SU1372611A1 - Устройство дл гальванического разделени сигналов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано дл  ввода и вывода дискретных сигналов в различных регулирующих, логических и диалоговых программируемых контроллерах и в микропроцессорных системах. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей - достигаетс  путем обеспечени  двусторонней передачи сигналов. Дл  этого в устройство дополнительно введены второй диод 6, второй конденсатор 8, информационна  шина 15 и треть  силова  шина 17. При этом обмотка 4 трансформатора 1 включена встречно обмотке 3. На чертеже также показаны перва  обмотка 2 трансформатора 1, диод 5, конденсатор 7, резистор 9, ключи 10 и 11, силовые шины 12 и 13, вход 14 и шины 16 и 18 питани . Применение данного устройства в контроллерах позволит иметь универсальные входы дл  ввода- вывода дискретных сигналов, чем облегчаетс  приспособление контроллеров к мен ющимс  услови м примене- ни , например, когда требуетс  изме- - н ть назначение некоторых входов, и позвол ет сократить число клемм в контроллере. 2 ил. с $ (Л

Description

т 0fS

9yniti

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано дл  ввода и вывода дискретных сигналов в различных регулирующих, логических и диалоговых программируемых контроллерах и микропроцессорных системах.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечени  двусторонней передачи сигналов.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства дл  гальванического разделени  сигналов; на фиг. 2 - времен ные диаграммы, по сн ющие его работу I

Устройство дл  гальванического разделени  сигналов (фиг. 1) содержи трансформатор 1, имеющий первую 2, вторую 3 и третью 4 обмотки, первый 5 и второй 6 диоды, первый 7 и второй 8 конденсаторы, резистор 9, первый 10 и второй 11 ключи, первую 12 и вторую 13 шины, вход 14, информационную шину 15, первую шину 16 питани , третью силовую шину 17, вторую шину 18 питани .

Первый вывод первой обмотки 2 трансформатора 1 соединен с первой шиной 16 питани , а второй вывод - через управл емый промежуток первого ключа 10 с второй шиной 18 питани , управл ющий вход первого ключа 10 соединен с входом 14, первый вывод второй обмотки 3 трансформатора 1 соединен через первый диод 5 с управл ющим входом второго ключа 11. Первый вывод управл емого промежутка второго ключа 11 соединен с первой силовой Шиной 12 устройства, второй вывод - с второй силовой шиной 13 устройства и с вторым выводом второй обмотки 3 трансформатора 1. Первый конденсатор 7 включен между управл ющим входом второго ключа 11 и его вторым выводом управл емого промежутка . Первый вывод третьей обмотки 4 трансформатора 1 соединен через второй диод 6 с первой обкладкой второго конденсатора 8, первым выводом резистора 9 и третьей силовой шиной 17. Второй вывод третьей обмотки 4 трансформатора 1 соединен с второй обкладкой второго конденсатора 8, вторым вьшодом резистора 9 и первой силовой шиной 12. Второй вывод первой обмотки 2 трансформатора 1 соединен с информационной шиной 15.

Нагрузка 19 подключаетс  к первой 12 и третьей 17 силовым шинам при работе устройства в режиме вывода дискретной информации. Ключ 20 подключаетс  к первой 12 и второй 13 силовым шинам при работе устройства в режиме ввода дискретной информации. Силовой источник 21 питани  подключаетс  к второй 13 и третьей 17 силовым шинам при работе в обоих режимах.

Работу устройства в режиме ввода рассматривают с помощью временных диаграмм фиг, 2, использу  следующие обозначени : напр жение U14, поступающее на вход 14 устройства в режиме ввода дискретной информации; напр жение U9 на резисторе 9; напр жение U4 на обмотке 4 трансформатора 1; напр жение U15 на шине 15; текущее врем  t; моменты времени t, - амплитуда импульсов напр жени  U,U на информационной шине 15.

Дл  рассмотрени  работы устройства в режиме вывода дискретной информации временных диаграмм не требуетс 

Устройство работает следующим образом ,

В режиме вывода информации на вход 14 подаютс  пр моугольные импульсы со скважностью Х 2, при этом первый ключ 10 открываетс , и на первой обмотке 2 трансформатора 1 по вл етс  переменное напр жение,.которое трансформируетс  во вторую 3 и третью 4 обмотки. Первый диод 5 включен таким образом, что детектирует пр моугольные импульсы, возникающие в период открывани  первого ключа 10, а второй диод 6 детектирует импульсы обратной пол рности, возникающие при закрывании первого ключа 10 за счет ЭДС самоиндукции трансформатора 1. При этом на выходе диода 5 по вл етс  напр жение, которое открывает второй ключ 11, Открывание ключа 11 приводит к открьшанию цепи нагрузки 19, Диод 6 на работу устройства в этом режиме не вли ет, так как он закрываетс  напр жением, возникающим на резисторе 9,

При прекращении импульсов на входе 14 первый ключ 10 закрываетс , напр жение на первой 2 и второй 3 обмотках трансформатора 1 и на выходе диода 5 исчезает, и второй ключ 11 закрываетс , цепь нагрузки 19 при этом обесточиваетс , что соответствует логическому О. Так обеспечиваетс  вывод дискретной информации.

В режиме ввода дискретной информации (фиг. 2) на вход 14 устройства поступают импульсы U, , имеющие высокую скважность (у 1000 и более).

8промежутках времени t,. и t , замыкаетс  ключ 20, поэтому на резисторе

9по вл етс  напр жение U, имеющее уровень логической 1. В этих промежутках времени на обмотке 4 трансформатора 1 навод тс  импульсы U отрицательной пол рности, закрывающие диод 6, после окончани  каждого импульса и, первый ключ 10 скачком закрываетс , поэтому на всех обмотках трансформатора 1 возникает ЭДС самоиндукции, имеюща  форму импульса Диод 6 закрываетс  положи- тельным напр жением на резисторе 9, поэтому на третьей обмотке 4 возникают импульсы ЭДС самоиндукции амплитудой , равной или меньше напр жени 

на резисторе 9, на информационной шине 15 устройства возникают импульсы и,5, по форме повтор ющие импульсы на третьей обмотке 4.

В промежутке времени t,.a ключ 20 разомкнут, напр жение 1) на резис- торе 9 имеет уровень логического О

В промежутках времени t, и tg. когда присутствуют импульсы U, , на третьей обмотке 4 навод тс  импульсы и отрицательной пол рности, которые закрывают диод 6, после каждого окончани  импульса U,j первый ключ 10 скачком закрываетс , но возникающа  ЭДС самоиндукции шунтируетс  диодом 6, который открываетс , резко уменьша  амплитуду импульсов на всех обмотках, в том числе и на третьей обмотке 4 и информационной шине 15 устройства.

Амплитуда U, импульсов (фиг. 2) в моменты времени t и t значительно больше амплитуды U импульсов U,j. в моменты времени t и t что позвол ет по амплитуде сигнала и, легко определить логическое состо - ние ключа 20, это, в свою очередь, позвол ет использовать устройство дл  ввода дискретной информации с гальваническим разделением входных и выходных цепей. Дл  определени  амплитуды импульсов и,5 можно применить ампли- тудный селектор, выполненный любым известным способом (например, триггер Шмидта).

0

5

Q

0

Применение данного у1 тройства в программируемых контроллерах позволит иметь универсальные входы дл  ввода- вывода дискретных сигналов, конкретное назначение которых устанавливаетс  программным путем, таким образом облегчаетс  приспособление контроллеров к мен ющимс  услови м применени , например, когда требуетс  измен ть назначение некоторых входов и т.д.

Кроме этого, универсальные входы позвол т примен ть метод временного разделени , когда часть времени входы служат дл  ввода, а другую часть - дл  вывода дискретной информации.Это обеспечит сокращение числа клемм в контроллере.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  гальванического разделени  сигналов, содержащее трансформатор с трем  обмотками, первый вывод первой обмотки которого соединен с первой шиной питани , а второй вывод через управл емый промежуток первого ключа соединен с второй шиной питани , управл ющий вход первого ключа соединен с входом устройства, первый вывод второй обмотки трансформатора соединен через первый диод с управл ющим входом второго ключа, первый вывод управл емого промежутка которого соединен с первой силовой шиной, а второй вывод - с второй силовой шиной и вторым выводом второй обмотки трансформатора, первый конденсатор , который включен между управл ющим входом и вторым выводом управл емого промежутка второго ключа , резистор, отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей, в него введены второй диод, второй конденсатор,треть  силова  шина, информационна  шина , треть  обмотка трансформатора

   включена встречно второй обмотке,первый вывод третьей обмотки соединен через второй диод с первой обкладкой второго конденсатора, первым выводом резистора и третьей силовой шиной, второй вывод третьей обмотки трансформатора соединен с второй обкладкой второго конденсатора, вторым вьшодом резистора и первой силовой шиной, второй вьшод первой обмотки трансформатора соединен с- информационным выходом.