183409. lajstromszámú szabadalom • Jelfogós multiplexer adatgyűjtő berendezésekhez
1 183 409 2 A találmány tárgya jelfogós multiplex adatgyűjtő berendezésekhez. Az elektronikus multiplexerek elterjedése nem zárja ki a jelfogós muliplexerek alkalmazását. Sok helyen, ahol a kapcsolt jelszint nagyon kicsi, vagy a mérőkor galvanikus elválasztása szükséges, még ma is jelfogós multiplexereket alkalmaznak. Elterjedésüket bizonyítja a különböző cégek által külön erre a célra kifejlesztett jelfogótípusok nagy száma is. Ezek a jelfogótípusok az integrált áramkör méretűtől kezdve egészen a tekercs és az érintkezők között 2 500 V szigetelési szilárdsággal bíró jelfogókig terjednek. Készítenek nagyszámú kapcsolást és kis kontaktusellenállást biztosító higanynedvesítésű érintkezőkkel ellátott jelfogókat is. Mivel ezek a jelfogók korszerű megbízható alkatrészek, alkalmazásuk adatgyűjtő berendezésekben sok helyen ma is indokolt. A korszerű adatgyűjtő berendezések jelfogós multiplexerei általában 100-nál több jelfogót tartalmaznak, és ezekből mindig csak egy és csakis egy lehet meghúzva. Ennek biztosítása logikai hálózattal a jelfogók nagy száma miatt bonyolult és költséges eljárás. Mivel a jelfogók egy része nem TTL jelszintről működik, a logikai hálózatot alkalmazó megoldás a jelfogót közvetlenül meghajtó, nem TTL szintű kimenettel rendelkező áramkör meghibásodása esetén nem nyújt védelmet. A találmány tárgyát képező jelfogós multiplexer egyszerű és elsődleges védelemmel van ellátva két jelfogó egyidejű meghúzása ellen. A védelem felépítését a jelfogók száma nem befolyásolja. A találmányt tehát jelfogós multiplexer adatgyűjtő berendezésekhez, amelynek bemeneti pontokat egy kimenő pontra kapcsoló jelfogó készlete, a jelfogó készlet meghúzó tekercseit kapcsolóelemeken keresztül megtápláló stabilizált tápegysége, és a kapcsolóelemeket vezérlő logikai hálózata van. A találmány szerinti multiplexer stabilizált tápegysége feszültségstabilizátort, a tápegység kimenő áramát érzékelő egységet és a tápegység kimenő áramát egy jelfogó üzemi árama és meghúzó árama öszszegénél kisebb áramértéknél határoló és a határoláskor egy jelfogó elengedési áramának kétszerese alá szabályozó áramkorlátozó egységet tartalmaz, amely áramkorlátozó egység egyrészt a kimenő áramot érzékelő egységhez, másrészt a feszültségstabilizátor áramkorlátozást vezérlő kapcsához van csatlakoztatva. A találmány szerinti kialakítás biztosítja, hogy egy jelfogó meghúzott állapota esetén egy vagy több további jelfogó már nem tud meghúzni, sőt a már meghúzott jelfogó is elenged, ha egy további jelfogó meghúzásra kap vezérlést. A találmány egyben a stabilizált tápegység rövidzár védelmét is biztosítja. A rövidzár megszűnése után a kimenő feszültség automatikusan helyreáll. A találmány szerinti jelfogós multiplexer bonyolultsága és anyagigénye alig nagyobb az ismert kialakítású multiplexereknél, így a védelmi feladatot a találmány igen gazdaságosan oldja meg. A találmány egy előnyös kiviteli alakjánál a kimenő áramot érzékelő egységet soros ellenállás képezi, az áramkorlátozó egység a feszültségstabilizátor kimenő kapcsai közé csatlakoztatott feszültségosztót, az első ellenállással párhuzamosan kapcsolt, soros első Zéner-diódából és második ellenállásból álló ágat, és a feszültségosztó osztáspontjára valamint a tápegység egyik kimenő kapcsára csatlakoztatott tranzisztort tartalmaz. Egy további célszerű kiviteli alakban a stabilizált kimenő kapcsaira csatlakoztatott, adott feszültségérték alatt jelet adó jelzőegység van kialakítva, amely jelzi, ha a jelfogók meghúzóáramát szolgáltató stabilizált 2 tápegység kimenő feszültsége az előírt érték alá csökken. Előnyös, ha eme jelzőegységnek optikai elválasztó bemeneté harmadik ellenállással és második Zéner-diódával van sorbakapcsolva, és az optikai elválasztó kimenete képezi a jelzőegység kimenetét. A találmányt a továbbiakban a rajzokon szemléltetett előnyös kiviteli alakok alapján ismertetjük, ahol az 1. ábrán egy jelfogó tipikus meghúzási karakterisztikája látható,a 2. ábra két jelfogó egyidejű meghúzása esetére érvényes villamos helyettesítő képet mutat, a 3. ábra a találmány szerinti multiplexer stabilizált tápegységének áram-feszültség karakterisztikáját szemlélteti, a 4. ábra a találmány szerinti multiplexer kiviteli alakjának vázlatos rajzát mutatja, a 5. ábra a találmány szerinti multiplexer stabilizált tápegységének tömbvázlatát mutatja és a 6. ábra az 5. ábra szerinü stabilizált tápegység részletesebb kapcsolási rajzát szemlélteti. Az 1. ábrán látható, hogy a szokásos jelfogók a meghúzó tekercsükön átfolyó I áram növekedésével lm meghúzási áramnál meghúznak és Iü üzemi áram mellett meghúzva maradnak. Amikor az Iü üzemi áram csökkenni kezd, le elengedési áramnál ajelfogó elenged. Látható az ábrán, hogy tipikus esetben Imss^-Iü és Ie=ilü. A 2. ábra alapján látható, hogy ha a jelfogók meghúzó tekercsének RÍ ill. R2 ellenállása közel egyenlő, akkor két egyszerre meghúzott jelfogó esetén az II és az 12 meghúzóáram szintén közel egyenlő egymással. A 3. ábrán a jelfogókar meghajtó tápegység I árama és U feszültsége közötti összefüggést mutató karakterisztikában fel van tüntetve az le elengedési áram, az Iü üzemi áram, az Uü üzemi feszültség és az az Imax maximális áram, amit a jelfogókat meghajtó stabüizált tápegység maximálisan ki tud adni. A találmány szerint a következő feltételeknek kell teljesülniük: Imax—Iü<Im és (1) Ilim<2Ie, (2) ahol lm a meghúzási áram, Dim pedig az az áram, amelyre a stabilizált tápegység kimenő árama lecsökken, ha az áramterhelés eléri az Imax maximális áram értéket. Az Ilim áramhoz Ulim feszültség tartozik. Az (1) összefüggés teljesülése biztosítja, hogy egy már meghúzott állapotban lévő jelfogó esetében a stabilizált tápegység nem képes akkora további áramot leadni, amely egy második jelfogó meghúzását eredményezhetné. A (2) összefüggés teljesülése pedig biztosítja, hogy ha a stabilizált tápegység kimenő árama eléri az Imax maximális áram értéket, a kimenő áram egy olyan Dim áram értékre csökken, amely - feltételezve két jelfogó meghúzó tekercse közel egyforma áramelosztást — a korábban meghúzott állapotú jelfogó elengedését eredményezi. Ha a tápegység kimenő feszültsége az Uü üzemi feszültségről Uj feszültségre csökken, a találmány szerint jelzést adunk. A 4. ábrán látható jelfogós multiplexer 21 A, 21B, 21C,... jelfogói megfelelő 24A, 24B, 24C,. .. érintkezőpárt működtetnek. A 23A, 23B, 23C,., . bemeneti pontoknak a 27 kimeneti pontra való multiplexelését a 24A, 24B, 24C, ... érintkezőpárok végzik, amelyek közül mindenkor csak egy lehet zárva. Ennek megfelelően a 21 A, 21B, 21C,.. .jelfogók közül mindenkor csak egy 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Ô0 65
