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DE4333702C1 - Circuit arrangement for independent power supply of digital input circuits - Google Patents

Circuit arrangement for independent power supply of digital input circuits

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DE4333702C1
DE4333702C1 DE4333702A DE4333702A DE4333702C1 DE 4333702 C1 DE4333702 C1 DE 4333702C1 DE 4333702 A DE4333702 A DE 4333702A DE 4333702 A DE4333702 A DE 4333702A DE 4333702 C1 DE4333702 C1 DE 4333702C1
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DE
Germany
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input
circuit
input circuit
circuit arrangement
supply
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DE4333702A
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German (de)
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Gernot Dipl Ing Klaes
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Eaton Industries GmbH
Original Assignee
Kloeckner Moeller GmbH
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Publication date
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    • G05CONTROLLING; REGULATING
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    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
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    • G05B19/042Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0423Input/output
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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Abstract

The invention describes a circuit arrangement for independent power supply of digital input circuits. The input load current, which every input circuit has when it is triggered by an external sensor, is used to supply all components of the input circuit with power. The invention makes an external power supply for comparators, serial interface control, optical couplers etc. unnecessary. A minimum voltage detector captures the input potential of one or more input connections and switches the voltage potential to the supply connections of all components of the input circuit. In the inactive state of the inputs, i.e. when none of the inputs of an input circuit is triggered, no current is required, so that none is supplied to any component. The essential advantages of the invention are a considerable reduction of the sensitivity to faults and reduction of the dissipated power, and therefore of the operating temperature of the input circuit.

Description

Die Erfindung beschreibt eine Schaltungsanordnung zur selbständigen Energieversorgung digitaler Eingabeschaltungen, insbesondere für programmierbare Steuerungseinrichtungen, bestehend aus Schaltstufen zur Erfassung und Anpassung sowie Schaltmitteln zur Bereitstellung elektrischer Eingangssignale zur logischen Verknüpfung innerhalb eines anwenderspezifischen Steuerprogramms für eine mikropro­ zessorgesteuerte Funktionsebene, wobei die Schaltstufen und Schaltmittel als mehrstufige Eingabeschaltung ausgeführt sind, die für jede Eingangsinformation den Eingang jeweils eines Komparators benutzt, dessen Ausgang und weitere n-Komparatorenausgänge auf je einen Eingang eines Parallel-Seriell-Wandler geschaltet ist, der im Multiplexverfahren die Eingangsinformationen zur Steuerungsebene transportiert, wobei der Energiebedarf der Eingangsschaltung durch eine externe Energieversorgungseinheit permanent betriebsbereit gehalten wird.The invention describes a circuit arrangement for independent energy supply digital input circuits, especially for programmable Control devices consisting of switching stages for acquisition and adaptation as well Switching means for providing electrical input signals for logical linking within a user-specific control program for a mikropro processor-controlled functional level, the switching stages and switching means being multi-stage Input circuit are executed, the input one for each input information Comparator used, its output and other n-comparator outputs to one each Input of a parallel-serial converter is connected, which multiplexed the Input information transported to the control level, the energy requirement of Input circuit permanently operational by an external power supply unit is held.

Bekannte Eingabeschaltungen lassen sich von ihrem Schaltungskonzept her grob in zwei Arten unterteilen.Known input circuits can be roughly divided into two from their circuit concept Divide species.

a. Schaltung ohne externe Energieversorgung der Eingabeschaltunga. Switching without external power supply to the input circuit

Diese Schaltungsart besteht im wesentlichen aus einem Spannungsteiler im Eingangskreis, an dem ein Nebenschluß, bestehend aus Leuchtdiode und Opto-Koppler-Anordnung, ange­ schlossen ist. Diese Schaltung ist preiswert und benötigt einen geringen Schaltungsaufwand. Nachteilig sind die undefinierten Schaltpegel, die insbesondere durch die großen Bauteiltoleranzen auftreten. Weiterhin ist bei dieser Schaltungsart nur eine parallele Übertragung der Eingangsinformation zum Prozessor möglich. Die Kosten steigen dabei mit der Anzahl der Eingänge. Die Verlustwärme der Spannungsteilerwiderstände, die sich entsprechend dem zulässigen Eingangslaststrom (typ. I = 6. . .10 mA) und der Bauteil­ packungsdichte entwickelt, übersteigt schnell die zulässige Betriebstemperatur.This type of circuit essentially consists of a voltage divider in the input circuit, on which a shunt, consisting of light emitting diode and opto-coupler arrangement, is indicated is closed. This circuit is inexpensive and requires little circuitry. The undefined switching levels, which are particularly disadvantageous due to the large ones, are disadvantageous Component tolerances occur. Furthermore, this type of circuit is only a parallel one Transfer of input information to the processor possible. The costs increase with it the number of inputs. The heat loss of the voltage divider resistors, which corresponding to the permissible input load current (typ. I = 6.. .10 mA) and the component Developed packing-tight, quickly exceeds the permissible operating temperature.

b. Schaltung mit externer Energieversorgung der Eingabeschaltungb. Circuit with external power supply for the input circuit

Auch hierbei befindet sich der Spannungsteiler im Eingangskreis. Der Ausgang des Spannungsteilers speist für jeden Eingang einen Komparator mit fest eingestellter Ein- und Ausschaltspannung. Der Komparator gibt seine Information an eine serielle Einrichtung weiter (s. hierzu das Deutsche Patent Nr. 40 34 373). Der Komparator und evtl. die Ein­ richtung, welche die Information seriell zum Prozessor transferiert, benötigen eine Energieversorgung. Diese kann über einen DC/DC-Wandler aus der 5-V-Logikversorgung erzeugt, oder extern zugeführt werden. Eine Versorgung über DC/DC-Wandler ist ungünstig, da dieser die 5-V-Logikversorgung sehr stark belastet und HF-Anteile einspeist. Daher wird meistens eine externe Versorgung bevorzugt. Um Schäden an der Schaltung durch Verpolung der Stromversorgungsanschlüsse zu vermeiden, muß eine entsprechende Schutzbeschaltung vorgesehen werden. Vorteilhaft ist ein definierter Ein- und Ausschaltpegel sowie eine beliebige Informationsübertragung zum Prozessor, sowohl parallel als auch seriell. Nachteilig sind die unwirtschaftliche Herstellung derartiger Eingabeschaltungen durch aufwendige Schaltungstechnik bei diskretem Schaltungsaufbau. An jeder Eingabeschaltungs-Baugruppe müssen zwei zusätzliche Anschlüsse für die Stromversorgung vorgesehen werden. Außerdem ist die Störempfindlichkeit dieser Eingabeschaltungen sehr hoch. Eingabeschaltung werden nach IEC 801-4 mit schnellen Transienten geprüft. Dabei werden diese Störungen kapazitiv auf die Eingänge und direkt auf die Stromversorgung geschaltet. Eine direkt eingekoppelte Störung ist wesentlich stärker als eine eingekoppelte. Es wird in der Praxis ein großer Aufwand mit teueren Maßnahmen betrieben, um den EMV-Richtlinien (EMV-Gesetz) gerecht zu werden. Es wird dabei mit Entstörfiltern, Abschirmblechen und metallisierenden Kunststoffen gearbeitet. Die gesamten Entstörmaßnahmen erhöhen beträchtlich den Aufwand und damit die Kosten eines Produktes.Here, too, the voltage divider is located in the input circuit. The exit of the  The voltage divider feeds a comparator for each input with a fixed input and Switch-off voltage. The comparator gives its information to a serial device further (see the German Patent No. 40 34 373). The comparator and possibly the on Direction, which serially transfers the information to the processor, require one Power supply. This can be done via a DC / DC converter from the 5 V logic supply generated or supplied externally. A supply via DC / DC converter is unfavorable, since this places a heavy load on the 5 V logic supply and feeds in HF components. Therefore mostly an external supply is preferred. To damage the circuit due to reverse polarity To avoid the power supply connections, an appropriate protective circuit must be used be provided. A defined switch-on and switch-off level as well as a Any information transfer to the processor, both in parallel and in series. Disadvantageous are the uneconomical manufacture of such input circuits through complex Circuit technology with discrete circuit construction. On every input circuit board two additional connections for the power supply must be provided. Furthermore the noise sensitivity of these input circuits is very high. Input circuit tested with fast transients according to IEC 801-4. This interference becomes capacitive switched to the inputs and directly to the power supply. A directly coupled one Disturbance is much stronger than an injected one. It becomes a big one in practice Expense operated with expensive measures to meet the EMC guidelines (EMC law) to become. It comes with interference filters, shielding plates and metallizing Plastics worked. The overall interference suppression measures considerably increase the effort and thus the cost of a product.

Aus der DE 42 00 935 C1 ist eine Schaltungsanordnung zur Stromversorgung mehrerer mikrogesteuerter Analog-Digital-Wandler aus einer gemeinsamen Betriebsspannungsquelle bekannt.From DE 42 00 935 C1 is a circuit arrangement for the power supply of several micro-controlled analog-digital converter from a common operating voltage source known.

Dazu sind zwischen der gemeinsamen Betriebsspannungsquelle und den analogen Funktionsteilen der A/D-Wandler und Analogwertvorbereitungsgruppen jeweils mikrorechnergesteuerte allpolige Trennschalter angeordnet und Hilfsenergiequellen vorgesehen, die die Stromversorgung der analogen Baugruppen bei jeweils geöffneten Trennschalter übernehmen.There are between the common operating voltage source and the analog Functional parts of the A / D converter and analog value preparation groups each micro-computer controlled all-pole disconnector and auxiliary power sources provided that the power supply of the analog modules with each open  Take over the disconnector.

Diese Lösung ist jedoch mit einem relativ hohen schaltungstechnischen Aufwand verbunden.However, this solution is associated with a relatively high level of circuitry complexity.

Eine Schaltungsanordnung bei der ein Mikrokontroller Signale empfängt und ausschließlich die Energie dieser Signale zur Stromversorgung des Mikrokontrollers verwendet, ist in der EP 0 440 545 A1 gezeigt und erläutert.A circuit arrangement in which a microcontroller receives signals and only the energy of these signals used to power the microcontroller is in the EP 0 440 545 A1 shown and explained.

Diese Schaltungsanordnung läßt jedoch offen, wie sie bei mehreren parallelen Eingangssignalen und insbesondere bei einer Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgeführt werden kann.This circuit arrangement leaves open, however, as with several in parallel Input signals and especially in a circuit arrangement according to the preamble of claim 1 can be carried out.

Grundsätzlich geht die Erfindung von dem Gedanken aus, daß in jedem Eingang, wenn er von einem Sensor angesteuert wird, ein Eingangslaststrom fließt. Dieser Laststrom fließt durch einen Widerstand und erzeugt nur Wärme. Wenn es aber gelingt, den Laststrom zur Versorgung der Komponenten in der Eingabeschaltung (z. B. Komparatoren, serielle Schnittstelle, Opto-Koppler-Anordnung) zu versorgen, dann kann eine externe Stromver­ sorgung hierfür ganz entfallen.Basically, the invention is based on the idea that in each input, if he is controlled by a sensor, an input load current flows. This load current flows through a resistor and only generates heat. But if the load current is successful Supply of components in the input circuit (e.g. comparators, serial Interface, opto-coupler arrangement) to supply, then an external power supply there is no need for this.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung für Eingabe­ schaltungen zu schaffen, durch die auf eine externe Energieversorgung zur Versorgung aller Komponenten der Eingabeschaltung vollständig verzichtet wird, wodurch die Störsicherheit erheblich verbessert, die Verlustleistung eingeschränkt und damit eine kosten- und funktionalitätsoptimierte Lösung erreicht wird.The invention is therefore based on the object of a circuit arrangement for input to create circuits by using an external power supply to supply everyone Components of the input circuitry are completely dispensed with, which reduces interference immunity significantly improved, the power loss limited and thus a cost and functionality-optimized solution is achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Energieversorgung für die Funktionsbereitschaft der Eingabeschaltung selbständig erzeugt wird, indem das, mindestens einem Eingangsanschluß beaufschlagte Spannungspotential von einem Minimalspannungs­ detektor erfaßt und zur Energieversorgung für die aktive Funktionsphase aller Komponenten der Eingabeschaltung benutzt wird und jeder Eingangsanschluß über jeweils eine Entkopplungsdiode auf eine Potentialleitung zusammengeschaltet ist. This object is achieved in that the energy supply for the Operational readiness of the input circuit is generated independently by that, at least voltage applied to an input terminal from a minimum voltage Detector detects and for energy supply for the active functional phase of all components the input circuit is used and each input connection via one Decoupling diode is connected to a potential line.  

Durch die Entkopplungsdioden wird die gegenseitige Beeinflussung zwei oder mehrerer aktiver Eingänge ausgeschlossen.The decoupling diodes make the mutual influence of two or more active inputs excluded.

Zweckmäßigerweise ist der Minimalspannungsdetektor ein Halbleiterschalter und besteht aus einem Transistor, zwei Widerständen und einer Zenerdiode, wobei die Dimensio­ nierung der Zenerdiode die Schaltschwelle des Transistors definiert. Dabei ist die Zenerdiode derart dimensioniert, daß sie mindestens bei der minimalen HIGH-Spannung (nach ICE 1131- 2, Grenzwerttyp 1 = 15 Volt bei 24 V Ue) den Transistorschalter aktiviert, der das Spannungspotential des aktiven Eingangs als Versorgungsspannung für die Komponenten bereitstellt.The minimum voltage detector is expediently a semiconductor switch and consists of a transistor, two resistors and a Zener diode, the Dimensio the zener diode defines the switching threshold of the transistor. Here is the zener diode dimensioned such that at least at the minimum HIGH voltage (according to ICE 1131- 2, limit type 1 = 15 volts at 24 V Ue) activates the transistor switch, which switches the Voltage potential of the active input as supply voltage for the components provides.

Die Potentialleitung führt bei konstanter Spannung der Eingänge einen gleichbleibenden Versorgungsstrom für die Komponenten der Eingabeschaltung. Daher bildet die Potential­ leitung den Eingang des Minimalspannungsdetektors und der Ausgang des Minimalspannungs­ detektors ist mit den Versorgungsanschlüssen aller Komponenten der Eingabeschaltung verbunden.The potential line carries a constant one when the input voltage is constant Supply current for the components of the input circuit. Therefore forms the potential line the input of the minimum voltage detector and the output of the minimum voltage detector is with the supply connections of all components of the input circuit connected.

Eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben.An exemplary embodiment of the invention is described below in connection with the Drawing described.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild einer mehrstufigen Eingabeschaltung, welche die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung insgesamt wiedergibt und Fig. 1 is a schematic diagram of a multi-stage input circuit, which reproduces the circuit arrangement according to the invention as a whole and

Fig. 2 das Schaltbild eines beispielhaften Minimalspannungsdetektors, wie er in der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung Anwendung findet. Fig. 2 shows the circuit diagram of an exemplary minimum voltage detector as used in the circuit arrangement according to the invention.

Die Fig. 1 zeigt ein schematisches Schaltbild einer Eingabeschaltung, welche die erfin­ dungsgemäße Schaltungsanordnung insgesamt wiedergibt. Die Eingabeschaltung ist vorzugs­ weise auf einer steckbaren Baugruppe angeordnet, die in einen Baugruppenträger eingeführt wird. Frontseitig weist die Baugruppe die Eingangsanschlüsse INP1. . .INPn auf. Diese Anschlüsse können als Steck- oder Schraubanschlüsse ausgeführt sein. Eine in der Zeichnung nicht dargestellte Sensorenebene liefert ein binäres Signal, das entweder HIGH- oder LOW- Potential aufweist. Die Steckerseite der Baugruppe ist mit einem Bussystem verbunden, das sämtliche Baugruppen innerhalb eines Baugruppenträgers zu einer Steuerungseinheit verbindet. Die Eingabeschaltung Fig. 1 besteht aus mehreren Eingangsschaltungen ES1. . .ESn, einem Parallel-Seriell-Wandler 3, einer Opto-Koppler-Anordnung 4 und einem Minimal­ spannungsdetektor 2. Die Ausgänge jeder Eingangsschaltung ES1. . .ESn sind parallel auf einem Parallel-Seriell-Wandler (PSW) 3 geführt. Der PSW 3 tastet die Eingangsinforma­ tionen der Eingangsschaltungen ES1. . .ESn zyklisch ab und gibt eine serielle Information im Multiplexverfahren über eine als galvanisches Trennelement ausgeführte Opto-Koppler- Anordnung 4 und über das Bussystem als Zustandsinformation zu einer Zentraleinheit, die diese ständigen Informationen weiter verarbeitet. Die Eingangsschaltungen ES1. . .ESn sind alle gleich aufgebaut und gleich dimensioniert. Sie bestehen jeweils aus zwei als Spannungsteiler geschaltete Widerstände R1, R2 und einem Komparator K1. . .Kn. Der Spannungsteiler bringt das Eingangsspannungspotential auf einen groben Spannungspegel, der von dem nachgeschalteten Komparator K1. . .Kn auf ein Informationssignal definiert wird. Die bisher beschriebene Schaltungsanordnung ist bekannt und bedarf lediglich der Beschreibung, um das Wesen der Erfindung näher zu erläutern. Die Eingangssignale der Eingangsan­ schlüsse INP1. . .INPn sind auf eine gemeinsame Potentialsammelleitung 6 geführt. Damit sich die Eingangspotentiale nicht gegenseitig beeinflussen, weist jede Eingangsschaltung ES1. . .ESn eine Diode D1. . .Dn auf, die als Entkopplungselement arbeitet und in Sper­ richtung von der Potentialsammelleitung 6 zu den Eingangsanschlüssen INP1. . .INPN geschaltet ist. Über diese Potentialsammelleitung 6 werden alle Eingangspotentiale gesammelt und einem Minimalspannungsdetektor 2 zugeführt. Der Minimalspannungsdetektor 2 ist derart dimensioniert, daß er bei einem minimalen HIGH-Spannungswert (nach IEC 1131-2, bei Ue = 24 Volt und Grenzwerttyp 1 beträgt dieser Wert 15 Volt) das auf der Potentialsammel­ leitung 6 befindliche Spannungspotential auf sämtliche Versorgungsanschlüsse Vcc der Komponenten K1. . .Kn, PSW 3 und Opto-Koppler-Anordnung 4 schaltet. Fig. 1 shows a schematic circuit diagram of an input circuit, which reproduces the circuit arrangement according to the invention as a whole. The input circuit is preferably arranged on a plug-in module that is inserted into a rack. The module has the input connections INP1 on the front. . .INPn on. These connections can be designed as plug or screw connections. A sensor level, not shown in the drawing, supplies a binary signal that has either HIGH or LOW potential. The connector side of the module is connected to a bus system that connects all modules within a rack to a control unit. The input circuit Fig. 1 consists of several input circuits ES1. . .ESn, a parallel-serial converter 3 , an opto-coupler arrangement 4 and a minimum voltage detector 2 . The outputs of each input circuit ES1. . .ESn are performed in parallel on a parallel-serial converter (PSW) 3 . The PSW 3 scans the input information of the input circuits ES1. . .ESn cyclically and outputs serial information in a multiplex process via an opto-coupler arrangement 4 designed as a galvanic isolating element and via the bus system as status information to a central unit, which further processes this constant information. The input circuits ES1. . .ESn are all constructed and dimensioned the same. They each consist of two resistors R1, R2 connected as voltage dividers and a comparator K1. . .Kn. The voltage divider brings the input voltage potential to a rough voltage level, which is provided by the downstream comparator K1. . .Kn is defined on an information signal. The circuit arrangement described so far is known and only requires a description in order to explain the essence of the invention in more detail. The input signals of the input connections INP1. . .INPn are connected to a common potential bus 6 . So that the input potentials do not influence each other, each input circuit has ES1. . .ESn a diode D1. . .Dn on, which works as a decoupling element and in the reverse direction from the potential bus 6 to the input terminals INP1. . .INPN is switched. All input potentials are collected via this potential bus 6 and fed to a minimum voltage detector 2 . The minimum voltage detector 2 is dimensioned such that at a minimum HIGH voltage value (according to IEC 1131-2, at Ue = 24 volts and limit value type 1 this value is 15 volts), the voltage potential on the potential collecting line 6 to all supply connections Vcc of the components K1. . .Kn, PSW 3 and opto-coupler arrangement 4 switches.

Bei diesem Schaltungsbeispiel wird davon ausgegangen, daß das Eingabespannungspotential Ue, das von einem oder mehreren Sensoren auf einem oder mehreren Eingangsanschlüssen INP1. . .INPn geschaltet wird, 24 Volt beträgt. Der typische Eingangslaststrom IELAST für die Eingangsschaltungen ES1. . .ESn wird mit jeweils 4 mA und der Stromverbrauch ISchalt aller Komponenten der Eingabeschaltung wird mit jeweils 6 mA angenommen. Der gesamte Eingangsstrom IEges ist abhängig von der Anzahl der angesteuerten Eingangsschaltungen ES1. . .ESn und errechnet sich nach der Formel:In this circuit example it is assumed that the input voltage potential Ue, which is generated by one or more sensors on one or more input terminals INP1. . .INPn is switched, is 24 volts. The typical input load current IE LAST for the input circuits ES1. . .ESn is assumed to be 4 mA each and the current consumption I switching of all components of the input circuit is assumed to be 6 mA each. The total input current IE tot depends on the number of driven input circuits ES1. . .ESn and is calculated using the formula:

Der gesamte Eingangsstrom IEges wird von einer externen Spannungsquelle über die Sensoren geliefert. Alle Komponenten K1. . .Kn, Spannungsteiler R1-R2, PSW 3, Minimal­ spannungsdetektor 2 und die Leuchtdiode der Opto-Koppler-Anordnung 4 sind mit einem gemeinsamen Bezugspotential BP verbunden, das auch einen gemeinsamen Bezug mit der externen Stromquelle hat. Bei gleichbleibenden Eingangsspannungspotential von 24 Volt bleibt auch der Stromverbrauch Ischalt gleich, der sich aus der Summe der Teilströme ID1. . .IDn zusammensetzt.The entire input current IE tot is supplied by an external voltage source via the sensors. All components K1. . .Kn, voltage divider R1-R2, PSW 3 , minimum voltage detector 2 and the light-emitting diode of the opto-coupler arrangement 4 are connected to a common reference potential BP, which also has a common reference to the external current source. With a constant input voltage potential of 24 volts, the current consumption I switch remains the same, which results from the sum of the partial currents ID1. . .IDn composed.

In dem Fall, daß alle Eingangsschaltungen ES1. . .ESn der Eingabeschaltung Fig. 1, also einer Eingabebaugruppe inaktiv sind, d. h. kein Eingangsspannungspotential an den Eingangsan­ schlüssen INP1. . .INPn bzw. alle Eingänge sind offen, so wird keine der Komponenten K1. . .Kn, PSW 3 und Opto-Koppler-Anordnung 4 mit Energie versorgt. Die Leuchtdiode der Opto-Koppler-Anordnung 4 bleibt aus und der Ausgang des Opto-Koppler-Transistors führt statisches LOW-Signal. Vorteilhafterweise benötigt die gesamte Eingabeschaltung in diesem Fall keinen Strom.In the event that all input circuits ES1. . .ESn of the input circuit Fig. 1, that is, an input module are inactive, ie no input voltage potential at the input connections INP1. . .INPn or all inputs are open, so none of the components K1. . .Kn, PSW 3 and opto-coupler arrangement 4 supplied with energy. The LED of the opto-coupler arrangement 4 remains off and the output of the opto-coupler transistor carries a static LOW signal. In this case, the entire input circuit advantageously does not require any current.

Die Fig. 2 zeigt das Schaltbild eines beispielhaften Minimalspannungsdetektors, wie er in der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung Anwendung findet. Er besteht aus einem pnp- Transistor T1, einem ersten Widerstand Rv1, einem zweiten Widerstand Rv2 und einer Zenerdiode Zn1. Wie schon beschrieben, ist der Minimalspannungsdetektor 2 derart dimen­ sioniert, daß er bei einem minimalen High-Spannungswert durchschaltet. Dabei wird, der Transistor T1 dann leitend, wenn die Zenerspannung der Zenerdiode Zn1 überschritten wird plus der Schwellspannung des Transistors T1. Die Potentialsammelleitung 6 ist direkt mit dem Eingang 7 des Minimalspannungsdetektors 2 und somit direkt mit dem Emitter E des Transistors T1 und mit einem Anschluß des Widerstandes Rv1 verbunden. Der zweite Anschluß des Widerstandes Rv1 ist mit der Basis B des Transistors T1 und einem Anschluß des Widerstandes Rv2 verbunden, dessen zweiter Anschluß mit der Kathode der Zenerdiode Zn1 verbunden ist, deren Anode gegen das Bezugspotential BP geschaltet ist. Erreicht seine Basisspannung einen Wert von Typ < 0,7 Volt, wird die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors T1 niederohmig. Damit wird das Potential der Potentialsammelleitung 6 direkt auf die Versorgungsanschlüsse Vcc aller Komponenten der Eingabeschaltung geschaltet, wobei der Kollektor C des Transistors T1 direkt mit allen Versorgungsanschlüssen Vcc verbunden ist. Fig. 2 shows the circuit diagram of an exemplary minimum voltage detector, as applied in the inventive circuit arrangement. It consists of a pnp transistor T1, a first resistor Rv1, a second resistor Rv2 and a Zener diode Zn1. As already described, the minimum voltage detector 2 is dimensioned in such a way that it switches through at a minimum high voltage value. The transistor T1 then becomes conductive when the Zener voltage of the Zener diode Zn1 is exceeded plus the threshold voltage of the transistor T1. The potential bus 6 is connected directly to the input 7 of the minimum voltage detector 2 and thus directly to the emitter E of the transistor T1 and to a connection of the resistor Rv1. The second connection of the resistor Rv1 is connected to the base B of the transistor T1 and a connection of the resistor Rv2, the second connection of which is connected to the cathode of the Zener diode Zn1, the anode of which is connected to the reference potential BP. If its base voltage reaches a value of type <0.7 volts, the emitter-collector path of transistor T1 becomes low-resistance. The potential of the potential bus 6 is thus connected directly to the supply connections Vcc of all components of the input circuit, the collector C of the transistor T1 being connected directly to all supply connections Vcc.

Claims (4)

1. Schaltungsanordnung zur selbständigen Energieversorgung digitaler Eingabeschaltungen, insbesondere für programmierbare Steuerungseinrichtungen, bestehend aus Schaltstufen zur Erfassung und Anpassung sowie Schaltmitteln zur Bereitstellung elektrischer Eingangssignale zur logischen Verknüpfung innerhalb eines anwenderspezi­ fischen Steuerprogramms für eine mikroprozessorgesteuerte Funktions­ ebene, wobei die Schaltstufen und Schaltmittel als mehrstufige Eingabeschaltung ausgeführt sind, die für jede Eingangsinformation den Eingang jeweils eines Komparators benutzt, dessen Ausgang und weitere n-Komparatorenausgänge auf je einen Eingang eines Parallel- Seriell-Wandlers geschaltet ist, der im Multiplexverfahren die Eingangsinformationen zur Steuerungsebene transportiert, wobei der Energiebedarf der Eingabeschaltung durch eine externe Energieversorgungseinheit permanent betriebsbereit gehalten wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die Energieversorgung für die Funktionsbereitschaft der Eingabe­ schaltung (Fig. 1) selbständig erzeugt wird, indem das, mindestens einem Eingangsanschluß (INP1. . .INPn) beaufschlagte Spannungspotential von einem Minimalspannungsdetektor (2) erfaßt und zur Energieversorgung für die aktive Funktionsphase aller Komponenten der Eingabeschaltung (Fig. 1) benutzt wird
und daß jeder Eingangsanschluß (INP1. . .INPn) über jeweils eine Entkopplungsdiode (D1. . .Dn) auf eine Potentialsammelleitung (6) zusammengeschaltet ist.
1.Circuit arrangement for the independent power supply of digital input circuits, in particular for programmable control devices, consisting of switching stages for detection and adaptation as well as switching means for providing electrical input signals for the logic combination within a user-specific control program for a microprocessor-controlled functional level, the switching stages and switching means being designed as a multi-stage input circuit are, which uses the input of a comparator for each input information, the output and further n-comparator outputs are each connected to an input of a parallel-serial converter, which transports the input information to the control level in a multiplex process, the energy requirement of the input circuit being controlled by an external Energy supply unit is kept permanently operational, characterized in that
that the energy supply for the operational readiness of the input circuit ( Fig. 1) is generated automatically by the voltage potential applied to at least one input connection (INP1.. .INPn) by a minimum voltage detector ( 2 ) and for energy supply for the active functional phase of all components of the Input circuit ( Fig. 1) is used
and that each input connection (INP1 ... INPn) is connected via a decoupling diode (D1 ... Dn) to a potential bus ( 6 ).
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Minimalspan­ nungsdetektor (2) ein Halbleiterschalter ist und aus einem Transistor (T1), einem ersten Widerstand (Rv1), einem zweiten Widerstand (Rv2) und einer Zenerdiode (Zn1) besteht, wobei die Dimensionierung der Zenerdiode (Zn1) die Schaltschwelle des Transistors (T1) definiert.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the minimal voltage detector ( 2 ) is a semiconductor switch and consists of a transistor (T1), a first resistor (Rv1), a second resistor (Rv2) and a Zener diode (Zn1), wherein the dimensioning of the Zener diode (Zn1) defines the switching threshold of the transistor (T1). 3. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentialsammelleitung (6) direkt auf den Eingang (7) des Minimalspannungsdetektors (2) geschaltet ist. 3. Circuit arrangement according to claims 1 and 2, characterized in that the potential bus ( 6 ) is connected directly to the input ( 7 ) of the minimum voltage detector ( 2 ). 4. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (8) des Minimalspannungsdetektors (2) mit den Versorgungsanschlüssen (Vcc) aller Komponenten K1. . .Kn, PSW, Opto-Koppler-Anordnung 4) der Eingabeschaltung (Fig. 1) verbunden ist.4. Circuit arrangement according to claims 1 to 3, characterized in that the output ( 8 ) of the minimum voltage detector ( 2 ) with the supply connections (Vcc) of all components K1. . .Kn, PSW, opto-coupler arrangement 4 ) of the input circuit ( Fig. 1) is connected.
DE4333702A 1993-10-02 1993-10-02 Circuit arrangement for independent power supply of digital input circuits Expired - Fee Related DE4333702C1 (en)

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