Трех-шеститактный распределитель импульсов
Владельцы патента RU 2440664:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" (RU)
Общество с ограниченной ответственностью "Антарес" (RU)
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в коммутаторах дискретного электропривода. Техническим результатом является обеспечение режима автоматической диагностики одиночных отказов. В распределитель введены три элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент И, выход которого подключен ко второму входу второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. Входы элемента И соединены с младшим разрядом а реверсивного счетчика и шиной режим коммутации, которая соединена с адресными входами d мультиплексоров. Входы первого и один вход второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с выходами мультиплексоров, при этом первый, второй, четвертый-седьмой, десятый-двенадцатый, четырнадцатый, пятнадцатый информационные входы первого мультиплексора, нулевой, второй, третий, пятый-восьмой, двенадцатый-пятнадцатый информационные входы второго мультиплексора, нулевой, первый, третий, четвертый, шестой-десятый, четырнадцатый, пятнадцатый информационные входы третьего мультиплексора объединены и подключены к общей шине, а нулевой, третий, восьмой, девятый, тринадцатый информационные входы первого мультиплексора, первый, четвертый, девятый-одиннадцатый информационные входы второго мультиплексора, второй, пятый, одиннадцатый-тринадцатый информационные входы третьего мультиплексора объединены и подключены к шине (+Еn) питания, выход третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с шиной «штатная работа устройства управления», а выходы А, В, С первого, второго и третьего мультиплексоров являются выходами трех-шеститактного распределителя импульсов. 2 табл., 1 ил.
Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в коммутаторах дискретного электропривода. Технический результат заключается в расширении эксплуатационных возможностей благодаря обнаружению и индикации одиночных отказов.
Известны распределители импульсов для управления шаговыми двигателями [1], [2]. Достоинством этих распределителей является обеспечение типовых режимов коммутации, корректного реверса, режимов стоянки. К недостаткам устройств следует отнести отсутствие автоматической диагностики отказов.
Наиболее близким по техническому решению к заявляемому устройству является распределитель импульсов для управления четырехфазным шаговым двигателем [3], содержащий шины выбора режима коммутации, стробирования, управления, реверса, тактовую шину, реверсивный двоичный счетчик, мультиплексоры, адресные входы которых соединены с разрядными выходами счетчика, а выходы используются в качестве выходов распределителя, который обеспечивает четырехтактную поочередную и парную коммутацию, а также режимы стоянки как с включенными, так и с обесточенными обмотками двигателя при сохранении информации о состоянии распределителя. Недостатком устройства является отсутствие автоматической диагностики одиночных отказов.
Заявляемое изобретение реализует режим автоматической диагностики одиночных отказов. Это достигается тем, что в заявляемое устройство дополнительно введены первый, второй и третий элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент И, выход которого подключен ко второму входу второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый, второй входы элемента И соединены с младшим разрядом а реверсивного счетчика и шиной режим коммутации, а сама шина соединена с адресными входами d мультиплексоров, первый, второй входы первого и первый вход второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с выходами первого, второго и третьего мультиплексоров, при этом первый, второй, четвертый-седьмой, десятый-двенадцатый, четырнадцатый, пятнадцатый информационные входы первого мультиплексора, нулевой, второй, третий, пятый-восьмой, двенадцатый-пятнадцатый информационные входы второго мультиплексора, нулевой, первый, третий, четвертый, шестой-десятый, четырнадцатый, пятнадцатый информационные входы третьего мультиплексора объединены и подключены к общей шине, а нулевой, третий, восьмой, девятый, тринадцатый информационные входы первого мультиплексора, первый, четвертый, девятый-одиннадцатый информационные входы второго мультиплексора, второй, пятый, одиннадцатый-тринадцатый информационные входы третьего мультиплексора объединены и подключены к шине (+Еn) питания, выход третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с шиной «штатная работа устройства управления», а выходы А, В, С первого, второго и третьего мультиплексоров являются выходами трех-шеститактного распределителя импульсов.
На чертеже представлена блок-схема распределителя импульсов.
Распределитель содержит реверсивный двоичный счетчик 1, тактовый (С) вход которого соединен с шиной тактовых импульсов, вход разрешения счета (V) - с шиной управления, а вход (±1) задания направления счета - с шиной реверса. Разрядные выходы счетчика а, b, с соединены с одноименными адресными входами мультиплексоров 2-4, адресные входы которых d объединены и подключены к шине «режим коммутации», а стробирующие W входы мультиплексоров 2-4 объединены и подключены к S шине «строб». Первый, второй, четвертый-седьмой, десятый-двенадцатый, четырнадцатый, пятнадцатый информационные входы первого мультиплексора (2), нулевой, второй, третий, пятый-восьмой, двенадцатый-пятнадцатый информационные входы второго мультиплексора (3), нулевой, первый, третий, четвертый, шестой-десятый, четырнадцатый, пятнадцатый информационные входы третьего мультиплексора (4) соединены с общей шиной, а информационные входы нулевой, третий, восьмой, девятый, тринадцатый первого мультиплексора (2), информационные входы первый, четвертый, девятый-одиннадцатый второго мультиплексора (3), информационные входы второй, пятый, одиннадцатый-тринадцатый третьего мультиплексора (4) подключены к шине +En, выходы А, В, С мультиплексоров (2-4) являются выходами распределителя, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5, 6, выходы которых соединены с первым и вторым входами элемента 7 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с шиной «штатная работа распределителя», первый, второй входы элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 соединены с выходами (А, В) первого (2) и второго (3) мультиплексоров, первый, второй, входы элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (6) соединены с выходом С третьего мультиплексора (4) и выходом элемента И (8), входы которого подключены к выходу а младшего разряда счетчика (1) и к шине режим коммутации (d).
Распределитель работает следующим образом. Если на шину S-«Строб» подан запрещающий уровень, к примеру S=1, то на выходе устройства устанавливается комбинация А=В=С=0 при любых наборах остальных входных переменных, то есть реализуется режим обесточенной стоянки.
Если при S=0 на шину управления подается разрешающая счет логическая переменная V=1, то на каждый тактовый импульс счетчик 1 увеличивает (при R=0), или уменьшает (при R=1) код своего внутреннего состояния. При комбинации входных переменных V=0, S=0 устанавливается режим стоянки под током, когда зафиксированной комбинации адресных входов мультиплексоров соответствует определенный набор нулей и единиц на их выходах в соответствии с таблицей 1.
При V=1, S=0, d=0 распределитель функционирует в режиме реверсивной трехтактной коммутации, при этом ad=0 и на выходе элемента 7 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ формируется сигнал F=А⊕В⊕С, который в исправном состоянии распределителя принимает значение 1 на наборах АВС (100, 010, 001).
При V=1, S=0, d=1 и отсутствии отказов устройство функционирует в режиме реверсивной шеститактной коммутации, индикатор ошибок F=A⊕C⊕ad принимает значение 1 на наборах А, В, С (100, 110, 010, 011, 001, 101), указывая на штатное (безошибочное) функционирование распределителя.
В таблице 2 приведены значения индикатора ошибок при одиночных отказах типа А≡1 или А≡0. Для режима трехтактной реверсивной коммутации в случае А≡1 функция F=А⊕В⊕С принимает значение «0» на наборах 110, 101, а для А≡0 - 000. Для режима шеститактной реверсивной коммутации F=A⊕B⊕C⊕ad принимает значение «0» на наборах А, В, С 110, 111, 101 для А≡1 и 000, 010, 001 - для А≡0.
Следовательно, введение в состав заявляемого распределителя индикатора отказов, позволяет обнаруживать одиночные отказы трех-шеститактного распределителя импульсов.
Источники информации
1. SU 1432719, Н02Р 8/00. Четырехтактный реверсивный распределитель импульсов для управления шаговым двигателем.
2. SU 1543529, Н02Р 8/00. Распределитель импульсов для управления трехфазным шаговым двигателем.
3. SU 1474822, Н02Р 8/00. Распределитель импульсов для управления четырехфазным шаговым двигателем.
| Таблица 1 | |||||||||||||
| Трех-шеститактный распределитель импульсов | |||||||||||||
| S | V | R | а | b | с | d | A | B | C | А⊕В⊕С | А⊕В⊕C⊕ad | Цикл коммутации | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | Режим трехтактной реверсивной коммутации
|
|
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | ||
| 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | ||
| 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | ||
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | ||
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | ||
| 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 |
|
|
| 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | ||
| 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | ||
| 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | ||
| 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | ||
| 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | ||
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | Режим шеститактной реверсивной ком мутации 
|
|
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | ||
| 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | ||
| 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | ||
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | ||
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | ||
| 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | Режим шеститактной реверсивной коммутации 
|
|
| 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | ||
| 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | ||
| 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | ||
| 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | ||
| 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | ||
| 1 | * | * | * | * | * | * | 0 | 0 | 0 | Режим обесточенной стоянки (* - безразличное состояние) | |||
| 0 | 0 | * | ai | bi | ci | Ai | Bi | Ci | Режим стоянки под током (ai, bi, сi, Ai, Вi, Ci - зафиксированные коды в момент переключения V) |
| Таблица 2 | |||||||||||
| Трех-шеститактный распределитель импульсов | |||||||||||
| S | V | R | a | b | с | d | A | B | C | ad | A⊕B⊕C⊕ad |
| Режим трехтактной коммутации (отказ А≡1) | |||||||||||
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| Режим трехтактной коммутации (реверс, отказ А≡0) | |||||||||||
| 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| Режим шеститактной коммутации (отказ A≡1) | |||||||||||
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| Режим шеститактной коммутации (реверс, отказ А≡0) | |||||||||||
| 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
Трех-шеститактный распределитель импульсов, содержащий реверсивный двоичный счетчик, тактовый вход которого соединен с шиной тактовых импульсов, вход разрешения счета - с шиной управления, а вход задания направления счета - с шиной реверса, первый, второй, третий мультиплексоры, стробирующие входы которых объединены и подключены к шине стробирования, разрядные выходы счетчика а, b, с соединены с одноименными адресными входами мультиплексоров, отличающееся тем, что в него введены первый, второй и третий элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент И, выход которого подключен ко второму входу второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый, второй входы элемента И соединены с младшим разрядом а реверсивного счетчика и шиной режим коммутации, а сама шина соединена с адресными входами d мультиплексоров, первый, второй входы первого и первый вход второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с выходами первого, второго и третьего мультиплексоров, при этом первый, второй, четвертый-седьмой, десятый-двенадцатый, четырнадцатый, пятнадцатый информационные входы первого мультиплексора, нулевой, второй, третий, пятый-восьмой, двенадцатый-пятнадцатый информационные входы второго мультиплексора, нулевой, первый, третий, четвертый, шестой-десятый, четырнадцатый, пятнадцатый информационные входы третьего мультиплексора объединены и подключены к общей шине, а нулевой, третий, восьмой, девятый, тринадцатый информационные входы первого мультиплексора, первый, четвертый, девятый-одиннадцатый информационные входы второго мультиплексора, второй, пятый, одиннадцатый-тринадцатый информационные входы третьего мультиплексора объединены и подключены к шине (+Еn) питания, выход третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с шиной «штатная работа устройства управления», а выходы А, В, С первого, второго и третьего мультиплексоров являются выходами трех-шеститактного распределителя импульсов.
