[发明专利]光电耦合器装置和输入和/或输出部件

说明书

技术领域

本发明涉及一种在电流阻断(galvanische Trennung)时用于信号传输的光电耦合器装置。本发明还涉及一种工业自动化技术的输入和/或输出部件，带有输入和/或输出信道，其中该信道具有光电耦合器部件。

背景技术

光电耦合器装置是一种电子构件，并用于两个电流阻断的电路之间的信号传输。光电耦合器优选地具有光传感器，例如发光二极管，以及光接收器，例如光电晶体管，它们优选地安置在不透光的壳体内。

从EP 1 770 457 B1中已知一种用于信号的电流阻断的光电耦合器装置。在EP 1 770 457 B1中也描述了一种外围设备部件，例如输入和/或输出部件，用于具有光电耦合器装置的自动化设备。

在使用用于信号的电流阻断的光电耦合器的电子部件中，与光电耦合器的操控有关的损耗功率线性地随着所操控的光电耦合器的数量而增加。

为了减少这种损耗，到目前为止使用例如磁耦合器和/或电容耦合器，然而该耦合器具有缺点，即它们通常比光电耦合器更加昂贵，并且需要额外的电路用于为次级侧供电。

基于过程自动化，在工业设备中可能存在10000个待控制的、或待检测的输入/输出端。输入/输出端的较大的数量必须为了检测划分为输入/输出部件。该输入/输出部件对此通常是多信道的，每条信道配置有一个光电耦合器。

发明内容

本发明的目的是提供一种光电耦合器装置和输入/输出部件，其中可以减少由光电耦合器引起的损耗功率。

该目的通过根据本发明的光电耦合器装置来实现。在电流阻断时用于信号传输的光电耦合器装置包括带有第一输入路径和第一输出路径的第一光电耦合器，带有第二输入路径和第二输出路径的第二光电耦合器，第一信号输入端，第二信号输入端，其中第一输入路径和第二输入路径利用连接开关装置布置在串联电路内，使得该连接开关装置使第一输入路径和第二输入路径连接，其中操控电路作为输入端具有第一信号输入端和第二信号输入端，并且作为输出端具有第一输出端、第二输出端和第三输出端，操控电路设计为，使得根据关于第一和第二信号输入端的第一开关状态来操控连接开关装置，以及关于第二开关状态或第三开关状态来操控第一开关装置或第二开关装置，该第一开关装置配属于第一光电耦合器的第一输入路径，该第二开关装置配属于第二光电耦合器的第二输入路径。在这种布置中，实现带有节能优点的光电耦合器装置，其中根据开关状态执行第一和第二光电耦合器的串联。光电耦合器通常使用红外线二极管用于例如光电晶体管的操控。这种类型的红外线二极管具有一个相当低的、最大为1.2伏的磁通电压(Flussspannung)。在这个1.2伏的磁通电压中、例如在例如3.3伏的系统电压中可以串联两个光电耦合器。在两个串联的光电耦合器的操控中如同在光电耦合器的操控中一样发生相同的损耗功率。在同时操控光电耦合器装置的两个信号输入端的情况下，即两个光电耦合器必须输出一个信号时，这两个光电耦合器在同时操控情况下以电路学的形式(schaltungstechnisch)被串联。为此所需的组件优选地是一个电源，它独立于输入电压提供所需的红外线二极管电流、逻辑的门电路，例如NAND门电路，以及例如双极晶体管。

在优选的改进方案中得到带有电源的光电耦合器装置，所述电源连接在第一输入路径的第一侧上，其中第一输入路径的第二侧连接在连接开关装置的第一接口上，并且第二输入路径的第一侧连接在连接开关装置的第二接口上，并且第二输入路径的第二侧连接在一个点上，所述点实现电源的电流经过第一输入路径、连接开关装置、第二输入路径再流回到电源。该点可以设置为接地参考电位。所描述的电流路径现在描述了该情况，即两个光电耦合器同时激活。这种取决于开关状态的光电耦合器的串联在操控电路中实现，使得当第一信号输入端为“1”并且第二信号输入端同样是为“1”时，操控连接开关装置，使得相同的电流可以从电源流经两个光电耦合器，因此与现有技术下的光电耦合器装置相反，不是每个光电耦合器必须供给单独的电流。

在另一种设计方案中，第一开关装置利用第一接口连接在第二侧上，并且第一开关装置的第二接口连接在点M上。因为第一开关装置配属于第一光电耦合器，并且应该确保电流在相应的操控中通过第一输入路径产生，带有第一开关装置的操控电路设计用于，对于只有第一信号输入端为“1”的这种情况时，操控第一开关装置，这样电流可以从电源流过第一耦合器的第一输入路径，电流经过第一开关装置再流回接地参考点，这样激活第一光电耦合器。