Устройство для трехпозиционного управления (его варианты)

 

1. Устройство для трехпозицио ного управления, содержащее первый и второй резисторы, первые выводы которых соединены с первой и второ входными шинами соответственно, а вторые выводы соединены с третьей входной шиной устройства, формиров 5 (ф)/7 (ll}li Фиа. 1 тель импульсов, выходы которого соединены с выходными шинами устройства , стабилитрон, первый и второй диоды , транзистор, эмиттер и база которого соединены через третий резистор , отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены третий диод и четвертый резистор, причем коллектор транзистора соединен с шиной питания формирователя импульсов и через четвертьй резистор с входом управления формирователя импульсов и с анодом третьего диода, катод которого соединен с первой входной шиной и с катодом первого диода, анод которого соединен с общей шиной формирователя импульсов и с анодом второго диода, катод которого соединен с второй входной шиной, база транзистора соединена с катодом стабилитрона, анод которого соединен с общей шиной формирователя , эмиттер транзистора непосредственно или через пятый резистор соединен с третьей входной шкиой.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСжих

РЕСПУБЛИК (19) (!!) А (s»4 Н 03 К 5/01

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /)

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3646368/24-21 (22) 27,09.83 (46) 15. 10.85. Бюл. К 38 (72) Л.А. Иванов (71) Специальное конструкторское бюро систем промышленной автоматики Чебоксарского производственного объединения "Промприбор" (53) 681.374(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 525245, кл. Н 03 К 17/00, 1976.

Пускатель бесконтактный реверсивный ПБР-2М. Техническое описание и инструкция по эксплуатации

3.647.512 ТО, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРЕХПОЗИЦИОННОГО

УПРАВЛЕНИЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ). (57) 1. Устройство для трехпозиционного управления, содержащее первый и второй резисторы, первые выводы которых соединены с первой и второй входными шинами соответственно, а вторые выводы соединены с третьей входной шиной устройства, формирователь импульсов, выходы которогэ соединены с выходными шинами устройства, стабилитрон, первый и второй диоды, транзистор, эмиттер и база которого соединены через третий ре зистор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, в него введены третий диод и четвертый резистор, причем коллектор транзистора соединен с шиной питания формирователя импульсов и через четвертый резистор с входом управления формирователя импульсов и с анодом третьего диода, катод которого соединен с первой входной шиной и с катодом первого диода, анод которого соединен с общей шиной формирователя импульсов и с анодом второго диода, катод которого соединен с второй входной шиной, база транзистора .сое" динена с катодом стабилитрона, анод которого соединен с общей шиной формирователя, эмиттер транзистора непосредственно или через пятый резис" тор соединен с третьей входной шиной.

1185586 I0

2. Устройство для трехпоэиционного управления, содержащее первый и второй резисторы, первые выводы которых соединены с первой и второй входными шинами соответственно, а вторые выводы — с третьей входной шиной устройства, формирователь импульсов, выходы которого соединены с выходными шинами устройства, стабилитрон, первый и второй диоды, 1транэистор, эмиттер и база которого соединены через третий резистор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности при управляющих сигналах произвольной полярности, в него введены четвертый и пятый диоды, причем коллектор транзистора соединен с шиной питания формирователя импульсов и через четвертый резистор — с входом управления формирователя импульсов и с анодом третьего диода, катод которого соединен с анодом четвертого диода и с катодом первого диода, анод которого с

Изобретение относится к автоматике и импульсной технике, а именно к устройствам, предназначенным для приема и обработки трехпозиционного логического сигнала, выдаваемого так 5 называемыми импульсными регулирующими приборами (блоками) и представленного импульсами напряжения одной определенной полярности, возникающими раздельно во времени на первой и второй входных шинах относительно третьей входной шины устройства..

Цель изобретения — повышение надежности.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для трехпозиционного управления; на фиг. 2 — принципиальная схема устройства, управляемого отрицательными уровнями напряжения; на фиг. 3 — фрагмент устройства, использующий двухвходовый формирователь импульсов.

Устройство содержит первую 1, вторую 2, третью 3 входные шины, первый 4, второй 5, третий 6, четвертый 7, пятый 8, шестой 9 резисторы, Ф соединен с общей шиной формирователя импульсов и с анодом второго диода, катод которого соединен с анодом пятого диода, катоды четвертого и пятого диодов соединены с эмиттером транэистора, база которого соединена с катодом стабилитрона, анод которого соединен с общей шиной формирователя импульсов, аноды четвертого и пятого диодов непосредственно или через соответствующие шестой и седьмой резисторы соединены с первой и второй входными шинами устройства соответственно.

3. Устройство по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него введены шестой диод и восьмой резистор, причем коллектор транзистора соединен через восьмой резистор с вторым входом управления формирова, теля импульсов и с анодом шестого ди ода, катод которого соединен с катодом второго диода. первый 10, второй 11, третий 12 диоды, транзистор 13, стабилитрон 14, формирователь 15 импульсов, группу

16 входных шин, первый и второй конденсаторы 17 и 18. Первые выводы резисторов 4 и 5 соединены с шинами

1 . 1 и 2 соответственно, вторые выводыс входной шиной 3, Змиттер и база транзистора 13 соединены между собой через третий резистор 6. Коллектор транзистора 13 соединен с шиной 19 питания формирователя 15, база—

1 через стабилитрон 14 с общей шиной

20 формирователя 15 и с первыми одноименными входами (например, анодами) диодов 10 и 11. Вход управления формирователя 15 соединен через резистор 7 с коллектором транзистора

13 и через диод 12 с вторым выводом диода 10, выводы формирователя соединены с группой 16 выводных шин устройства. Конденсатор 17 включен между вторыми выводами диодов 10 и 11.

Эмиттер транзистора 13 соединен с шиной 3 непосредственно или через резистор 8, а с шиной 20 — через сое3 »855 диненные параллельно второй конденсатор 18 и резистор 9. Вторые одноименные выводы (например, катоды) диодов 10 и 11 соединены с шинами

1 и 2 соответственно, 5

Кроме того, устройство содержит четвертый и пятый диоды 21 и 22, седьмой и восьмой резисторы 23 и 24, причем эмиттер транзистора соединен с катодами четвертого и пятого дио- 10 дов 2! и 22, аноды которых соединены с катодами первого и второго диодов 10 и 11 соответственно, первая входная шина 1 соединена либо непосредственно, либо через седьмой резис- !5 тор 23 с первым выводом первого конденсатора 17, а вторая входная шина

2 соединена либо непосредственно, либо через восьмой резистор 24 с вторым выводом первого конденсатора 17.

Устройство содержит также резистор 25 и шестой диод 26, причем коллектор транзистора через резистор

25 соединен с вторым входом формирователя, который соединен с анодом 25 шестого диода 26, катод которого соединен с катодом второго диода ii„

Указанные на чертеже р-и-р тип транзистора 13 и полярности включения диодов 10 и 11 и стабилитрона

14 соответствуют применению формирователя 15 с положительным рабочим напряжением питания на шине 19 и с логическими уровнями входного сигнала положительного напряжения. Формирователь 15 выполнен преимущественно с использованием КИОП логических схем, например, из отечественной серии К176 микросхем, любым известным образом так, что при наличии питания на шине 19 он формирует на своих выводах логического уровня и (или) их последовательности, обеспечивающие прямое и обратное действие объекта управления при единичном и нулевом логическом уровне соответственно на входе управления, являющимся, таким образом, входом реверса формирователя.

Стабилитрон 14 имеет напряжение стабилизации, величина которого нахо- дится в пределах рабочего напряжения питания формирователя 15 и по абсолютной величине больше максимального значения напряжения нулевого логичес-Ы кого уровня и меньше минимального значения напряжения единичного логического уровня входного трехпозиционного логического сигнала, поступающего от внешнего источника на шины ! и 2 и действующего относительно. шины 3 устройства.

Устройство работает следующим образом.

При действии на шинах 1 и 2 относительно шины 3 нулевых логических уровней отрицательного напряжения напряжение, приложенное к стабилитрону 14 в обратном направлении через резисторы 6 и 8 и диоды 11 и !2, меньше напряжения Зенеровского пробоя стабилитрона 14, который при этом закрыт, а возмож |ый небольшой ток утечки создает на резисторе 6 падение напряжения, которое меньше порогового напряжения открывания перехоО + да база — эмиттер транзистора 13, который поэтому закрыт, вследствие чего. напряжение на шине 19, следовательно, на входе управления формирователя 15 относительно его общей шины 20 равно нулю, и на выходных шинах устройства имеют место нулевые логические уровни, обеспечивающие сохранение объекта управления.

При действии на шине 2 единичного, а на шине 1 нулевого логических уровней отрицательного напряжения падение напряжения на резисторе 5 приложено минусом через диод 11 к общей шине 20 формирователя 15 и к аноду стабилитрона 14, плюсом — через резисторы 6 и 8 к катоду стабилитрона 14.

Так как это падение напряжения превьппает напряжение Зенеровского пробоя стабилитрона 14, последний открыт, причем падение напряжения на резисторе 6, создаваемое током стабилитрона 14 превьппает пороговое напряжение открывания перехода баэа— эмиттер транзистора 13, так что через базу транзистора 13 идет прямой ток, при эгом транзистор 13 открыт, вследствие чего на шину 19 поступает напряжение, приблизительно равное напряжению стабилизации стабилитрона 14, а на катоды диодов 10 и 12 с шины 3 через резистор 4 поступает положительное напряжение, которое заведомо превышает напряжение на шине 19. Диод 12 закрыт, а на вход управления формирователя 15 импульсов с шины 19 через резистор 7 поступает напряжение, соответствующее единичному логическому уровню, в результате чего формирователь 15 формирует на

1185586

55 выходных шинах устройства логические уровни и (или) их последовательности, обеспечивающие прямое действие объекта управления, например, прямой ход шагового двигателя.

При действии на шине 1 единичного а на шине 2 нулевого логических уровней падение напряжени,-. на резисторе 4 приложено минусом через диод

10 к общей шине 20 формирователя 15 и аноду стабилитрона 14,плюсом— через резисторы 6 и 8 к катоду стаби-. литрона 14, при этом так же, как описано, создается рабочее напряжение на шине 19 формирователя 15, однако напряжение на шине 1 относительно шины 20 формирователя 15 близко к нулю, так как открыт диод 10, вследствие чего диод 12 блокирует напря- 20 жение на входе управления формирователя 15, устанавливая его близким к нулю, соответствующим нулевому логическому уровню, в результате чего формирователь 15 формирует на выход- 25 ных шинах устройства логические уров- ни и (или) их последовательности, обеспечивающие обратное действие объекта управления, например, обратный ход шагового двигателя. 30

При действии единичных логических уровней одновременно на шинах 1 и 2, что может быть при выходе из строя внешнего источника трехпозиционного сигнала или при замыкании в линиях связи, устройство действует, как описано для случая подачи единичного логического уровня только на шину 1, что для некоторых возможных областей применения является определенным 4 недостатком первого варианта выполнения устройства.

При выборе стабилитрона 14 с напряжением стабилизации, находящимся примерно в середине диапазона между 4 максимальным напряжением нулевого логического уровня и минимальным напг,ÿæåHèåì единичного .логического уровня, принятых для входных шин устройства, напряжение на шине 19 ос->О тается в диапазоне рабочих значений для формирователя 15 при колебаниях напряжений единичного логического уровня на шинах 1 и 2 в достаточно широких пределах.

Устройство работает описанным образом и в случае, когда его входной логический сигнал представлен уровнями выпрямленного двухполупериодного напряжения. В этом случае сглаживание пульсаций напряжения до уровня, при котором напряжение между шиной 3 устройства и шиной 20 формирователя 15 при действии единичного логического уровня на одной из шин 1 и 2 не опускается ниже напряжения Зенеровского пробоя стабилитрона 14, обеспечивается в основном конденсатором l7. Конденсатор

17 может быть исключен из устройства, еоли его входные сигналы представлены уровнями постоянного (сглаженного) напряжения.

Конденсатор 18 и резистор 8 образуют фильтр нижних частот, повышающий помехоустойчивость устройства, а резистор 9 обеспечивает разряд конденсатора 18 при закрытом транзисторе. В тех случаях устройства, когда к нему не предъявляются высокие требования к помехоустойчивости, например, когда объектом управления является шаговый двигатель, вал которого соединен с датчиком положения через механический редуктор с большим замедлением, конденсатор 18 и резисторы 8 и 9 могут быть исключены из устройства, при этом резистор 8 заменяется проводной перемычкой.

При медленных изменениях напряжения, действующего между шиной 3 и шиной 20, что обусловлено наличием конденсатора l7 либо формой входного сигнала, напряжение питания на шине 19 и напряжение на входе управления формирователя 15 подаются и снимаются с значительно более высокими скоростями следования вследствие порогового действия стабилитрона l4 и значительного коэффициента усиления по току, свойственного транзистору 13, что обеспечивает возможность использования в формирователе 15 KMOII интегральных логических микросхем, требующих крутых фронтов входных сигналов.

Устройство на фиг, 2 в отличие от устроиства на фиг. 1 работает и при положительных напряжениях входного сигнала аналогично описанному, но с инверсной характеристикой управления объектов, т.е. подача единичного логического уровня на шину 1 или на шину 2 выэыва т дейст1185586

1О с шины 3 через резисторы 5 или через резисторы 5 и 24 на шину 20, при этом диод 26 блокирует напряжение на втором входе управления фор2р мирователя 15, устанавливая его

При использовании формирователя

15 с вторым входом управления так, 40 что первый и второй входы являются раздельными входами включения прямого и обратного действия формирователя 15, для которых действующим является высокий уровень напряжения

45 (логическая 1), дополнительно введены восьмой резистор 25, который включен между входом управления формирователя 15 и коллектором транзистора, дежностью. вие объекта управления, противоположное его действию при отрицательных напряжениях входного сигнала, что является дополнительным преимуществом второго варианта. Кроме этого, второй вариант выполнения устрой ства обладает более высокой помехоустойчивостью к продольным помехам

У так как импульс помехи любой полярности на входных шинах устройства с амплитудой, превышающей порог открывания примененных диодов 10, 11, 21 и 22, оказывается на вторых входах диодов 21 и 22 блокированным на шину 20 непосредственно конденсатором 17 и на вторых входах диодов

10 и 11 — этим же конденсатором 17 через диоды 21 и 22 соответственно для положительной полярности импульсов продольной помехи (отрицательные импульсы блокируются на шине 20 непосредственно диодами 10 и 11) . Конденсатор 17 и резисторы 23 и 24 могут быть исключены из устройства, если его входные сигналы представлены уровнями постоянного (сглаженного) напряжения, а к устройству не предъявляются жесткие требования в отношении помехоустойчивости, при этом резисторы 23 и 24 могут заменены проводными перемычками. Конденсатор 18 и резистор 9 могут(быть исключены из устройства при отI дутствии жестких требований к нему в отношении помехоустойчивости. и шестой диод 26, который включен аналогично диоду 12 между вторым входом управления формирователя 15 и вторым входом диода 11.

При действии на шине 1 нулевого, а на шине 2 единичного логических уровней положительного напряжения так, как описано, формируется единичный логический уровень на первом входе управления формирователя 15, а на втором входе управления формиро" вателя 15 имеет место нулевой логический уровень, так как диод !1 открыт отрицательным током, идущим приблизительно равнМм нулю, что обеспечивает прямое действие формирователя 15 и объекта управления. При действии на шине 1 нулевого, а на шине 2 единичного логических уровней аналогичным образом на первом и вто ром входах управления формирователя

15 формируются нулевой и единичный логические уровни соответственно, что обеспечивает обратное действие формирователя 15 и объекта управления. В остальном устройство действует аналогично описанному.

Предлагаемое устройство обеспечи вает такое же реверсивное трехпоэиционное управление объектом управления, как и прототип, однако в отличие от последнего в нем формирователь

15 питается стабилизированным напряжением, а логический сигнал на входе (входах) управления формирователя

15 имеет крутые фройты, что обеспечивает возможность применения формирователя 15, выполненного на КИОП логических микросхемах, а это, в свою очередь, обеспечивает выполнение предлагаемого устройства с меньшими габаритными раэмераии и с большей на1185586

Составитель В. Мясников редактор Е. Копча Техред Л.Микен Корректор С. Шекмар

Заказ 6437/58 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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