194458. lajstromszámú szabadalom • Kistorzítású félvezetős jelfogó
1 A találmány tárgya kistorzítású félvezető* jelfogó, amely jelfogó vezérlő bemenetéhez bemeneti uleiztőn keresztül optikai elválaiztó kapcsolódik, és a kapcsoló kimenetre polaritás illesztő közbeiktatásával teljesítmény kapcsoló van vezetve. Ilyen félvezetős jelfogót gyárt többek között a Siemens cég, amelyet a „Siemens Components” című gyártmányismertető 1980. évi 2. füzetének 69-74. oldalain ismertetnek. Az ilyen önmagában ismert félvezetős jelfogókkal a hagyományos elektromechanikus és reed jelfogók helyettesíthetők. Segítségükkel nagyobb megbízhatóság, élettartam, kisebb méret és pergésmentes kapcsolás valósítható meg. A jelenleg alkalmazott ismert félvezető jelfogók kapcsolását és működési jellemzőit részletesen tárgyalja például a „Félvezetős relék a gyakorlatban” című cikk (Rádiótechnika évkönyve, '1981. Zrínyi Katonai Kiadó, Budapest, 29. oldal). További megoldásokat ismertet az US 4.339.670. lajstromszámű szabadalmi leírás (Zero voltage switching AC relay circuit). Az ismert félvezető jelfogók kimeneti kapcsolója kisebb kapcsolt feszültségek esetében tranzisztort, illetve FET-et tartalmaz, nagyobb feszültség esetén pedig triacból vagy tirisztorból épül fel. Az ilyen megoldás hátránya, hogy nagyobb feszültségek kapcsolásakor a jel nullátmeneténél történő feszültségugrás miatt a váltóáramú jelet eltorzítják. Bizonyos alkalmazásokat megnehezít az is, hogy a kapcsolók átmeneti ellenállása nagy (pl. 100 mA-nél 70 Í2) és áramfüggő, illetve a kapcsolóelemek működési ideje az elektronikus áramkörök gyors működéséhez viszonyítva lassú (0,5-2 ms). További hátránya az ismert félvezetős jelfogónak, hogy a túláramra érzékenyek és az ebből származó hibákról csak közvetlen lehet tudomást szerezni. A nagyobb áramok kapcsolására alkalmas megoldásoknál ezen felül a kontaktus folyamatos zárásához jelentős tartóáramra van szükség. A fenti előnytelen tulajdonságok folytán a jelenlegi félvezető relékből nem mindig alakíthatók ki kontaktus hálózatok. A találmány szerinti kistorzítású félvezetős jelfogó kidolgozásánál célunk volt a fenti hátrányok kiküszöbölése, olyan áramköri realizáció kialakítása, amely kontaktus hálózatok kialakítására alkalmas, továbbá a tűláram káros hatásaira érzéketlen megoldást eredményez. A kitűzött célt a bevezetőben körülírt kistorzítású félvezetős jelfogóval úgy értük el, hogy az optikai elválasztó és a teljesítmény kapcsoló között logikai kapu van elhelyezve, a logikai kapu a teljesítmény kapcsolóhoz kimenetével kapcsolódik, egyik bemenetéhez az optikai elválasztó, a másik bemenetéhez a túláram figyelő csatlakozik, és a túláram figyelő érzékelő bemenete a teljesítmény kapcsolóval van összekötve. A taljes galvanikus elválasztás érdekében előnyösen egyen-váltó-egyen átalakítót tartalmaz, amelynek váltakozó feszültségű szakaszában transzformátoros leválasztás van, és amelynek a kimenete az optikai elválasztó kimenő áramkörének, a logikai kapunak, a túláram figyelőnek a tápfeszültség-forrását alkotja. A találmány szerinti kistorzítású félvezetős jelfogó egy kiviteli alakjánál a túláram figyelőben az érzékelő bemenettől a vonatkoztatási földpont felé áramfigyelő ellenállás, a logikai kapu felé sorosan kapcsolt késleltető, komperátor, logikai VAGY kapu és további 2 késleltető kapcsolódik, a logikai VAGY kapu másik bemenetétől a vonatkoztatási földpont felé kondenzátor és ezzel párhuzamosan soros kapcsolású dióda, differenciáló és kapcsoló van vezetve, valamint a logikai VAGY kapu ezen bemenete és kimenet« közé visszacsatoló ellenállás kapcsolódik. Előnyösen a teljesítmény kapcsoló földelt emitteres kapcsolású tranzisztort tartalmaz, a tranzisztor bázisa a logikai kapuval, kollektora a polaritás illesztővel, emíttere pedig a túláram figyelő érzékelő bemenetével van összekötve. A találmány szerinti kistorzítású félvezető* jelfogó egy további kivitelében a polaritás illesztő egyenirányító dióda-hidat tartalmaz, a dióda-híd egyik kapcsa a vonatkoztatási pontra, az ezzel szemben lévő kapocs a teljesítmény kapcsolóra csatlakozik, a fennmaradó további két kapocs pedig az elrendezés kapcsoló kimenetét alkotja. A találmány egy másik kiviteli alakja szerint a polaritás illesztő ellenállásokkal és potenciométerrel kiegészített dióda-hidat tartalmaz, a dióda-híd két pontja az elrendezés kapcsoló kimenetét alkotja, a kapcsoló kimenetekre a vonatkoztatási ponttól egymással szimmetrikusan, sorba kapcsolt ellenállások és híd elem diódák vezetnek, a kapcsoló kimenetekről további híd elem diódák potenciométer két végéhez csatlakoznak, a potenciométer szabályozó pontja pedig a teljesítmény kapcsolóvan van összekötve. A találmány szerinti kistorzítású félvezetős jelfogó egy további kivitelénél a polaritás illesztőben az elrendezés két kapcsoló kimenete közé túlfeszültség védő van közbeiktatva. Egy további kivitelben a túláram figyelő kimenetéhez túláram jelző kapcsolódik. Egy további kivitel szerint a túláram jelző fényemittáló dióda. A találmány szerinti kistorzítású félvezetős jelfogót a rajzokon szemléltetett kiviteli példa kapcsán ismertetjük, ahol az 1. ábra a kistorzítású félvezetős jelfogó tömbvázlata, a 2. ábra a túláram figyelő egy lehetséges kapcsolása, a 3. ábra a teljesítménykapcsoló és a polaritás illesztő első változatának elrendezése, a 4. ábra a teljesítménykapcsoló és a polaritás illesztő második változatának elrendezése. A kistorzítású félvezetős jelfogó vezérlő 29 bemenetéhez, az 1. ábrán látható módon, bemeneti 1 illesztőn, 2 optikai elválasztón, 3 logikai kapun keresztül 5 teljesítmény kapcsoló csatlakozik. Az 5 teljesítmény kapcsoló 6 polaritás illesztőn keresztül a kapcsoló 30 kimenetre van kötve. A 3 logikai kapu kimenete az 5 teljesítmény kapcsolóra van vezetve, bemenetére pedig a 2 optikai elválasztó és 4 túláram figyelő kapcsolódik. A tűláram figyelő érzékelő 23 bemenetéhez az 5 teljesítmény kapcsoló, kimenetéhez pedig 28 túláram jelző csatlakozik, amely például egy fényemittáló dióda. A kistorzítású félvezetős jelfogó működtető jelét a 29 bemenetre kell vezetni, a kapcsoló funkciót pedig a 30 kimenet valósítja meg. Az 1 illesztő, illetve a 2 optikai elválasztó az említett szakirodalomból Is ismert módon épül fel. Az 1 illesztő tranzisztoros vagy egyéb szlntáttevő, áramkorlátozó és zavarszűrő elemeket tartalmaz, a 2 optikai elválasztó pedig szokványos optocsatoló. A teljes galvanikus elválasztást biztosítja a 31 egyen-194.458 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
