201852. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés sokcsatornás, digitális, közös visszavezetésű potenciális leválasztó egységek primer oldalához
HU 201852 A A találmány tárgya kapcsolási elrendezés sokcsatornás, digitális, közös visszavezetésű potenciális leválasztó egységek primer oldalához. A szakirodalomból jól ismert a potenciális leválasztás megvalósítása optocsatoló elemek alkalmazásával, lásd például Weidmüller: Elektrische und elektronische Verbindungssysteme für die Energie- und Steuerungstechnik. Elektronik. 1988/89, MMG Automatika Művek: Optoelválasztó egység — Műszerkönyv (típus: 4602-0-001-2) 1983. Ezek az ismert kapcsolási elrendezések optocsatoló elemeket tartalmaznak, melyeknek áramát ellenállásokkal állítják be, illetve korlátozzák. Adott típusú optocsatoló elemek esetén az ellenállások értéke és így a rajtuk diszcipálódó teljesítmény annál nagyobb, minél nagyobb a tápfeszültség. A erősáramú rendszerekben, így például az alállomásokon a segédüzemi tápfeszültség 220 V, és itt a tápfeszültség értéke ezzel egyenlő. Mivel az optocsatoló elemek névleges áramának értéke 10 mA körül van, a szóban forgó ellenállásokon diszcipálódó teljesítmény 2,2 W (az optocsatolóelem 1-3 V-os feszültségesésétől eltekintve). Ezért ha nagy a tápfeszültség, komoly problémát jelent a nagyszámú jel potenciális leválasztása, mivel az áram beállítására és korlátozására szolgáló ellenállások fizikai mérete nagy lesz, és a rajtuk diszciplinálódó összteljesítmény is igen nagy lehet. A gazdasági és megbízhatósági szempontból egyaránt nagyjelentőségű miniatürizálás a potenciális leválasztás területén is komoly igényként lépett fel. Ennek az igénynek a kielégítése a találmány célja. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy az áram beállítására és korlátozására szolgáló ellenállásokon fellépő diszcipációs teljesítményt, és ezzel együtt a szükséges fizikai méreteket azáltal csökkenthetjük, hogy csak akkor engedünk át rajtuk áramot, amikor az érintkezők állapotának értékelése U időt vesz igénybe, s az érzékelést tp időnként kell periodikusan megismételni, akkor a szóban forgó ellenállásokon fellépő diszcipációs teljesítmény ahhoz az esethez képest, amikor azok állandóan be vannak kapcsolva, W/tp. 100%-ra csökken. Ez az alkalmazások döntő többségében akár 1% alá is csökkenthető, ami tehát drasztikus méretcsökkentést tesz lehetővé, másrészt a keletkezett hőmennyiség szintúgy drasztikus csökkenése miatt hozzájárul a megbízhatóság növeléséhez, és feleslegessé teheti a hűtőventilátor alkalmazását. Természetesen a javasolt módszer csak akkor használható, ha az érintkezők állapotának érzékelését egy külső eszközzel, nem pedig ezek állapotának megváltozásával vezéreljük. A kitűzött célt tehát egy olyan kapcsolási elrendezés kialakításával értük el sokcsatornás, digitális, közös visszavezetésű potenciális leválasztó egységek primer oldalához, mely egységek tápfeszültségre csatlakozó kapcsolóból, azzal sorba kapcsolt ellenállásból és egyik primer kapcsával kapcsolódó optocsatoló elemből állnak, mely utóbbiak másik primer kapcsa közösítve van, és közös visszavezetésen keresztül kapcsolódik a tápfeszültség másik pontjához, ahol az új megoldás lényege, hogy a közös visszavezetésbe potenciálisan leválasztott ve1 zérlő bemenetű elektronikus kapcsoló van főáramköri kapcsaival beiktatva. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy előnyös kiviteli alakjánál az elektronikus kapcsoló vezérlő bemenetére váltókapcsoló közös kapcsa csatlakozik, a váltókapcsoló egyik érintkezője vezérlő bemenetet, másik érintkezője pedig érzékelés kimenetet képez, mely utóbbira monostabil multivibrátor tagadott kimenete van kapcsolva, a vezérlő bemenettel második monostabil multivibrátor negatív éllel vezérelhető bemenete csatlakozik, annak tagadott kimenete pedig az első monostabil multivibrátor negatív éllel vezérelhető bemenetével van összekötve. A találmány szerinti kapcsolási elrendezést az alábbiakban kiviteli példa kapcsán, a mellékelt rajzra való hivatkozással ismertetjük részletesebbe, ahol az 1. ábrán a találmány szerinti kapcsolási elrendezés elvi vázlata, a 2. ábrán a kapcsolási elrendezés egy előnyös megvalósítási módja, a 3., 4. és S. ábrákon pedig a találmány szerinti kapcsolási elrendezésben alkalmazott elektronikus kapcsoló három megvalósítási módja látható. Az 1. ábrán látható Kl, K2 és K3 kapcsoló, melyek egyik érintkezőjükkel Ut tápfeszültség (+) kapcsára vannak csatlakoztatva, másik érintkezőjük RI, R2 illetve R3 ellenállás egyik kivezetésével van összekötve, amelynek másik kivezetése CS1, CS2 illetve CS3 optocsatoló elem primer oldalának egyik kivezetésével van összekötve, amelynek másik kivezetése KV közös visszavezetésen keresztül van az Ut tápfeszültség (-) kapcsával összekötve. A találmány szerint a KV közös visszavezetésbe potenciálisan leválasztott vezérlő bemenetű EK elektronikus kapcsoló van beiktatva annak 1,2 főáramköri kapcsaival. A 2. ábrán a találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy előnyös kiviteli változatát mutatjuk be, ahol az EK elektronikus kapcsoló 3 vezérlő bemenete VK váltokapcsoló 4 közös kapcsára csatlakozik. A VK váltókapcsoló 5 érintkezője 11 vezérlő bemenettel, 6 érintkezője pedig egy MM2 monostabil multivibrátor tagadott 10 kimenetével van összekötve. Egy MM1 monostabil multivibrátor negatív éllel vezérelhető 7 bemenete szintén a 11 vezérlő bemenettel van összekötve. Az MM1 monostabil multivibrátor tagadott 8 kimenete az MM2 monostabil multivibrátor negatív éllel vezérelhető 9 bemenetével, az MM2 monostabil multivibrátor tagadott 10 kimenete pedig a 12 érzékelés kimenettel van összekötve. Az MM1 és az MM2 monostabil multivibrátorok ún. nem újraindítható (non retriggerable) típusúak. A 2. ábrán megadott kapcsolási elrendezés két üzemmódban használható, ezek egyikének vagy másikának kiválasztása a VK váltókapcsolóval történik. Ha a VK váltókapcsoló a 4 és 5 kapcsokat köti össze, akkor a 11 kapocsra érkező START jel „1” állapotában a potenciálisan leválasztott vezérlő bemenetű EK elektronikus kapcsoló kikapcsolt állapotban van, így tehát a KV közös visszavezetés meg van szakítva, s érzékelés nem végezhető. Ha a 2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
