Двухрежимный распределитель импульсов для управления трехфазным шаговым двигателем

(5 П Н 8 00 ИЗОБРЕТЕ ПИСАНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВ(56) 1, Авторское свидетельство СССРпо заявке В 2938447/24-07,кл, Н 02 Р 8/00, 1980,2. Арутюняи В. Ш., Манукян М. М.Синтез оптимальных схем многопрограммных коммутаторно-распределительныхустройств. В сб.г Вычислительныесредства в технике и системах связи,под ред. Нашкеева С, Д., вып. 4,(54)(57) ДВУХРЕЖИМНЫЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬИМПУЛЬСОВ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫМШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ,.содержащий в каждом из трех разрядов элемент 2-2 ИИЛИ-НЕ и О-триггер, подключенныйтактовым входом к тактирующей шине,а информационным и установочным входами связанный с шинами управлениярежимом работы, от л и ч а ю щ и й 801019571 А с я тем, что, с целью повышения надежности и упрощения управления, в первые два разряда введено по одному дополнительному элементу 2-2 ИИЛИ-НЕ, а в третий - два аналогичных :элемента, причем входы установки и единицу и нуль триггеров каждого разряда подключены соответственно к выходам .основного и дополнительного элементов 2-2 И-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 инфор-мационный вход триггера третьего раз- Цф ряда подключен к выходу второго дополнительного элемента 2 .2 И-ИЛИ-НЕ этого же разряда, соединенного первыми входами с инверсными выходами триггеров смежных разрядов, а втррымн входамис пятой и шестой шинами управления.Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в дискретных системах автоматизированного электропривода с шаговым двигателем.Известен трехканальный двухрежимный распределитель импульсов для уп равления шаговым двигателем, содержащий в каждом канале О-триггер и логический элемент 2-2 И-ИЛИ-НЕ. Он снабжен также четырьмя логическими элементами 4 И-НЕ, двумя инверторами и шиной режима коммутации, обеспечивающими обнаружение и коррекцию ложных и избыточных логических состояний триггеров 13.Недостатками этого распределителя являются невысокая структурная надежность и большое время выхода из нерабочих состояний, Последнее обусловлено тем, что независимо от заданного режима работы данного распределителя 0 на обнаружение и исправление случайно возникших нерабочих комбинаций тратися, в худшем случае, три такта.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является двухрежимный реверсивный распределитель импульсов для управления трехфазным шаговым двигателем, содержащий в каждом разряде из трех О-триггер с тактовым, информационным и установочным входами и подключенный к его информационному входу логический элемент 2-2 И-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 возникновения отказов, а также сяожность управ- " ления, обусловленная необходимостью ручной установки исходных состояний триггеров.Цель изобретения - повышение на дежности и упрощение управления.Поставленная цель достигается тем, что в распределитель, содержащий в каждом из трех разрядов элемент 2-2 И-ИЛИ-НЕ и О-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 2-2 И-ИЛИ-НЕ, а в третий разряд - два аналогичных элемента, причем входы установки в единицу и нуль триггеров каждого разряда подключены соответственно к выходам основного й дополнительного 60 элементов 2-2 И-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 треть" его разряда подключен к выходу второго дополнительного элемента 2-2 И-ИЛИНЕ этого же разряда, соединенного первыми входами с инверсными выходами триггеров смежных разрядов, а вто" рыми входами - с 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 О-триггеров 1-3, тактовые входы которых подключены к общей тактирующей шине Т, первых логических элементов 2-2 И-ИЛИ-НЕ 4, подключенных выходами к единичным установочным входам триггеров 1-3, вторых логических элементов 2-2 И-ИЛИ-НЕ 5, подключенных выходами к нулевым установочным входам триггеров 1-3, и третьего логического элемента 2-2 И-ИЛИ-НЕ б, соединенного выходом с информационным входом 04-триггера 3. Первые входы элементов 2-2 И-ИЛИ-НЕ 4 каждого разряда подключены к нулевым выходам триггеров смежных разрядов, а вторые входы -кшинам управления У 1 и У 2. Первые входы элементов 22 И-ИЛИ-НЕ 5 каждого разряда подключены к единичным выходам триггеров смежных разрядов, а вторые входы - к шинам управления УЗ и У 4. Первые входы элемента 2-2 И-ИЛИ-НЕ б подключены к нулевым входам триггеров смежных разрядов, а вторые входы - к двум шинам управления У 5 и Уб.Устройство работает следующим образом.Перед созданием каждого из двух возможных симметричных режимов переключения фаз двигателя к управляющим шинам У 1-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 У 1 У 2 УЗ У 4 У 5 Уб 100-010-0011100-001-010110-011-101-110-101-011 При 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 п=1 и .на фВых.1" присутствует единичный потенциал (т.е. на выходах установлена рабочая кодовая комбинация 100).При этом до подачи тактирующего импуль" са, благодаря межразрядвым обратным . связям между выходамв триггеров 1"3 и входами элементов 2-2 И-ИЛИ-НЕ 4 и 5, а также приложенным к шинам У 1-Уб соответствующим потенциалам, в исходном состоянии на единичных установочных входахвсех триггеров н ва нулевых установочных входах (К) триггеров 1 и 2 устанавливаются единичные потенциалы, а на нулевом установочвом 35 входе (Г) триггера 3 - нулевой потен-. циал. Это обеспечивает возможность переключения триггеров 1 и 2 при поступлении первого тактирующего импуль саи жес:;кие условия для поддерживанияГ. 40 в первом такте триггера 3 в нулевомлогическом состоянии. Одновременно, с этим в исходном состоянии наинФормационном О-входе триггера 1 устанавливается нулевой потенциал, а на аналогичных входах триггеров 2 и 3- единичные потенциалы.Благодаря этому при поступлении первого тактирующего импульса на шиву Т триггеры 1 к 2 изменяют на обратные свои исходныелогические состояния к на выходах распределителя устанавливается новая логическая кодовая комбинация 010 (таблнца).После переключения триггеров 1 и 2 на единичных установочных входах 55 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 аулку для переключения во втором такте триггеров 2 к 3 и условия для поддержания триггера 1 в нулевом состоянии. На инФормационвьос же 0-входах триггеров 1 и 3 устанавливаются Коды управления11111 0 1 0 1 0 О О г . О 1 0 0 0 1 0 1 0 00 1 1единичные потенциалы, а ва аналогичном входе триггера 2 - нулевой потенциалВ результате этого прк 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 распределктеля импульсов ПВых.1" - фВых,Зф в такт поступления импульсов на шиву Т Формируются кодовые комбинации прямого порядка чередования: 100-010- 001-(первая строка таблицы).Обратный порядок чередованкя 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 У 4 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 шиФнам У 1 и У 5.Всяк 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 1и 3 и условия для сохранения исходного состояния триггера 2 после воздействия первого тактирующего импульса. Одновременно с этим в исход-.ном состоянии устройства на инФормационных 9-входах триггеров 1 к 2устанавливаются нулевые потенциалы,а ва аналогичном входе триггера 3 единичный потенцкал.Благодаря этому при поступлениипервого тактирующего импульса на шину Т триггеры 1 и 3 изменяют на обратные свои исходные .логическиесостояния и на выходах распределителя устанавливается новая логическая кодовая комбинация 011.После переключения триггеров 1и 3 на нулевых установочных входахвсех триггеров н на единичных уста,новочных входах триггеров 1 и 2 присутствуют единичные потенциалы,а на единичном установочном входетриггера 3. - нулевой потенциал. Этосоздает условие для изменения состоЯний тОлькО для триггеров 1 и 215На информационных 0-входах триггеров 2 и 3 присутствуют нулевые потенциалы, а на аналогичном входетриггера 1 - единичный потенциал,В результате при поступлении второго тактирующего импульса триггеры1 и 2 изменяют свои логические состояния и на выходах распределителяустанавливается кодовая комбинация101.Аналогично описанным первым двумтактам работы распределителя в третьем такте режима с п=2 переключаютсятриггеры 2 и 3 и на выходах устройства вновь устанавливается исходнаякодовая комбинация.Функционирование устройства приобратном порядке чередования кодовв режиме с п 2 (четвертая строкатаблицы) происходнт аналОгкчно описанному прямому порядку, с той лишь 35разницей, что .единичные потенциалыприсутствуют на шинах У 2 и Уб, а триггеры потактно переключаются в обратном порядке (110-101"011- ).Однако после включения питания, 40или же под воздействием помех и наводок на выходах распределителя, кроме рабочих, могут возникнуть так жвнерабочие кодозые комбинации. Так,например, в режиме с и 1 могут возникнуть следующие ложные и избыточные кодовые комбинации: 110, 011,101, 000, 111, а при режиме с и 2кодовые комбийации 100, 010, 001,000, 111,Автоматическое исключение избыточ ных и ложных состояний осуществляется,следующим Образом.Предположим, что при заданномпрямом порядке переключения в режиме.п 1 после включения питания нли под 55воздействием помехи на выходах распределителя. устанавливается ложнаякодовая комбинация 101, при этом,благодаря мвжразрядным логическимобратным связям, на нулевых устаиовочных входах триггеров 2 н 3 возникают нулевые цотенциали, а на всехостальных установочных входах триггеров - единичные потенциалы.:, Благодаря этому за короткий промежуток 65 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 110 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 р 110 -100; 011 -ф.Аналогично этому при прямом порядке переключения заданного режима с п=2 переходы от случайных ложных исходных состояний триггеров к рабочим состояниям происходят соответственно в последовательностях: 001 - 101 р 100 в . 110; О 10 - 011; а при обратном порядке - 001 - 011;100 -ф 0103Максимальное время зыхода,триггеров из указанных ложных состояйий составляет всего лишь Т= Зйз., где с 1, " 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 позволяют 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 Зевс 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 ТГ000 - ф 110 - ф 100 при и =(обратный порядок) Ш - ф 001. в "-э 101 при и = 2 (прямой порядок),111 -001 в011 при и = 2 (обратный порядок) О-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 нормальному функционированию,Коррекция избыточных кодовых комбинаций при других Режимах работы происходит аналогично описанной в следующих последовательностях0. В этих четырех случаях возникно-. вения избыточных кодов максимальное время коррекции составляет 2= т + 15 + ЗФ с , 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 задав прямой порядок переключения режима с о= и триггеры после включения питания . или же под воздействием помехи ус. тановлены в состояние , то благо даря межразрядным обратным связям на единичных установочных входах всех триггеров возникают единичные потенциалы, а на нулевых установочных входах - нулевые потенциалы. 30В результате этого через задерж- ку Г= Зйз,все триггеры переходят в нулевые логические состояния, при которых на обоих установочных входахвсех триггеров и на информационных 35111 в "а 000 в 1 в "1 100 пр и и 1 (обратный порядок) Гф 3. Т фф000 - ф 111 - ф 001 -1 Ф 101 при и 2 (прямой порядок)Составитель Э. ГорникРедактор О. Бугир Техред С.Мигунова Корректор О. Билак Заказ 3722/50 Тираж 687 Нодписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5филиал ППП фпатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Т000 -111 в -в 001 в 0 при и = 2 (обратный порядок),И э описанного следует, что про 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- Е фГ щ ЗФ + Т + 3Т Зе Т + бс наций (000 или 111) очень малы, тоПоскольку разброс параметров мик О максимальное время кмя коррекции практиросхем, вероятность одновременной чески составит= Т + 3 йу р