Оптоэлектронный ключ

оое 1 илагер",не т; н "ям баио 1 Союз Советских Социалистических Республик(5)М. К . Н 03 К 17/56 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(54) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ КЛЮЧ Изобретение относится к областикоммутационной техники и аппаратурыпередачи данных и может быть исполь-зовано в телеграфных устройствахдля Формирования и передачи сигналов в линию связи.Известно переключающее устройство,содержащее управляемый ключевой элемент, соединенный последовательнос нагрузкой, оптрон, пороговый эле- Омен-, триггер, блок переключения иВС-цепь, включенную последовательнос управляемым ключевым элементом1),Однако это устройство сложно по 5конструкции и обладает недостаточнойсгабильностью коммутируемого тока,Наиболее близким по техническойсущчости к предлагаемому устройствуявляется оптоэлектронный ключ, со Одержащий составной транзистор, первый и второй оптроны, переменный резистор и источник питания база составного транзистора подключена черезФотодиод первого оптрона к шине 25подключения нагрузки, через Фотодиодфвторого оптрона соединена с шинойисточника питания, светодиод первогосптрона подключен к управляющему входу устройства, а светодиод второго 3 оптрона включен между шиной источника питания и первым выводом переменного резистора 2),Однако это устройство обладаетнедостаточной стабильностью коммутируемого тока и имеет низкую надежность функционирования.Цель изобретения - увеличение стабильности коммутируемого тока и повышение надежности функционирования.Поставленная цель достигается тем,что в оптоэлектронный ключ, содержащий составной транзистор, первый ивторой оптроны, переменнйй резистори источник питания, база составноготранзистора подключена через фотодиодпервого оптрона к шине подключениянагрузки, через фотодиод второго оптрона соединена с шиной источникапитания, светодиод первого оптронаподключен к управляющему входуустройства, а светодиод второго оптрона включен между шиной источникапитания и первым выводом переменного резистора, введены блок задержки,стабилитрон, диод, первый и второйрезисторы и дополнительные составной транзистор и оптрон, причем,коллектор составного транзисторачерез диод соединен с шиной подключения нагрузки, а между эмиттеромэтого транзистора и шиной источникапитания включен первый резистор, база дополнительного составного тран,зистора через фотодиод дополнительного оптрона подключена к точкесоединения второго резистора и стабилитрона, включенных последовательномежду коллектором дополнительногосоставного транзистора и шиной подключения нагрузки, эмиттер дополнительного составного транзистора соединен с первым выводом переменногорезистора, второй вывод которого соединен с эмиттером составного транзистора, светодиод,цополнительного оптрона подключен к выходу блока задержки, вход которого соединен суправляющим входом устройства.На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого оптоэлектронного ключа.Устройство содержит составной,.транзистор 1, база которого соединена с шиной 2 подключения нагрузки,через первый фотодиод 3, оптическисвязанный со светодиодом 4 (первыйоптрон), а с шиной источника питания5 - через фотодиод 6, оптически связанный со светодиодом 7 (второй оптрон), первый вывод которого подключенк шине источника 5 питания, а второйвывод - к переменному резистору 8;дополнительный составной транзистор9, база которого соединена с шиной2 подключения нагрузки через последовательно включенные фотодиод 10и стабилитрон 11, фотодиод 10 оптич:ски связан со светодиодом 12 (дополяительный оптрон), подключеннымк выходу блока задержки 13, входкоторого подключен параллельно светодиоду 4. Коллектор составного транзистора 1 через диод 14 подключенк шине подключения нагрузки, аэмиттер составного транзистора 1 соединен со вторым выводом переменногорезистора 8 и через первый резистор15 подключен к шине источника питания 5. Коллектор дополнительногосоставного транзистора 9 через второйрезистор 16 подключен к точке соединения фотодиода 10 и стабилитрона11, а его эмиттер соединен со вторымвыводом светодиода 7, управляющиесигналы подаются на вход 17.Устройство работает следующимобразом,,При отсутствии на входе 17 управляющего сигнала ток через светодиоды4 и 12 и оптически связанные с нимифотодиоды 3 и 10 соответственно, непротекает. Поэтому в базы составных транзисторов 1 и 9 так не поступает, в результате чего они закрыты и в нагрузке ток отсутствует(бестоковая посылка), При поступлении на вход 17 управляющего сигнала,через светодиод 4 и оптически связан. ный с ним фотодиод 3 начинает протекать ток, который приводит к включению составного транзистора 1, появ-.лению в нагрузке тока и уменьшению напряжения на составном транзисторе 1. Через вРемя задержки, определяемое блоком задержки 13, после поступления управляющего сигнала на вход 17, через светодиод 12 начинает протекать ток. Однако через фотодиод 10 и составной транзистор 9 ток протекать не будет, так как напряжение отсечки стабилитрона 11 выбирается большим, чем напряжение между шинами 2 подключения нагрузки и источника 5 питания в открытом состоянии ключа. Часть тока нагрузки протекает через резистор 15, а часть через переменный резистор ответвляется в светодиод 7, поэтому через фотодиод 6 протекает ток, являющийся частью 2 О тока фотодиода 3. В результате этогов базу составного транзистора 1 поступает разность токов фотодиодов 3 и б, которая обеспечивает работу транзисторного ключа 1 в активной облас- Я ти.Оптоэлектронная пара светодиод 7и фотодиод 6 является элементом отрицательной обратной свяЭи по токУ, Изменяя величину переменного резисто- ЗО ра 8,можно изменять глубину отрицательной обратной связи по току,а соответственно и положение рабочей точки составного транзистора 1.Это приводит к изменению величины стабильного коммутируемого тока,т,е. переменный резистор 8 позволяет осуществлять ручную регулировку тока нагрузки.При возникновении короткого замыкания в коммутируемой цепи или существенном уменьшении сопротивле О ния нагрузки, напряжение на составном транзисторе 1 возрастает и становится большим напряжения отсечки стабилитрона 11. В результате этого, в цепи фотодиода 10, облучаемого свето-диодом 12, появляется ток, приводящий к включению составного,транзистора 9 и увеличению тока через светодиод 7,а, следовательно, и через фотодиод б. Это приводит к уменьшено иию базового тока составного транзистора 1, его подзапиранию и дальнейшему увеличению напряжения на нем, что ведет к дальнейшему увеличению тока через светодиод 7 и дальнейшему( закрываиию составного транзистора1, Лавинообразный .процесс заканчивается полным запиранием составного транзистора 1. П;:и этом ток короткого замыкания протекает через составной транзистор 9 и его величина 4 О ограничивается резистором 16 и напряжением отсечки стабилитрона.11. Устранение. короткого замыкания в линии приводит к прекращению тока через составной транзистор 9 и авто матическому восстановлению рабочеготока через составной транзистор 1.Диод 14 исключает работу фотодиода3 в вентильном режиме при малых токахПри снятии управляющего сигналас входа 17, оПтоэлектронный ключ переходит в выключенное состояние и токв нагрузке прекращается.Таким образом, устройство обеспечивает коммутацию тока в нагрузке.Вследствие наличия в устройстве отрицательной обратной связи по току,величина рабочего тока поддерживаетсяавтоматически с высокой тоностью приизменениях величин напряжения питания и сопротивления нагрузки поддействием внешних дестабилизирующихфакторов (температура и т.п.). Крометого, при возникновении аварийныхситуаций в линии (например, корот-ких замыканий) обеспечивается автоматическая защита устройства от перегрузок по мощности и автоматическое восстановление его работоспособности при устранении короткого замыкания,Формула изобретенияОптоэлектронный ключ, содержащий составной транзистор, первый и вто" Зр рой оптроны, переменный резистор и источник питания, база составного транзистора подключена через фото- диод первого оптрона к шине подключения нагрузки, через фотодиод второго оптрона соединена с шиной источника питания, светодиод первого оптрона подключен к управляющему входу устройства, а светодиод второгооПтрона включен между шиной источника питания и первым выводом переменного резистора, о т л и ч а чщ и й:с я тем, что, с елью увелчения стабильности коммутируемоготока,и повышения надежности функционирования, в него введены блок задержки, стабилитрон, диод, первый ивторой резисторы и дополнительныесоставной транзистор и оптрон, причем коллектор составного транзисторачерез диод соединен с шиной подключения нагрузки, а между эмиттеромэтого транзистора и шиной источникапитания включен первый резистор,база дополнительного составноготранзистора через фотодиод дополнительного оптрона подключена к точке соединения второго резистора истабилитрона, включенных последовательно между коллектором дополнительного составного транзистора ишиной подключения нагрузки, эмиттердополнительного составного транзистора соединен с первым выводом переменного резистора, второй вывод которого соединен с эмиттером составноготранзистора, светодиод дополнитель-,ного оптрона подключен к выходублока задержки, вход которого соединен с управляющим входом устройства,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 597090, кл. Н 03 К 17/08, 1976.2, Авторское свидетельство СССРР 427472, кл. Н 03 К 17/56, 1972прототип).(орректор и. Иуск едакт ПО Дни с но е аказ 9075/67ВНИИПИ ГосПО делам113035, Мо Уира; 995 дарстнениого ко 17 итета изобретений и открыти ква, Ж, Гауюская на