DE2233553A1 - CIRCUIT FOR THE PHYSICAL ISOLATION OF A SIGNAL SOURCE FROM A SIGNAL RECEIVING CIRCUIT ASSIGNED TO IT - Google Patents

CIRCUIT FOR THE PHYSICAL ISOLATION OF A SIGNAL SOURCE FROM A SIGNAL RECEIVING CIRCUIT ASSIGNED TO IT

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DE2233553A1
DE2233553A1 DE19722233553 DE2233553A DE2233553A1 DE 2233553 A1 DE2233553 A1 DE 2233553A1 DE 19722233553 DE19722233553 DE 19722233553 DE 2233553 A DE2233553 A DE 2233553A DE 2233553 A1 DE2233553 A1 DE 2233553A1
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Jun Robert Wesley Huggins
Pease Logan Lavern
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Eaton Corp
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Eaton Corp
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Description

Patentanwälte Dipi.-Ing. W. Scherrmann Dr.-lng. R. RügerPatent Attorneys Dipi.-Ing. W. Scherrmann Dr.-lng. R. Rüger

73 Esslingen (Neckar), Fabrikstraße 9, Postfach 34873 Esslingen (Neckar), Fabrikstrasse 9, PO Box 348

6. Juli 1972July 6, 1972

PA 42 rünae Stuttgart (0711)350539'PA 42 rünae Stuttgart (0711) 350539 '

359419359419

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C. L O O O O 3 Essllngennecker C. L OOOO 3 Essllngennecker

Eaton Corporation, 3.QQ Erieview Plaza, Cleveland, Ohio 44ll4Eaton Corporation, 3rd QQ Erieview Plaza, Cleveland, Ohio 44ll4

USA 'UNITED STATES '

Schaltung zur physikalischen Trennung einer Signal-/ quelle von einer dieser zugeordneten Signalempfangsschaltung Circuit for the physical separation of a signal / source from a signal receiving circuit assigned to it

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur physikalischen Trennung einer Signalquelle von einer dieser zugeordneten Signalempfangsschaltung.The invention relates to a circuit for the physical separation of a signal source from one associated therewith Signal receiving circuit.

Bei elektronischen Signalschaltungen 'besteht durchweg das Bestreben, Nutzsignale, durchlassen zu können, während Störsignale, wie etwa Rauschen,in ihrer Wirkung auf ein ■ Minimum reduziert oder ausgeschaltet werden sollen. Mit der zunehmenden Entwicklung von Computern und logischen Schaltungen, die an sich empfindlich sind, aber häufig zur Steuerung gröberer Schaltungen und Geräte verwendet werden, wird es wichtig, den Computer und die logischen Schaltungen gegen zufällig auftretende Signale zu schützen, welche Schaltelemente beschädigen oder zu einer fehlerhaften Informationsübertragung führen. Es sind eine Reihe von Vorschlägen bekanntgeworden, die eine solche Isolation allgemein eines Signalempfängers zum Ziel haben; keiner dieser Vorschläge konnte aber voll befriedigen. Eine Anzahl der in diesem Zusammenhang bekannten Einrichtungen sind für Computer und logische Schaltungen ungeeignet; andere sind aufwendig und verwickelt. Abgesehen davon werden von einer ganzen Reihe solcher Einrichtungen oder Schaltungen zufällig auftretende Signale nicht wirkungsvoll genug unterdrückt, so daß das Ergebnis unbefriedigend ist. BAD In electronic signal circuits, there is consistently an effort to be able to pass useful signals, while interfering signals, such as noise, are to be reduced to a minimum in their effect or to be eliminated. With the increasing development of computers and logic circuits, which are inherently sensitive but are often used to control larger circuits and devices, it becomes important to protect the computer and the logic circuits against random signals which damage or lead to a circuit element result in incorrect information transmission. A number of proposals have become known which aim at such an isolation of a signal receiver in general; however, none of these proposals was entirely satisfactory. A number of the devices known in this connection are unsuitable for computers and logic circuits; others are expensive and intricate. Apart from that, a whole series of such devices or circuits do not suppress randomly occurring signals effectively enough, so that the result is unsatisfactory. BATH

7 η q π R1 /1118 7 η q π R 1/1118

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung der eingangs genannten Art zu schaffen^ die den Durchgang von Störsignalen weitgehend verhütet, für Computer und logische Schaltungen verwendbar ist und sich doch durch einen einfachen und billigen Aufbau auszeichnet,The invention is therefore based on the object of a To create circuit of the type mentioned ^ which largely prevents the passage of interference signals, for Computer and logic circuits can be used and yet is characterized by a simple and cheap structure,

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Schaltung gemäß der Erfindung dadurch gekennzelehnet, daß mit der Signalquelle und der Signalempfangsschaltung elektrooptische Kopplungsmittel elektrisch verbunden sind, durch die von der Signalquelle kommende elektronische Signale auf optischem Wege unter physikalischer Isolation der Signalempfangsschaltung von der Signalquelle der Signalempfangsschaltung zuführbar sind.To solve this problem, the circuit according to the invention is characterized in that with the signal source and electro-optical coupling means are electrically connected to the signal receiving circuit through which Electronic signals coming from the signal source by optical means with physical isolation of the signal receiving circuit can be fed from the signal source to the signal receiving circuit.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt* Die Pig. zeigt eine Schaltung gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung.In the drawing, an embodiment of the subject matter of the invention is shown * The Pig. shows a Circuit according to the invention in a schematic representation.

209RS3/1 1 1S - BAD ORlGJNAL209RS3 / 1 1 1S - BAD ORlGJNAL

In der zur Erläuterung gewählten Ausführungsform der Erfindung ist eine nicht dargestellte äußere Signalquelle an Eingangsklemmen 2 angeschlossen und über einen Strombegrenzungswiderstand 4 mit einer liehtaussendenden Diode 6 einer Fotokopplungseinheit verbunden, welche allgemein mit 8 bezeichnet ist. Die Fotokopplungseinheit weist außerdem einen-Fototransistor 10 auf.» dessen Emitter Kollektorkreis zwischen Erde und -über einen Widerstand l4 an einer geeigneten Spannungsquelle 12 liegt. Die Basis des Fototransistors 10 ist fotoempfindliehj sie dient dazu, den Fototransistor 10 leitfähig zu machen, wenn die von der liehtaussendenden Diode 6 ausgesandte Fotonendichte eine vorbestimmte Größe erreicht. Die von der liehtaussendenden Diode 6 abgestrahlte Fotonendichte ist durch die Größe des durch die Diode 6 fließenden Stromes bestimmt. Der Widerstand 4 begrenzt den Eingangsstrom auf für die Diode 6 unschädliche Vierte. Außerdem ist parallel zu der Diode (5 ein geeigneter Kondensator ΐβ geschaltet, der eine Auslösung der Diode 6 durch vorübergehende Signale kurzer Dauer, wie etwa Rauschen, verhütet .In the embodiment of the invention chosen for explanation, there is an external signal source (not shown) connected to input terminals 2 and via a current limiting resistor 4 with a loan emitting Diode 6 connected to a photocoupling unit, which is generally designated 8. The photocoupling unit also has a phototransistor 10. » its emitter Collector circuit between earth and -over a resistor l4 is connected to a suitable voltage source 12. The base of the phototransistor 10 is photosensitive it is used to make the phototransistor 10 conductive, if the photon density emitted by the loan emitting diode 6 reaches a predetermined level. The one from the Lent emitting diode 6 is radiated photon density determined by the size of the current flowing through the diode 6. Resistor 4 limits the input current fourth harmless to diode 6. In addition, a suitable capacitor ΐβ is connected in parallel to the diode (5, which prevents the diode 6 from being triggered by transient short-duration signals such as noise .

Die Ausgangsgröße des Fototransistors 10 wird einem Eingang eines NAND-Schmitt-Trigger-Tores l8 zugeleitet, dessen anderen Eingänge alle an die Spannungsquelle 12 angeschlossen sind. Das Schmitt-Trigger-Tor l8 wirkt mit dem Widerstand 14 zur Bildung einer Schmitt-Trigger-Schaltung zusammen. Die Atisgangsgröße des Schmitt-Trigger-Tores 18 an der Klemme 20 ist ein Signal von Einheitsgröße, wenn keine Ausgangsgröße von dem Fototransistor 10 kommt; sie weist den Null-Wert auf, wenn ein Signal von dem Fototransistor 10 ansteht.The output of the phototransistor 10 is fed to an input of a NAND Schmitt trigger gate l8, its other inputs all to the voltage source 12 are connected. The Schmitt Trigger Gate 18 works with resistor 14 to form a Schmitt trigger circuit together. The output variable of the Schmitt trigger gate 18 at terminal 20 is a signal of unit size when there is no output from the phototransistor 10; it has the zero value if a signal from the phototransistor 10 is present.

Im Betrieb ist es of notwendig oder erwünscht, äußere ,Signalquellen zur Einspeisung von Signalen in Computer oder logische Schaltungen anzuschließen. So ist es zum Beispiel zweckmäßig, bei einem System zur automatischen Steuerung von Stapelhebezeugen oder dergleichen von dem Hebezeug mitgeführte Signalquellen zu verwenden,In operation it is often necessary or desirable to have external signal sources for feeding signals into computers or to connect logic circuits. For example, it is useful in a system for automatic Control of pile hoists or the like from the To use signal sources carried by lifting equipment,

BAD OPBATHROOM OP

209RR3/1118 - "4"209RR3 / 1118 - " 4 "

- if - - if -

H 2233^53 H 2233 ^ 53

die in die Steuerlogik des Systems Signale einspeisen, welche den jeweiligen Betriebszustand oder die jeweilige Stellung des Hebezeugs angeben. Solche Systeme müssen aber leider häufig in Bereichen arbeiten, in denen sie der Einwirkung starker vorübergehender elektrischer Erscheinungen und starken Rauschens ausgesetzt sind, wie es vom Betrieb in Nähe befindlicher Anlagen herrührt. Um diese Schwierigkeiten zu überwinden oder im wesentlichen wirkungslos zu machen, sind die Signalquellen derart angeschlossen, daß sie Signale über die Eingangsklemmen der erfindungsgemäßen Schaltung einspeisen, die die lichtaussendende Diode 6 wirksam machen. Der Widerstand 4 begrenzt die Größe der ankommenden Signale auf für die Diode 6 unschädliche Werte, während der Kondensator l6 kurz dauernde Signale, wie vorübergehende elektrische Erscheinungen oder Rauschen, abblockt. Sowie die lichtaussendende Diode 6 durch ein Nutzsignal erregt wird, sendet sie Fotonen aus, die auf die fotoempfindliche Basis des Fototransistors 10 auftreffen und den Fototransistor 10 leitend machen. Es ist zu bemerken, daß zwischen der lichtaussendenden Diode 6 und dem Fototransistor 10 keine, physikalische Verbindung besteht und daß die Signalkopplung lediglich über den optischen Weg zwischen diesen Elementen erfolgt. Damit wird eine vollständige Isolation erzielt. Die durch die Fotokopplungseinheit 8 durchgehenden Signale werden dem Schmitt-Trigger-Tor 18 zugeführt. Das Schmitt-Trigger-Tor 18 gibt normalerweise eine Ausgangsgröße von Einheitsgröße abj beim Empfang des von der Fotokopplungseinheit 8 kommenden Signales fällt die Ausgangsgröße des Schmitt-Trigger-Tores l8 auf Null. Die Ausgangsgröße des Schmitt-Trigger-Toresl8 wird über die Klemme 20 den logischen Steuerschaltungen des Systems zugeführt; sie bildet abhängig vom Vorhandensein oder NichtVorhandensein eines gewünschten Eingangssignales eine binäre Null oder Eins.which feed signals into the control logic of the system, which indicate the respective operating status or the respective Specify the position of the hoist. Unfortunately, such systems often have to work in areas in which they are exposed to strong temporary electrical phenomena and noise, such as it comes from the operation of nearby facilities. To overcome these difficulties or essentially To make it ineffective, the signal sources are connected in such a way that they send signals via the input terminals feed the circuit according to the invention, which the make light-emitting diode 6 effective. The resistor 4 limits the size of the incoming signals for the Diode 6 harmless values, while capacitor l6 short-term signals, such as temporary electrical signals Appearances or noise, blocks. As well as the light emitting diode 6 is excited by a useful signal, it sends out photons that impinge on the photosensitive base of the phototransistor 10 and the phototransistor Make 10 conductive. It should be noted that between the light-emitting diode 6 and the phototransistor 10 no, There is a physical connection and that the signal coupling is only via the optical path between them Elements. Complete isolation is thus achieved. The through the photocoupling unit 8 continuous Signals are fed to the Schmitt trigger gate 18. The Schmitt trigger gate 18 normally gives an output of unit size abj when the signal coming from the photocoupling unit 8 is received, the Output variable of the Schmitt trigger gate l8 to zero. The output size of the Schmitt trigger Toresl8 is about terminal 20 is applied to the logic control circuits of the system; it makes depending on the presence or Absence of a desired input signal, a binary zero or one.

Offenbar können im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abwandlungen und Veränderungen vorgenommen werden. Das beschriebene Ausführungsbeispiel soll deshalb keine Beschränkung der Erfindung bedeuten.Obviously, numerous modifications and changes can be made within the scope of the invention. The exemplary embodiment described is therefore not intended to imply any restriction of the invention.

209883/1118209883/1118

Claims (6)

PatentansprücheClaims 1./ Schaltung zur physikalischen Trennung einer Signalquelle von einer dieser zugeordneten Signalempfangsschaltung*dadurch gekennzeichnet, daß mit der Signalquelle und der Signalempfangsschaltung elektrooptische Kopplungsmittel (8) elektrisch verbunden sind, durch die von der Signalquelle kommende elektronische Signale auf optischem Wege unter physikalischer Isolation der Signalempfangsschaltung von der Signalquelle der Signalempfangsschaltung zuführbar sind.1. / Circuit for the physical separation of a signal source from a signal receiving circuit * assigned to this characterized in that the signal source and the signal receiving circuit are electro-optical Coupling means (8) are electrically connected through which electronic signals coming from the signal source optical path with physical isolation of the signal receiving circuit can be fed from the signal source to the signal receiving circuit. 2. Schaltung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die elektrooptischen Kopplungsmittel (8) mit der Signalquelle verbundene fotoemittierende Mittel (6)
aufweisen, die in einer für die von der Signalquelle kommenden Signale kennzeichnenden Weise Fotonen aussenden und daß die elektrooptischen Mittel (8) außerdem über fotoempfindliche Mittel (10) verfügen, die die2. Circuit according to claim 1, characterized in that the electro-optical coupling means (8) connected to the signal source photo-emitting means (6)
which emit photons in a manner characteristic of the signals coming from the signal source and that the electro-optical means (8) also have photosensitive means (10) which von den fotoemittierenden Mittel (6) ausgesandten Fotonen empfangen und abhängig davon für die Dichte der auftreffenden Fotonen kennzeichnende elektrische Signale nachgeordneten Schaltungsteilen (l8,lh) zuführen, welche für die elektr- ischen Signale kennzeichnende Signale der Signalempfangss-chaltung zuführen.received photons emitted by the photo-emitting means (6) and, depending on this, supply electrical signals characteristic of the density of the impinging photons to downstream circuit parts (18, lh) which supply signals characteristic of the electrical signals to the signal receiving circuit. 3. Schaltung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die fotoemittierenden Mittel eine lichtaussendende Diode (6) aufweisen»3. Circuit according to claim 2, characterized in that that the photo-emitting means have a light-emitting diode (6) » 4. Schaltung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet,4. Circuit according to claim 2, characterized in that daß die fotoempfindlichen Mittel einen Fototransistor (10) aufweisen.that the photosensitive means have a phototransistor (10). 5. Schaltung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die nachgeordneten Schaltungsteile (l8,l4) ein Signal von Einheitsgröße durchlassen, wenn kein elektrisches5. A circuit according to claim 2, characterized in that the downstream circuit parts (l8, l4) have a signal One size fits all, if no electric - 7 209883/1118 - 7 209883/1118 Signal von den "fotoempfindlichen Mitteln (lO) empfangen wird und daß diese Schaltungsteile (ΐΛ,ΐδ) ein Signal von Null-Größe durchlassen, wenn ein Signal von den fotoempfindiiehen Mitteln (lO) empfangen wird.Signal received from the "photosensitive means (10) is and that these circuit parts (ΐΛ, ΐδ) a signal of zero magnitude when a signal is received from the photosensitive means (10). 6. Schaltung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die nachgeordneten Schaltungsteile eine Schmitt-Trigger-Schaltung sind. ■6. A circuit according to claim 2, characterized in that the downstream circuit parts are a Schmitt trigger circuit are. ■ 7· Schaltung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Signalquelle und den fotoemittierenden Mitteln (6) ein Widerstand (4) in Reihe geschaltet ist, durch den die Größe der den fotoemittierenden Mitteln (6) zugeführten Signale begrenzbar ist.7. Circuit according to Claim 2, characterized in that between the signal source and the photo-emitting Means (6) a resistor (4) is connected in series, through which the size of the photo-emitting means (6) supplied signals can be limited. ,8. Schaltung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den fotoemittierenden Mitteln (6) ein Kondensator (l6) liegt, durch den eine anbeabsichtigte Auslösung der fotoemittierenden Mittel (6) durch vorübergehende Signale, wie etwa Rauschen, verhinderbar ist.,8th. Circuit according to Claim 2, characterized in that a. Parallel to the photo-emitting means (6) Capacitor (l6) is through which an intentional triggering of the photo-emitting means (6) by temporary Signals such as noise can be prevented. 209883/1118209883/1118 LeerseiteBlank page
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