Двухрежимный распределитель импульсов для управления трехфазным шаговым двигателем

 

ДВУХРЕЖИМНЬШ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ, содержащий в кая; дом из трех разрядов элемент 2-2ИИЛИ-НЕ и D -триггер, подключенный тактойым входом к тактирующей шине, а информационньм и установочным вхо , дами связанный с шинами управления режимом работы,; о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности и упрощения управления, в первые два разряда введено по дополнительному элементу 2-2ИИЛИ НЕ , а в третий - два аналогичных элемента, причем входы установки в единицу и нуль триггеров каждого разряда подключены соответственно к выходам .основного и дополнительного элементов 2-2И-ИЛИ-НЕ этого же разряда , первые входы которых подключены соответственно к нулевым и единичным выходам триггеров смежных разрядов , а вторые входы -к первым четырем шинам управления, информационные входы триггеров первого и второго разрядов подключены к нулевым выходам риггеров своих же разрядов, а инфор (Л мационный вход триггера -третьего разряда подключен к выходу второго дополнительного элемента 2 2И-ИЛИ-НЕ . этого же разряда, соединенного первыа ми входами с инверсными выходами с триггеров смежных разрядов, а втрры- i ми входами - с пятой к шестой шинами управления. СО СП vl

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3ЦП H 02 Р 8/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTQPCHOMY СВ1ДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21). 3352386/24-07 (22) 09.11 ° 81 (46) 23.05 ° 83. Бюл. Р 19 (72) В. Ш. Арутюнян, A. 3. Мурадян и Г. С. Айвазян (5 3) 621. 313. 133. 3-525(088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке Ф 2938447/24-07, кл. Н 02 Р .8/00, 1980.

2. Арутюняи В.. Ш., Манукян И. N.

Синтез оптимальных схем многопрограммных коммутаторно-распределительных устройств. В сб.: Вычислительные средства в технике и системах связи, под ред. Нашкеева С. Д., вып. 4, ". Связь", 1979, с, 71-78. (54) (57) ДВУХРЕЖИМНЫЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ

ИМПУЛЬСОВ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМ

ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ,.содержащий в каждом из трех разрядов элемент 2-2ИИЛИ-НЕ и Dg-триггер, подключенный тактовым входом к тактирующей шине, а информационным и установочным вхо,дами связанный с шинами управления режимом работы, о т л и ч а ю щ и й„„SU„„1019571 А с я тем, что, с целью повышения надежности и упрощения управления, в первые два разряда введено по од ному дополнительному элементу 2-2НИЛИ-НЕ, а в третий — два аналогичных

:элемента, причем входы установки s единицу и нуль триггеров каждого разряда подключены соответственно к выходам .основного и дополнительного элементов 2-2И-ИЛИ-НЕ этого же Газряда, первые входы которых подключены соответственно к нулевым и единичным выходам триггеров смежных разря дов, а вторые входы -*к первым четырем шинам управления, информационные входы триггеров первого и второго разрядов подключены к нулевым выходамЗ триггеров своих же разрядов, а ичфор- мационный вход триггера третьего раз- +j ряда подключен к выходу второго дополнительного элемента 2 2И-ИЛИ-НЕ этого же разряда, соединенного первыми входами с инверсными выходами триггеров смежных разрядов, а втррымн входами « с пятой и шестой шинами управления.

1019571

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в дискретных системах автоматизированного электропривода с шаговым двигателем.

Известен трехканальный двухрежимный распределитель импульсов для уп- 5 равления шаговым двигателем, содержащий в каждом канале О+-триггер и логический элемент 2-2И-ИЛИ-НЕ. Он снабжен также четырьмя логическими элементами 4И-НЕ, двумя инверторами и шиной режима .коммутации, обеспечивающими обнаружение и коррекцию ложных и избыточных логических состояний триггеров (1).

Недостатками этого распределителя являются невысокая структурная надеж ность и большое время выхода из нерабочих состояний. Последнее обусловлено тем, что независимо от заданного режима работы данного распределителя на обнаружение и исправление случайно возникших нерабочих комбинаций тратися, s худшем случае, три такта.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является двух-25 режимный реверсивный распределитель импульсов для управления трехфазным шаговым двигателем, содержащий в каждом разряде из трех 0 -триггер с тактовым, информационным H установочным входами и подключенный к его информационному входу логический элемент

2-2И-ИЛИ-НЕ, первые входы которого подключены к нулевым выходам триггеров смежных разрядов, а вторые входы — к шинам управления направлением переключения выходных каналов (2 1.

Недостатками известнОго устройства являются низкая надежность,. обусловленная отсутствием контроля логических ошибок и возможностью возникнове-40 ния отказов, а также сяожность управ- " ления, обусловленная необходимостью ручной установки исходных состояний триггеров.

Цель изобретения — повЫШение надежности и упрощение управления. . Поставленная цель достигается тем, что в распределитель, содержащий в каждом из трех разрядов элемент 2-2И-ИЛИ-НЕ и D+-триггер, подключенный тактовым входом к тактирующей шине, а информационным и установочным входами связанный с шинами управления режимом работы, в первые два разряда введено по одному дополнительному элементу 2-2И-ИЛИ-НЕ, а в третий разряд — два аналогичных элемента, причем входы установки в единицу и нуль триггеров каждого разряда подключены соответственно к выходам основного и дополнительногобЦ элементов 2-2И-ИЛИ-НЕ этого же разряда, первые входы которых подключены соответственно к нулевым и единичным выходам триггеров смежных разрядов, а вторые входы — к первым четырем шинам управления, информационные входы триггеров первого и второго разрядов подключены к нулевым выходам триггеров своих же разрядов, а информационный вход триггера третьего разряда подключен к выходу второго дополнительного элемента 2-2И-ИЛИНЕ этого же разряда, соединенного первыми входами с инверсными выходами триггеров смежных разрядов, а вто" рыми входами - c пятой и шестой шинами управления.

Такое выполнение устройства позволяет полностью автоматизировать первоначальную установку триггеров в требуемые исходные состояния в соответствии с заданным режимом переключения выходных каналов, а также быстро обнаружить и скорректировать случайные ложные и избыточные состояния триггеров.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема распределителя устройства. В таблице даны коды переключения выходных каналов и коды управления режимами.

Распределитель состоит из трех

0 -триггеров 1-3, тактовые входы которых подключены к общей тактирующей шине Т, первых логических элементов

2-2И-ИЛИ-НЕ 4, подключенных выХодами к единичным установочным входам триггеров 1-3, вторых логических элементов 2-2И-ИЛИ-НЕ 5, подключенных выходами к нулевым установочным входам триггеров 1-3, и третьего логического элемента 2-2И-HJIH-HE б, соединенного выходом с информационным входом

04-триггера 3. Первые входы элементов 2-2И-ИЛИ-НЕ 4 каждого разряда подключены к нулевым выходам триггеров смежных разрядов, а вторые входы -кшинам управления У1 и У2. Первые входы элементов 2»2И-ИЛИ-НЕ 5 каждого разряда подключены к единичным выходам триггеров смежных разрядов, а вторые входы - к шинам управления УЗ и У4. Первые входы элемента 2-2И-ИЛИ-НЕ б подключены к нулевым входам триггеров смежных разрядов, а вторые входы - к двум шинам управления У5 и Уб.

Устройство работает следующим образом.

Перед созданием каждого из двух возможных симметричных режимов переключения фаз двигателя к управляющим шинам У1-Уб устройства прикладывается кодовый набор уровней потенциалов в соответствии с таблицей, в которой даны коды переключения выход- . ных каналов и коды управления режимами.

1019571

Коды переключения

У1 У2 УЗ У4 У5 Уб

100-010-0011

100-001-010О О 1 . О

110««011-1О1- .. °

110-101-011При этом, если в каждом режиме, после включения питания в триггерах

1-3 устанавливается-требуемая кодовая комбинация, то на выходах распределителя обеспечивается нормальная циклограмма кодов. переключения.

Предположим, что задан прямой порядок переключения выходных каналов распределителя в режиме.с n=1 и .на

"Вых.1" присутствует единичный потенциал (т.е. на выходах установлена рабочая кодовая комбинация 100).При этом до подачи. тактирующего импуль" са, благодаря межразрядным обратным . связям между выходами триггеров 1-3 и входами элементов 2-2И-ИЛИ-HE-4 и 5, а также приложенным к шинам У1-Уб соответствующим потенциалам, в исходном состоянии на единичных установочных входах (Ь) -всех триггеров и на нулевых установочных входах (%) триггеров 1 и 2 устанавливаются -единичные потенциалы, а на нулевом установочном 35 входе (Г) триггера 3 — нулевой потен-. циал. Это обеспечивает возможность переключения триггеров 1 и 2 при поступлении первого тактирующего импуль» саи жесткие условия для поддерживания . 40 в первом такте триггера 3 в нулевом логическом состоянии. Одновременно,. с этим в исходном состоянии на информационном 0-входе триггера 1 устанавливается нулевой потенциал, а на ана-45 логичных входах триггеров 2 и 3единичные потенциалы.

Благодаря этому при поступлении первого тактирующего импульса на шину T триггеры 1 и 2 изменяют на обратные свои исходные логические состояния и на выходах распределителя устанавливается новая логическая кодовая комбинация 010 (таблица}.

После переключения триггеров 1 и

2 на единичных установочных входах триггеров и на нулевых установочных входах триггеров 2 и 3 присутствуют единичные потенциалы, а на нулевом установочном входе триггера 1 - нулевой потенциал. Это создает цредпо- 60

«мнку для переключения во втором такте триггеров 2 и 3 и условия для поддержания триггера 1 в нулевом состоянии. На информационных же 0- входах триггеров 1 и 3 устанавливаются

Коды управления

О 1 О 1 О

0 О О 1 О

1 О О О 1

1 единичные потенциалы, а на аналогичном входе триггера 2 — нулевой потенциал °

В результате этого при поступлении второго тактирующего импульса триггеры 2 и 3 изменяют свои логические состояния и на выходах устанавливается кодовая комбинация 001 (см. таблицу).

Таким образом, на выходах распределителя импульсов "Вых.1" - "Вых.3" в такт поступления импульсов на шину Т Формируются кодовые комбинации прямого порядка чередования: 100-010001- ... (первая строка таблицы).

Обратный порядок чередования кодовых комбинаций выходных каналов переключения рассмотренного режима работы формируется аналогично описанному порядку, с той лишь разницей, что управление режимом осуществляется при подаче единичных потенциалов на шину У4 и Уб. При этом триггеры

1-3 переключаются в обратном порядке (100-001-010- ..., вторая строка таблицы) .

Для обеспечения прямого порядка переключения выходных каналов распределителя в режиме с и= 2(третья .строка таблицы) единичные потенциалы прикладываются к управляющим шиенам У1 и У5.

Есяи предположить, что на выходе схемы установлена кодовая комбинация

100, то до подачи тактирующего импульса, благодаря межразрядным обратньм связям, на нулевык установочных входах всех триггеров, а также на единичных установочных входах триггеров 1 и 3 устанавливаются единичные потенциалы, а на единичном установочном входе триггера 2 - нулевой потенциал.

Это создает потенциальную возможность для переключения триггеров 1 и 3 и условия для сохранения исходного состояния триггера 2 после воздействия первого тактирующего импульса. Одновременно с этим в исход-. ном состоянии устройства на информационных В-входах триггеров 1 и 2 устанавливаются нулевые потенциалы, а на аналогичном входе триггера 3-единичный потенциал.

1019571

Благодаря этому при поступлении первого тактирующего импульса на шину Т триггеры 1 и 3 изменяют на обратные свои исходные .логические состояния и на выходах распределителя устанавливается новая логичес- 5 кая кодовая комбинация 011.

После переключения триггеров 1 и 3 на нулевых установочных входах всех триггеров н на единичных уста.новочных входах триггеров 1 и 2 при- 10 сутствуют единичные потенциалы, а на единичном установочном входе триггера 3 — нулевой потенциал. Это создает условие для изменения состояний только для триггеров 1 и 2.

На информационных 0-входах тригге ров 2 и 3 присутствуют нулевые потенциалы, а на аналогичном входе триггера 1 — единичный потенциал.

В результате при поступлении второго тактирующего импульса триггеры

1 и 2 изменяют свои логические состояния и на выходах распределителя устанавливается кодовая комбинация

101.

Аналогично описанным первым двум тактам работы распределителя в третьем такте режима с и--2 переключаются триггеры 2 и 3 и на выходах устройства вновь устанавливается исходная кодовая комбинация. зо

Функционирование устройства при обратном порядке: чередования кодов в режиме с в2 (четвертая строка таблицы) происходит аналогично описанному прямому порядку, с той лишь 35 разницей, что .единичные потенциалы присутствуют на шинах У2 и Уб, а триггеры потактно переключаются в обратном порядке (110-101-011- ...).

Однако после включения питания. 4g или же под воздействием помех и наводок на выходах распределителя, кроме рабочих, могут возникнуть так жв нерабочие кодозые комбинации. Так, например, в режиме с 1 могут возникнуть следующие ложные и избыточwe кодовые комбинации: 110, 011, 101, 000, 111, à при режиме с и 2 кодовые комбийации 100, 010, 001, 000, 111.

Автоматическое исключение избыть-50 ных и ложных состояний осуществляется,следующим образом.

Предположим, что при заданном прямом порядке переключения в режиме. п1 после включения питания нли под 55 воздействием помехи на выходах распределителя. устанавливается ложная кодовая комбинация 101, При этом, благодаря мвжразрядным логическим обратным связям, на нулевых устаио- 6() вочных входах триггеров 2 н 3 возникают нулевые цотенциали, а на всех остальных установочных входах триггеров - единичные потенциалы.:, Благодаря этому за короткий промежуток времени триггер 3 изменяет свое исходное состояние и на выходе схемы устанавливается одна из рабочих (для заданного режима) кодовая комбинация 100.

При этом же заданном режиме, если после включения питания илн воздействия помехи триггеры устанавливаются в исходные состояния, соответствующие кодовым комбинациям llO или 011, то аналогично описанному под воздействием обратных логических связей на выходах распределителя вскоре устанавливаются кодовые комбинации соответственно 010 и 001.

При обратном порядке переключения в этом режиме переходы от случайных ложных исходных состояний триггеров к рабочим. состояниям происходят в следующей последовательности:

101 001; 110 100; 011 010.

Аналогично этому при прямом порядке переключения заданного режима с a=2 переходы от случайных ложных исходных состояний триггеров к рабочим состояниям происходят соответственно в последовательностях:

001 101р 100 †. 110; 010 — 011; а при обратном порядке — 001 — 011;

100 — . 101; 010 110.

I

Максимальное время зыхода,триггеров из указанных ложных состояйий составляет всего лишь Y .,= 3tэ „ где ь - среднее значение времени задержки переключения элементов используемого комплекса логических схем. исправление (коррекция) избыточных логических состояний триггеров осуществляется не сразу после включения питания или воздействия помехи, а через один такт поступления тактирующего импульса на шину Т.

Так, например, если при заданном прямом порядке режима с п=1 после включения питания триггеры случайно устанавливаются в состояние 000, то под воздействием обратных связей на информационном 0-входе триггера 3 возникает нулевой потенциал, а на всех аналогичных входах остальных триггеров, а также на установочных входах всех триггеров — единичные потенциалы. Эти потенциалы не позваляют триггерам изменять свои исходныв избыточные состояния. Однако это изменение происходит после поступления первого тактирующего импульса, когда триггеры 1 и 2 переходят в единичные состояния. Таким образом, на выходах распредЕлителя устанавливается одна из ложных для этого режима кодовых комбинаций 110, которая через задержку 3tз в соответствии с описанным сменяется рабочей кодовой крмбинацией 010.

1019571

- рабочие состояния происходят при других режимах в последовательности;

Аналогичные переходы со случайных избыточных состояний на промежуточные ложные, а в дальнейшем на

Г

000 — 110 — -100 при n = 1 (обратный порядок)

111 — 001. — "-э 101 при n = 2 (прямой порядок), 111 — 001 011 при n = 2 (обратный порядок) °

0-входах триггеров 1 и 2 возникают единичные потенциалы, а на информационном 0-входе триггера 3 - нулевой; потенциал. Это состояние поддерживается до прихода первого тактирующего импульса.

С поступлением на шину Т первого тактирующего импульса триггеры 1 и 2 переходят в единичные логические состояния.

Таким образом, на выходах распределителя устанавливается ложная для заданного режима кодовая комбинация

110.

В дальнейшем зта ложная кодовая комбинация через задержку %, автоматически сменяется рабочей кодовой комбинацией 010 и распределитель подготавливается к нормапьному функционированию.

Коррекция избыточных кодовых ком бинаций при других режимах работы происходит аналогично описанной в следующих последовательностях

0. В этих четырех случаях возникно-. вения избыточных кодов максимальное время коррекции составляет "2 Т + 15

+ 3t, где. Т - продолжительность одного такта (период повторения тактирующих импульсов).

Несколько больше времени уходит на коррекцию избыточных кодовых комбинаций при других режимах работы.

Так, например, есяи задан прямой порядок переключения режима с п=3 и триггеры после включения питания . или же под воздействием помехи ус. тановлены в состояние III, то благодаря межразрядным обратным связям на единичных установочных входах всех триггеров возникают единичные . потенциалы, а на нулевых установочных входах - нулевые потенциалы. 30

В результате этого через задерж ку Г = 3te p,âñå триггеры переходят в нулевые логические состояния, при которых на обоих установочных входах всех триггеров и на информационных 35

111 — 4 000 110 — 100 пр и и 1 (обратный порядок) I

"1. T ь

000 — 111 †®- 001 101 при и 2 (прямой порядок) .

Составитель Э. Горник

Редактор О. Бугир Техред С.Мигунова Корректор О. Билак

Заказ 3722/50 Тираж 6&7 Нодписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-З5, Раущская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

T ь1

000 — 111 001 011 при n = 2 (обратный порядок), И э описанного следует, что про- ф5 установки всех триггеров в одинакодолжительность всего цикла коррекций вые (нулевые или единичные) состолюбого избыточного состояния распре- яния и соответственно возникновения делителя. определяется выражением указанных избыточных кодовых б Г = 3t + Т + Зй

Т Зе Т + St наций (000 или 111) очень малы, то

Поскольку разброс параметров мик- 5О - максимальное время к мя коррекции практиросхем, вероятность одновременной чески составит = Т + 3

"2 ЗСР