SU762053A1

SU762053A1 - Optronic relay

Info

Publication number: SU762053A1
Application number: SU762424546A
Authority: SU
Inventors: Lazar B Dumaj
Original assignee: Lazar B Dumaj
Priority date: 1976-11-29
Filing date: 1976-11-29
Publication date: 1980-09-07

Description

Изобретение относится к полупроводниковой автоматике и может быть использовано в системах автоматического регулирования управления, а также для контроля технологических процессов.The invention relates to semiconductor automation and can be used in systems of automatic control of control, as well as to control technological processes.

Известно оптоэлектронное реле, в котором использованы фототирйсторы и светодиоды, а схемное соединение элементов .обеспечивает определенную последовательность срабатывания фототиристоров [1].An optoelectronic relay is known in which phototransistors and light-emitting diodes are used, and the circuit connection of the elements provides for a certain sequence of photo-thyristor operation [1].

В таком реле имеет место значительная потребляемая мощность и ограничена область применения.In such a relay there is a significant power consumption and limited scope.

В другом оптоэлектронном реле, содержащем цепочку из двух разделительных диодов и двух пар коммутирующих оптронов, каждая из которых содержит пару Светодиодов, соединенных последовательно с разделительным диодом, подключенную встречно-параллельно к управляющему входу реле и резистор [2], отсутствует запоминание управляющего сигнала данной полярности и хранение этого запоминания до прихода управляющего сигнала другой полярности, что ограничивает область применения реле и его функциональные возможности.In the other optoelectronic relay containing a chain of two isolating diodes and two pairs of switching optocouplers, each of which contains a pair of LEDs connected in series with a separating diode, connected anti-parallel to the control input of the relay and a resistor [2], there is no memorization of the control signal of this polarity and storing this memory until the arrival of a control signal of a different polarity, which limits the scope of the relay and its functionality.

22

Цель изобретения — расширение области применения и функциональных возможностей реле.The purpose of the invention is to expand the scope and functionality of the relay.

Поставленная цель достигается тем, что в оптоэлектронном реле, содержащем це₅ почку из двух разделительных диодов и двух пар коммутирующих оптронов, каждая из которых содержит пару светодиодов, соединенных последовательно с разделительным диодом, подключенную встречно-параллельно к управляющему входу реле, и резистор, Ю введены два блокирующих оптрона, двухполюсный выключатель, две пары развязывающих диодов, источник постоянного тока и два дополнительных резистора так, что в разрыв цепи между светодиодами каждой пары коммутирующих оптронов и ¹⁵ управляющим входом реле включена последовательная цепочка, содержащая один из развязывающих диодов данной пары, анод которого присоединен к управляющему входу реле и светодиод блокирующего 2о оптрона вместе с параллельно подключенным к нему контактом двухполюсного выключателя, катод светодиода блокирующего оптрона связан с анодом светодиода коммутирующего оптрона, к точке соединенияThis goal is achieved by the fact that in an optoelectronic relay containing a circuit of ₅ kidney from two separating diodes and two pairs of switching optocouplers, each of which contains a pair of LEDs connected in series with a separating diode connected anti-parallel to the control input of the relay, and a resistor, Two blocking optocouplers, a two-pole switch, two pairs of decoupling diodes, a DC power supply and two additional resistors are inserted so that a circuit break between the LEDs of each pair of switching optocouplers tron and ¹⁵ a control input of the relay is serially connected chain comprising one of the decoupling diodes of the pair, the anode of which is connected to the control input of the switch and the LED blocking 2o photocoupler together with parallel-connected thereto contact the bipolar switch, the cathode of the LED blocking optocoupler is connected to the anode of the LED switching optocoupler to the connection point

762053762053

катода светодиода коммутирующего оптрона данной пары "с ‘разделительным диодом присоединен своим анодом другой развязывающий диод данной пары, катод которого связан с одним'из концов дополнительного резистора, катодом фотоириемника другого блокирующего оптрона и катодом развязывающего диода другой нары, анод которого' Подключен к управляющему входу реле, другие концы дополнительных резисторов подключены к минусу источника постоянного тока, а каждый из анодов фотоприемников блокирующих оптронов подключен к плюсу тр'го'же источника постоянного тока.The cathode of the LED of the switching optocoupler of this pair, with a separating diode, is connected by its anode to another decoupling diode of the given pair, the cathode of which is connected to one of the ends of the additional resistor, the photodiode cathode of the other blocking optocoupler and the cathode of another of the other nara, the anode of which is connected to the control input the relay, the other ends of the additional resistors are connected to the minus of the DC source, and each of the anodes of the photodetectors of the blocking optocouplers is connected to the plus of the third source n constant current.

На' чертеже представлена схема оптоэлектронного реле.The drawing shows an optoelectronic relay circuit.

Реле включает в себя трехобмоточный трансформатор 1, первичная обмотка 2 которого подключена к генератору 3 переменного напряжения. Вторичные обмотки 4 и 5 этого трансформатора соединены с управляемыми выпрямителями, выполненными на тиристорных оптронах 6—9. Тиристорный оптрон состоит из фотоприемника (тиристора) и светодиода, с помощью которого осуществляется управление тиристором. Фотоприемники выполняют одновременно роль выпрямителей и ключевых (коммутирующих) элементов. Поэтому оптроны 6—9 называют коммутирующими. Аноды фотоприемников коммутирующих оптронов 6 и 7 соединены с противофазными концами вторичной обмотки 4 трансформатора 1. Средний вывод ее подключен к одной из клемм выходного фильтра 10. Аноды фотоприемников коммутирующих оптронов 8 и 9 соединены с противофазными концами обмотки 5 трансформатора 1. Средний вывод ее подключен к одной из клемм выходного фильтра .11. Катоды фотоприемников коммутирующих оптронов 6 и 7 соединены вместё'и подключены к другой клемме выходного фильтра 10. Катоды фотоприемников коммутирующих оптронов 8 и 9 также соединены между собой и подключены к другой клемме выходного фильтра П.В схеме реле используются тиристорные оптроны 12 и 13, аноды которых соединены вместе и подключены к" Плюсу источника постоянного тока 14. Оптроны 12 и 13 обеспечивают самоблокйр’о'в'ку реле после его включения. Поэтому оптроны 12 и 13 называют блокирующими. Развязывающий диод 15, светодиоды коммутирующих оптронов 6 и 7, светодиод блокирующего оптрона 12 вместе с подключенНЫМ к нему контактом выключателя 16, а также разделительный диод 17, образуют последовательную цепь. Аналогичную последовательную цепь образуют развязывающий диод 18, светодиоды коммутирующих оптронов 8 и 9, светодиод блокирующего оптрона 13 вместе с параллельно подключен"“ОГТГ'йёйу другйм~жонтактом ля 16, а также разделительный диод 19.The relay includes a three-winding transformer 1, the primary winding 2 of which is connected to the alternating voltage generator 3. The secondary windings 4 and 5 of this transformer are connected to controlled rectifiers made on thyristor optocouplers 6-9. The thyristor optocoupler consists of a photodetector (thyristor) and an LED with which the thyristor is controlled. Photodetectors perform simultaneously the role of rectifiers and key (switching) elements. Therefore, optocouplers 6-9 are called commuting. The anodes of the photodetectors of the switching optocouplers 6 and 7 are connected to the antiphase ends of the secondary winding 4 of the transformer 1. Its middle output is connected to one of the terminals of the output filter 10. The anodes of the photoreceivers of the switching optocouplers 8 and 9 are connected to the antiphase ends of the winding 5 of the transformer 1. The middle output of it is connected to one of the output filter terminals .11. The cathodes of the photodetectors of the switching optocouplers 6 and 7 are connected together to another terminal of the output filter 10. The cathodes of the photodetectors of the switching optocouplers 8 and 9 are also interconnected and connected to the other terminal of the output filter P. In the relay circuit, the thyristor optocouplers 12 and 13 are used, the anodes which are connected together and connected to the “plus of the DC source 14. Optocouplers 12 and 13 provide a self-locking relay after it is turned on. Therefore, optocouplers 12 and 13 are called blocking. The decoupling diode 15, the switching LEDs The pthron 6 and 7, the LED of the blocking optocoupler 12, together with the switch 16 connected to it, as well as the separation diode 17, form a series circuit. A similar series circuit is formed by the decoupling diode 18 and the LEDs of the switching optocouplers 8 and 9, the LED of the blocking optocoupler 13 together with parallel "" OGTG'yoyyy friend ~ zkontaktom A 16 is connected, as well as the separation diode 19.

Указанные цепи соединяются между собойThese chains are interconnected

в точках 36 и 21 и подключаются к управляющему входу реле через резистор 25. В результате такого соединения максимальное обратное напряжение в каждой цепи при наличии на входе реле управляющего сигнала не превышает величины падения напряι жения на дйодаех и светодиодах параллельной цепи, по которой протекает ток. Разделительные диоды 17 и 19 обеспечивают защиту от пробоя светодиодов тиристорных оптронов 6, 7 и 12 и 8, 9 и 13 соответственно при обрывах в их цепях. Развязывающие о диоды 18, 23 и 15, 24 обеспечивают развязку источника 14 постоянного тока с источником входного сигнала, делая невозможным протекание разностного тока через источники в случае, когда напряжение входного сигнала меньше напряжение источни⁵ ка 14. Резистор 25 ограничивает ток в цепи светодиодов. Резисторы 26 и 27 выполняют разные функции в зависимости от того, каким из блокирующих оптронов 12 и 13 производится перевод реле в режим самобло0 кировки (режим запоминания). При самоблокировке реле оптронов 12 резистор 26 ограничивает ток в цепи светодиодов оптронов 6, 7 и 12. Резистор 27 ограничивает ток в цепи, шунтирующей светодиоды оптронов 8,at points 36 and 21, they are connected to the control input of the relay through a resistor 25. As a result of this connection, the maximum reverse voltage in each circuit, if there is a control signal at the relay input, does not exceed the voltage drop across the diodes and the LEDs of the parallel circuit through which current flows. Dividing diodes 17 and 19 provide protection against breakdown of the LEDs of the thyristor optocouplers 6, 7 and 12 and 8, 9 and 13, respectively, with breaks in their circuits. The decoupling diodes 18, 23 and 15, 24 provide a decoupling of the direct current source 14 to the input source, making it impossible for leakage current to flow through the sources when the input signal voltage is less than the source voltage ⁵ ka 14. The resistor 25 limits the current in the LED circuit. Resistors 26 and 27 perform different functions depending on which of the blocking optocouplers 12 and 13 switch the relay into self-blocking mode (memory mode). When self-locking the relay optocouplers 12, the resistor 26 limits the current in the circuit of the LEDs of the optocouplers 6, 7 and 12. The resistor 27 limits the current in the circuit, shunting the LEDs of the optocouplers 8,

9 и 13. Когда реле са.моблокируется оптро⁵ ном 13 функции резисторов меняются. Так резистор 27 ограничивает ток в цепи светодиодов оптронов 8, 9 и 13, а резистор 26 ограничивает ток в цепи, шунтирующей светодиоды оптронов 6, 7 и 12. Выключатель 16 ₀ во включенном положении обеспечивает работу реле без самоблокировки, а в отключенном положении при самоблокировке.9 and 13. When the relay is locked by the opto ^{5, the} 13 resistor functions change. So, the resistor 27 limits the current in the LED circuit of the optocouplers 8, 9 and 13, and the resistor 26 limits the current in the circuit shunting the LEDs of the optocouplers 6, 7 and 12. The switch 16 ₀ in the on position ensures the relay to work without self-blocking .

При работе реле без самоблокировки, когда контакты 28, 29 и 22, 30 выключателя 16 замкнуты, а светодиоды блокирующих 5 оптронов 12 и 13 зашунтйрованы, по светодиодам коммутирующих оптронов 6, 7 и 8, 9 при отсутствии входного сигнала ток не протекает и их фотоприемники заперты.When the relay operates without self-blocking, when the contacts 28, 29 and 22, 30 of the switch 16 are closed, and the LEDs of the blocking 5 optocouplers 12 and 13 are bridged, the LEDs of the switching optrons 6, 7 and 8, 9 with no input signal do not flow and their photodetectors locked up.

Тогда на выводах 31, 32 и 33, 34 фильтров 10 и 11 напряжения нет. При подаче сигнала положительной полярности (на клемме 35 « + », на клемме 36 «—») ток проходит по светодиодам коммутирующих оптронов 8 и 9 по цепи: 35, 22, 30, 37, 38, 21 и 36, поэтому при излучений отпираются соответствую$ Щие фотоприемники. На выходах 33 и 34 фильтра 11 появится выпрямленное сглаженное напряжение.Then at the terminals 31, 32 and 33, 34 of the filters 10 and 11 there is no voltage. When a positive polarity signal is applied (at terminal 35 "+", at terminal 36 "-"), the current passes through the LEDs of the switching optocouplers 8 and 9 along the circuit: 35, 22, 30, 37, 38, 21 and 36, therefore when the radiation is released corresponding to the photodetectors. At the outputs 33 and 34 of the filter 11 appears straightened smoothed voltage.

При сигнале отрицательной полярности (на клемме 35 «—», на клемме 36 « + ») ток проходит по светодиодам оптронов 6 и 7 ⁰ по цепи: 36, 21, 29, 28, 39, 20 и 35, поэтому при излучений отпираются Соответствующие фо'топриемнйкй и напряжение появится наWhen the signal is negative polarity (at terminal 35 "-", at terminal 36 "+"), the current passes through the LEDs of the optocouplers 6 and 7 ⁰ through the circuit: 36, 21, 29, 28, 39, 20 and 35, therefore with the emissions the corresponding Photo 'voltage and voltage will appear on

выходах 31 и 32 фильтра 10.Outputs 31 and 32 of the filter 10.

При работе реле с самоблокировкой кон₅ такты 28, 29 и 22, 30 выключателя 16 разомк, нуты и со светодиодов оптронов 12 и 13 ' снята шунтировка. При появлении на входе реле сигнала положительной полярности обтекаются током светодиоды оптронов 8,When the relay is operated with self-locking, the _5- stroke 28, 29 and 22, 30 switches of the 16-breaker, chickpeas, and optocoupler LEDs 12 and 13 'are disconnected. When a positive polarity signal appears at the relay input, the LEDs of the optocouples 8 flow around the current,

762053762053

9 и 13 по пени: 35, 22, 30, 37, 38, 21 и 36, что вызывает возбуждение этих светодиодов и отпирание соответствующих фотонриемников. При этом на выходах 33 и 34 фильтра 11 появляется выпрямлепиое сглаженное напряжение. Отпирание фотоприемника оптрона 13 вызывает подключение к указанной цепочке светодиодов источника 14 постоянного тока. Ток от него протекая по цепи 40, 22, 30, 37, 38, 29 и 41, складывается в цепочке светодиодов е токо'м от источника входного сигнала. Перегрузка по току светодиодов исключается, подбором резисторов 25—27 (ток через светодиоды от каждого из источников меньше номинального, но больше минимально допустимого). Кроме того, имеется другая цепь 40, 22 и 41 тока. Если до появления на входе реле сигнала положительнной полярности сигнала отрицательной полярности не было, то возникновение этой второй цепи изменений в работе схемы не вызывает. Исчезновение входного сигнала положительной полярности приво-. дит к исчезновению первой из указанных цепей тока. Однако напряжение на клеммах 33 и 34 фильтра 11 остается, так как по светодиодам оптронов 8, 9 и 13 продолжает протекать ток от источника 14 по второй из указанных цепей. Этим током обтекается светодиод и фотоприе.мник одного и того же оптрона 13. Поэтому такой режим работы реле называют режимом самоблокировки или запоминания. Существенным преимуществом такого режима работы реле является наличие нулевой зашиты в тех случаях, когда в качестве источника 14 выбран преобразователь сетевого напряжения переменного тока в постоянный. Действительно при исчезновении напряжения в сети исчезает напряжение на клеммах 40 и 41 источника постоянного тока 14 и ток в цепи светодиодов при повторном возникновении напряжения в сети по указанной цепи уже не проходит, так как фотоприемник оптрона 13 заперт и напряжение на выходах 33 и 34 фильтра 11 равно нулю. Резисторы 26 и 27 имеют одинаковые номиналы, поэтому по цепи 40, 22 и 41 протекает ток больший тока, текущего по светодиодам.9 and 13 for penalties: 35, 22, 30, 37, 38, 21 and 36, which causes the excitation of these LEDs and unlocking the corresponding photon receiver. At the same time at the outputs 33 and 34 of the filter 11 appears straightened smoothed voltage. Unlocking the photodetector of the optocoupler 13 causes a DC source 14 to be connected to the specified LED string. The current from it, flowing through the circuits 40, 22, 30, 37, 38, 29 and 41, is formed in the chain of LEDs from the input source. Overcurrent of LEDs is eliminated by selecting resistors 25–27 (the current through the LEDs from each of the sources is less than the nominal, but more than the minimum allowed). In addition, there is another circuit 40, 22 and 41 current. If there was no negative polarity signal before the relay input signal of positive polarity, the appearance of this second circuit does not cause changes in the circuit operation. The disappearance of the input signal of positive polarity led. Diet leads to the disappearance of the first of these current paths. However, the voltage at the terminals 33 and 34 of the filter 11 remains, since the LEDs of the optocouplers 8, 9 and 13 continue to flow current from the source 14 to the second of these circuits. This current flows around the LED and the photodetector of the same optocoupler 13. Therefore, this mode of operation of the relay is called the self-locking or memorizing mode. A significant advantage of this mode of operation of the relay is the presence of zero protection in those cases when the source 14 is selected converter AC mains voltage to DC. Indeed, when the mains voltage disappears, the voltage at the terminals 40 and 41 of the direct current source 14 and the current in the LED circuit disappears when the voltage in the network reappears along the circuit, because the photodetector of the optocoupler 13 is locked and the voltage at the outputs 33 and 34 of the filter 11 equals zero. Resistors 26 and 27 have the same ratings, so a current greater than the current flowing through the LEDs flows through circuit 40, 22 and 41.

Если в режиме самоблокировки реле полярность управляющего сигнала на клеммах 35 и 36 изменилась, то цепочка светодиодов оптронов 6, 7 и 12 обтекается током от источника' входного сигнала по цепи 36, 21, 29, 28, 39, 20 и 35, что вызывает их возбуждение и отпирание соответствующих фотоприемников. Отпирание фотоприемников оптронов 6 и 7 вызывает появление выпрямленного сглаженного напряжения на выводах 31 и 32 фильтра 10. Отпирание фотоприемника оптрона 12 вызывает подключение к указанной цепочке источника 14 постоянного тока, ток от которого протекая по цепи 40, 29, 28, 39, 20, 22 и 41 складывается в цепочке светодиодов с током от источника входного сигнала. Кроме того, токIf, in the self-blocking mode of the relay, the polarity of the control signal at terminals 35 and 36 has changed, then the LED chain of the optocouplers 6, 7 and 12 is flowed by the current from the input source along circuit 36, 21, 29, 28, 39, 20 and 35, which causes them excitation and unlocking of the corresponding photodetectors. Unlocking the photodetectors of optocouplers 6 and 7 causes the appearance of rectified smoothed voltage at the terminals 31 and 32 of the filter 10. Unlocking the photoreceiver of the optocoupler 12 causes the direct current source 14 to be connected to the specified chain, the current from which flows through circuit 40, 29, 28, 39, 20, 22 and 41 stacks in the LED string with current from the input source. In addition, the current

проходит но цепи 40, 29 и 41. При этом цепь тока 40, 22, 30, 37, 38, 29 и 41 оказывается шунтированной, в результате чего ток в цепи светодиодов оптронов 8, 9 и 13 исчезает. Запирание фотоприемников оптронов 8 и 9 вызывает исчезновение напряжения' на выходах 33 и 34 фильтра 11, и запирание фотоприемника оптрона 13 вызывает отключение пени самоблокировки светодиодов оптронов 8, 9 и 13 от источника 14 постоянного тока. После исчезновения на входе реле сигнала отрицательной полярности сигнал на выходах 31 и 32 фильтра 10 не исчезает, так как по цепочке светодиодов оптронов 6, 7 и 12 продолжает протекать ток от источника 14 постоянного тока. Обтекание током в одной цепи фотоприемника и светодиода одного и того же оптрона 13 дает право, как и в первом случае, назвать такой режим работы реле режимом самоблокировки или запоминания при сохранении нулевой защиты.but passes the circuit 40, 29 and 41. In this case, the current circuit 40, 22, 30, 37, 38, 29 and 41 is shunted, with the result that the current in the circuit of the LEDs of optocouplers 8, 9 and 13 disappears. Locking the photodetectors of the optocouplers 8 and 9 causes the voltage to disappear at the outputs 33 and 34 of the filter 11, and locking the photodetector of the optocoupler 13 causes the self-locking LEDs of the optocouplers 8, 9 and 13 to turn off from the DC source 14. After the negative polarity signal disappears at the relay input, the signal at the outputs 31 and 32 of the filter 10 does not disappear, since the current from the direct current source 14 continues to flow through the LED chain of optocouplers 6, 7 and 12. The current flow in one photodetector circuit and the LED of the same optocoupler 13 gives the right, as in the first case, to call such a mode of operation of the relay as a self-locking or memorizing mode while maintaining zero protection.

а Аналогично, описанному происходит работа реле при повторной смене полярности входного управляющего сигнала. Ток от этого источника проходит по светодиодам оптронов 8, 9 и 13 и на выходах 33 и 34 фильтра 11 появляется выпрямленное напряжение и одновременно обеспечивается самоблокировка цепи питания светодиодов указанных оптронов' от источника 14 постоянного тока. Кроме того, произойдет шунтирование цепи тока 40, 29, 28, 39, 20, 22 и 41 цепью 40, 22 и 41 тока. После исчезновения тока в цепи светодиодов оптронов 6, 7 и 12 исчезает напряжение на выходах 31 и 32 фильтра 10 и отключается цепь самоблокировки оптронов 6, 7 и 12 от источника 14 постоянного тока. С включением выключателя 16 происходит автоматическое отключение цепей самоблокировки реле от источника 14 постоянного тока из-за шунтирования светодиодов блокирующих оптронов 12 и 13 и запирания соответствующих фотоприемников.a Similarly, the described operation of the relay occurs when the polarity of the input control signal is reversed. The current from this source passes through the LEDs of the optocouplers 8, 9 and 13 and the rectified voltage appears at the outputs 33 and 34 of the filter 11 and at the same time provides for self-blocking of the power supply of the LEDs of these optocouplers from the source 14 of the direct current. In addition, current circuit 40, 29, 28, 39, 20, 22, and 41 will be shunted by current circuit 40, 22, and 41. After the current disappears in the LED circuit of the optocouplers 6, 7 and 12, the voltage at the outputs 31 and 32 of the filter 10 disappears and the self-blocking circuit of the optocouplers 6, 7 and 12 is disconnected from the source 14 of the direct current. When the switch 16 is turned on, the relay self-blocking circuits are automatically disconnected from the DC source 14 due to the shunting of the LEDs of the blocking optocouplers 12 and 13 and locking the corresponding photodetectors.

Claims

Claim

An optoelectronic relay containing a chain of two separating diodes and two pairs of switching optocouplers, each of which contains a pair of LEDs connected in series with one of the separating diodes, connected counter-parallel to the control input of the relay, and a resistor, applications and functionality of the relay, two blocking optocouplers, a two-pole switch, two pairs of decoupling diodes, a DC source and two additional resistors t in that in the open circuit between the LEDs of optocouplers of each pair of switching and 'control relay is serially input

762053

eight

/ '' 7

"of the diodes of this pair, the anode of which is connected to the control of the power output of the relay, and the LED of the blocking optocoupler together

"Parallel with _n odes _Clue cheniym konkatod thereto,

LED blocking optocoupler connected

Рбна "," to ТБЧкё connections of the cathode of the LED of the switching optocoupler 'of this pair with

~ "" "Separation diode is connected with its own

the anode is another decoupling diode given

which is connected to one of the KbNib'N'Tb'pOnVytelny resistor, the photodetector cathode of another blocking optocoupler and the cathode of the decoupling diode of the other pair, the anode of which is connected to the control input of the relay, the other ends of the additional resistors are connected to the source minus DC, and each of the anodes of the photodetectors of blocking optocouplers is connected to the plus of the same DC source.