczy, źródło prądowe, diodę Zenera, transoptor przełączający, transoptor wysokonapięciowy, dzielnik oporowy złożony z opornika wejściowego i obciążającego, przerzutnik Schmitta, układ całkujący i układ polaryzacji posiada na wejściu układu dwustanowego (WE) za opornikiem wejściowym (R1) i mostkiem prostowniczym (M) włączone kolejno szeregowo źródło prądowe (ŹP), katoda diody Zenera (DZ), której anoda połączona jest z anodą diody świecącej transoptora przełączającego (TP), której katoda podłączona jest z minusem mostka prostowniczego (M), a w węzeł między źródło prądowe (ŹP) i diodę Zenera (DZ) włączony jest jednym wyprowadzeniem opornik bocznikujący (R6), którego drugie wyprowadzenie podłączone jest do zacisku ujemnego mostka prostowniczego (M).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest dwustanowy układ wejściowy o zmiennej oporności z izolacją ga lwaniczną, stosowany w układach wejściowych przemysłowych urządzeń sterujących, zwłaszcza w środowisku o wysokim poziomie zakłóceń.

Znane z polskiego opisu patentowego PL198296 oraz zgłoszenia patentowego P.393229 na dwustanowy układ wejściowy o zmiennej oporności z izolacją galwaniczną zawierający diodę Zenera połączoną szeregowo ze źródłem prądowym i z diodą świecącą transoptora przełączającego oraz połączoną z opornikiem wejściowym, który jest połączony z mostkiem prostowniczym i opornikiem obciążającym połączonym z kluczem normalnie otwartym transoptora wysokonapięciowego, przy czym klucz normalnie otwarty transoptora przełączającego jest połączony z opornikiem wyjściowym i opornikiem szeregowym, który jest połączony z kondensatorem i wejściem przerzutnika Schmitta, którego wyjście jest połączone z diodą świecącą transoptora wysokonapięciowego poprzez opornik ograniczający.

Zaletą tego układu jest możliwość pracy w szerokim zakresie napięć wejściowych z zachowaniem bariery przeciwzakłóceniowej dla wyższych częstotliwości i ograniczeniem mocy wydzielanej w układzie, co umożliwia zastosowanie mniejszych i tańszych rozwiązań konstrukcyjnych. Natomiast jego wadą jest nieodpowiednia odporność na pojawiające się zaburzenia o częstotliwości sieciowej 50 Hz, które są oddziaływaniem pojemnościowym z sąsiednich przewodów sterujących lub zasilających o częstotliwości 50 Hz przy równoległym ułożeniu tych przewodów, gdy dwustanowy układ wejściowy odłączymy od zasilania np. przez otwarcie styków przekaźnika. W tej sytuacji na wejście dwustanowe nie jest bezpośrednio podawane napięcie zasilające, ale występujące prądy pasożytnicze ze sprzężeń pojemnościowych od sąsiednich kabli mogą być na tyle duże, że pobudzone wcześniej wejście dwustanowe podtrzyma swój poprzedni stan, zamiast go zmienić. Sytuacja ta jest skutkiem pasożytniczych prądów pojemnościowych, które nadal przepływają przez diodę świecącą transoptora podtrzymując stan wyjściowy dwustanowego układu wejściowego ze względu na histerezę działania samego transoptora. Wadą tego układu jest również nieprecyzyjnie ustalenie prądów i napięć wyłączania wejścia z uwagi na to, że zależą one w dużym stopniu od prądu transoptora, który może mieć znaczne rozrzuty parametrów zarówno technologiczne, jak i od temperatury.

Układ według wynalazku zawiera opornik wejściowy połączony szeregowo z wejściem mostka prostowniczego, i od plusa mostka prostowniczego poprzez, źródło prądowe, diodę Zenera do anody diody świecącej transoptora przełączającego, której katoda połączona jest z minusem mostka prostowniczego. Opornik obciążający połączony jest z jednej strony z plusem mostka prostowniczego, a z drugiej strony z kluczem wysokonapięciowym normalnie otwartym. Klucz transoptora przełączającego normalnie otwarty połączony jest z opornikiem wyjściowym i opornikiem szeregowym, który jest połączony z kondensatorem filtrującym, tworząc filtr RC, i wejściem przerzutnika Schmitta. Wyjście przerzutnika Schmitta połączone jest z diodą świecącą transoptora wysokonapięciowego poprzez opornik ograniczający. Opornik obciążający połączony z analogowym stykiem normalnie otwartym transoptora wysokonapięciowego tworzy dzielnik oporowy poprzez mostek prostowniczy z opornikiem wejściowym dla zasilania diody Zenera. Opornik bocznikujący jednym wyprowadzeniem podłączony jest w węzeł między źródło prądowe i diodę Zenera a drugim wyprowadzeniem do minusa mostka prostowniczego.

Zaletą układu według wynalazku jest możliwość uzyskania odpowiedniej odporności na pas ożytnicze sygnały pojemnościowe o częstotliwości 50 Hz z zachowaniem możliwości pracy w szerokim zakresie napięć wejściowych i z zachowaniem bariery przeciwzakłóceniowej dla wyższych częstotliwości. Zaletą układu jest również precyzyjnie ustalenie prądu i napięcia wyłączania wejścia z uwagi na to, że zależą one w niewielkim stopniu od prądu załączania transoptora przełączającego, zaś w dużym stopniu od opornika bocznikującego i napięcia diody Zenera, których tolerancje i zmiany param etrów w funkcji temperatury są dużo mniejsze.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładzie wykonania na rysunku w postaci schematu.

Na wejściu układu dwustanowego WE za opornikiem wejściowym R1 i mostkiem prostowniczym

M włączone są kolejno szeregowo źródło prądowe ŹP, katoda diody Zenera DZ, której anoda połączona jest z anodą diody świecącej transoptora przełączającego TP, której katoda podłączona jest z minusem mostka prostowniczego M. W węzeł między źródło prądowe ŹP i diodę Zenera DZ włączoPL 223 333 B1 ny jest jednym wyprowadzeniem opornik bocznikujący R6, którego drugie wyprowadzenie podłączone jest do zacisku ujemnego mostka prostowniczego M.

W układzie wyróżnione są dwa stany: przed przełączeniem i po przełączeniu. Pierwszy występuje, gdy napięcie na wejściu jest niższe od napięcia progowego przełączania. Napięcie wejściowe WE poprzez opornik wejściowy R1 będący częścią dzielnika oporowego wraz z opornikiem R2, mostek prostowniczy M, źródło prądowe ŹP, diodę Zenera DZ wymusza prąd, który przepływa przez diodę świecącą transoptora przełączającego TP. Źródło prądowe ŹP wymusza stałą wartość prądu niezależnie od napięcia wejściowego, przez co straty mocy są ograniczane. Dopóki napięcie na dzie lniku oporowym złożonym z oporników wejściowego R1 i obciążającego R2 jest niższe od napięcia diody Zenera DZ, nie działa źródło prądowe ŹP i prąd przez diodę świecącą nie płynie. Analogowy styk czynny normalnie otwarty transoptora przełączającego TP jest rozwarty i na wejście przerzutnika Schmitta PS podane jest napięcie na układ polaryzacji przez oporniki wyjściowy R4 i szeregowy R3. Opornik szeregowy R3 z kondensatorem filtrującym C tworzą układ całkujący określający stałą czasową działania układu. Na wyjściu przerzutnika Schmitta PS i na wyjściu WY układu jest stan niski. W tym stanie przez diodę świecącą transoptora wysokonapięciowego TW płynie prąd poprzez opornik ograniczający R5 i analogowy styk czynny normalnie otwarty tego transoptora przewodzi i występuje przepływ prądu przez opornik obciążający R2. Powoduje to spadek oporności układu widziany od strony wejścia układu WE. Gdy napięcie na dzielniku oporowym złożonym z oporników wejściowego R1 i obciążającego R2 wzrasta powyżej napięcia diody Zenera DZ, źródło prądowe ŹP zaczyna działać i przez diodę świecącą transoptora TP zaczyna płynąć prąd o stałej wartości określonej przez wydajność źródła prądowego ŹP. Analogowy styk czynny transoptora przełączającego TP zostaje zwarty i na oporniku wyjściowym R4 pojawia się spadek napięcia. Ten spadek napięcia z opóźnieniem zależnym od opornika szeregowego R3 i kondensatora filtrującego C wywołuje zmianę napięcia wejściowego przerzutnika Schmitta PS, co spowoduje poniżej pewnego progu przełączania zmianę stanu przerzutnika Schmitta PS i zmianę stanu na wyjściu WY na wysoki. Dioda świecąca transoptora wysokonapięciowego TW gaśnie, jego analogowy styk czynny rozwiera się i prąd przestaje płynąć przez opornik obciążający R2. Oporność układu widziana od strony wejścia WE wzrasta. Wartość napięcia załączania układu jest zależna od wartości oporników wejściowego R1 i obciążającego R2, stanowiących wejściowy dzielnik oporowy i napięcia pracy Uz diody Zenera DZ. Wartość napięcia wyłączania jest zależna od napięcia diody Zenera DZ. Dwustanowy układ wejściowy posiada histerezę napięciową.

Dodatkowo w układzie włączono opornik bocznikujący R6, który jednym wyprowadzeniem podłączony jest w węzeł między źródło prądowe i diodę Zenera a drugim wyprowadzeniem do minusa mostka prostowniczego. Zadaniem opornika bocznikującego R6 jest zmniejszenie impedancji układu, a przez to zwiększenie odporności na pasożytnicze zaburzenia pojemnościowe.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Dwustanowy układ wejściowy o zmiennej oporności z izolacją galwaniczną zawierający mostek prostowniczy, źródło prądowe, diodę Zenera, transoptor przełączający, transoptor wysokonapięciowy, dzielnik oporowy złożony z opornika wejściowego i obciążającego, przerzutnik Schmitta, układ całk ujący i układ polaryzacji, znamienny tym, że na wejściu układu dwustanowego (WE) za opornikiem wejściowym (R1) i mostkiem prostowniczym (M) włączone są kolejno szeregowo źródło prądowe (ŹP), katoda diody Zenera (DZ), której anoda połączona jest z anodą diody świecącej transoptora przełączającego (TP), której katoda podłączona jest z minusem mostka prostowniczego (M), a w węzeł między źródło prądowe (ŹP) i diodę Zenera (DZ) włączony jest jednym wyprowadzeniem opornik bocznikujący (R6), którego drugie wyprowadzenie podłączone jest do zacisku ujemnego mostka prostowniczego (M).