Устройство для трехпозиционного управления (его варианты)

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 4 Н 03 К 5/О НИЕ ИЗО ЕНИЯ ЕТЕЛЬСТВУ ОРСКОМУ К второи но, а ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Специальное конструкторскоебюро систем промышленной автоматики Чебоксарского производственногообъединения "Промприбор"(56) Авторское свидетельство СССРУ 525245, кл. Н 03 К 17/00, 1976,Пускатель бесконтактный реверсивный ПБРМ. Техническое описаниеи инструкция по эксплуатации3.647.512 ТО, 1981.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРЕХПОЗИЦИОННОГОУПРАВЛЕНИЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ),(57) 1, Устройство для трехпозиционного управления, содержащее первыйи второй резисторы, первые выводыкоторых соединены с первой ивходными шинами соответственвторые выводы соединены с третьейвходной шиной устройства, формирователь импульсов, выходы которога соединены с выходными шинами устройства, стабилитрон, первый и второй диоды, транзистор, эмиттер и база которого соединены через третий резистор, о т л и ч а ю щ е е с я течто, 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 управленияформирователя импульсов и с анодомтретьего диода, катод которого соединен с первой входной шиной и скатодом первого диода, анод которогосоединен с общей шиной формирователяимпульсов и с анодом второго диода,катод которого соединен с второйвходной шиной, база транзистора .сое"динена с катодом стабилитрона, анодкоторого соединен с общей шиной формирователя, эмиттер транзистора непосредственно или через пятый резис"тор соединен с третьей входной шиной1185586 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, 1 транэистор, 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 которогос 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 устройстваЦель изобретения - повышение надежности.На фиг. 1 изображена принципиаль ная схема устройства для трехпозиционного управления; на фиг, 2 - принципиальная схема устройства, управляемого отрицательными уровнями напряжения; на фиг. 3 - Фрагмент уст ройства, 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,е соединен с общей шиной формирователя импульсов и с анодом второго диода, катод которого соединен с анодомпятого диода, катоды четвертого ипятого диодов соединены с эмиттеромтранэистора, база которого соединенас катодом стабилитрона, анод которогосоединен с общей шиной формирователя импульсов, аноды четвертого ипятого диодов непосредственно иличерез соответствующие шестой и седьмой резисторы соединены с первой ивторой входными шинами устройствасоответственно,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 Формирователя 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 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 - 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 транзистора13 и через диод 12 с вторым выводом диода 10, выводы Формирователя соединены с группой 16 выводных шинустройства. Конденсатор 17 включенмежду вторыми выводами диодов 10 и 11. Эмиттер транзистора 13 соединен сшиной 3 непосредственно или черезрезистор 8, а с шиной 20 - через сое3 11855диненные параллельно второй конденсатор 18 и резистор 9. Вторые одноименные выводы (например, катоды)диодов 10 и 11 соединены с шинами1 и 2 соответственно, 5Кроме того, устройство содержитчетвертый и пятый диоды 21 и 22,седьмой и восьмой резисторы 23 и 24,причем эмиттер транзистора соединенс катодами четвертого и пятого диодов 2 и 22, аноды которых соединены с катодами первого и второго диодов 10 и 11 соответственно, перваявходная шина 1 соединена либо непосредственно, либо через седьмой резистор 23 с первым выводом первого кон"денсатора 17, а вторая входная шина2 соединена либо непосредственно,либо через восьмой резистор 24 с вторым выводом первого конденсатора 17. 0Устройство содержит также резистор 25 и шестой диод 26, причемколлектор транзистора через резистор25 соединен с вторым входом формирователя, который соединен с анодом 25шестого диода 26, катод которогосоединен с катодом второго диода 11Указанные на чертеже р-и-р типтранзистора 13 и полярности включения диодов 10 и 1 и стабилитрона14 соответствуют применению формирователя 15 с положительным рабочимнапряжением питания на шине 19 и слогическими уровнями входного сигнала положительного напряжения, формирователь 15 выполнен преимущественно с использованием КМОП логических схем, например, из отечественной серии К 176 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 обратноедействие объекта управления при единичном и нулевом логическом уровнесоответственно на входе управления,являющимся, таким образом, входомреверса формирователя,Стабилитрон 14 имеет напряжение 50 стабилизации, величина которого нахо- дится в пределах рабочего напряжения питания формирователя 15 и по абсолютной величине больше максимального значения напряжения нулевого логического уровня и меньше минимального значения напряжения единичного логического уровня входного трехпозицион" ного логического сигнала, поступающего от внешнего источника на шиныи 2 и действующего относительно.шины 3 устройства.Устройство работает следующим образом.При действии на шинах 1 и 2 относительно шины 3 нулевых логическихуровней отрицательного напряжениянапряжение, приложенное к стабилитрону 14 в обратном направлении через резисторы 6 и 8 и диоды 11 и 2,меньше напряжения Зенеровского пробоястабилитрона 14, который при этомзакрыт, а возмож ый небольшой токутечки создает на резисторе 6 падение напряжения, которое меньше порогового напряжения открывания перехоОда база - эмиттер транзистора 13, который поэтому закрыт, вследствиечего. напряжение на шине 19, следовательно, на входе управления формирователя 15 относительно его общейшины 20 равно нулю, и на выходныхшинах 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 общейшине 20 формирователя 15 и к анодустабилитрона 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 нарезисторе 6, создаваемое током стабилитрона 14 превьппает пороговое напряжение открывания перехода баэа -эмиттер транзистора 13, так что черезбазу транзистора 13 идет прямой ток,при эгом транзистор 13 открыт,вследствие чего на шину 19 поступает напряжение, приблизительно равноенапряжению стабилизации стабилитрона 14, а на катоды диодов 1 О и 12 сшины 3 через резистор 4 поступаетположительное напряжение, которое заведомо превышает напряжение на шине 19, Диод 12 закрыт, а на вход управления формирователя 15 импульсовс шины 19 через резистор 7 поступаетнапряжение, соответствующее единичному логическому уровню, в результатечего формирователь 15 формирует на55 выходных шинах устройства логическиеуровни и (или) их последовательности,обеспечивающие прямое действие объекта управления, например, прямой ходшагового двигателя.При действии на шине 1 единичного, а на шине 2 нулевого логическихуровней падение напряжени,. на резисторе 4 приложено минусом через диод 1 О10 к общей шине 20 формирователя 15и аноду стабилитрона 14,плюсом -через резисторы 6 и 8 к катоду стабилитрона 14, при этом так же, как описано, создается рабочее напряжение 15на шине 19 формирователя 15, однаконапряжение на шине 1 относительношины 20 формирователя 15 близко кнулю, так как открыт диод 10, вследствие чего диод 12 блокирует напряжение на входе управления Формирователя 15, устанавливая его близким кнулю, соответствующим нулевому логическому уровню, в результате чегоформирователь 15 формирует на выходных шинах устройства логические уров-ни и (или) их последовательности,обеспечивающие обратное действие объекта управления, например, обратныйход шагового двигателя, 30При действии единичных логическихуровней одновременно на шинах 1 и 2,что может быть при выходе из строявнешнего источника трехпозиционногосигнала или при замыкании в линияхсвязи, устройство действует, как описано для случая подачи единичного логического уровня только на шину 1,что для некоторых возможных областей применения является определенным 4 Онедостатком первого варианта выполнения устройства,При выборе стабилитрона 14 с напряжением стабилизации, находящимся примерно в середине диапазона между 4максимальным напряжением нулевогологического уровня и минимальным напряжением единичного, логическогоуровня, принятых для входных шинустройства, напряжение на шине 19 ос-отается в диапазоне рабочих значенийдля Формирователя 15 при колебанияхнапряжений единичного логическогоуровня на шинах 1 и 2 в достаточношироких 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 17. Конденсатор 17 может быть исключен из устройства, если его входные сигналы представлены уровнями постоянного (сглаженного) напряжения.Конденсатор 18 и резистор 8 образуют фильтр нижних ч 4 стот, 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 17, 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 14 и значительного коэфФициента усиления по току, свойственного транзистору 13, что обеспечивает возможность использования в Формирователе 15 КМОП интегральных логических микросхем, требующих крутых Фронтов входных сигналов.1 Устройство на фиг, 2 в отличие от устройства 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 дейстс шины 3 через резисторы 5 или через резисторы 5 и 24 на шину 20, при этом диод 26 блокирует напряжение на втором входе управления фор 20 мирователя 15, устанавливая его 25 30 35 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 напряжения45 (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 помехамУ 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 отЧутствии 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 1открыт отрицательным током, идущим приблизительно равнМм нулю, что обеспечивает прямое действие формирователя 5 и объекта управления, При действии на шине 1 нулевого, а на шине 2 единичного логических уровней аналогичным образом на первом и втором входах управления формирователя 15 формируются нулевой и единичный логические уровни соответственно, что обеспечивает обратное действие формирователя 15 и объекта управления. В остальном устройство пействует 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 своюочередь, обеспечивает выполнение пред" лагаемого устройства с меньшими габаритными раэмераии и с большей на1185586 Составитель В. Мясниковча Техред Л,Микен Корректор С. Шекмар тор Е дписноеССР илиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 6437/58 Тира ВНИИПИ Госуда по делам из 113035, Москва, 871ственного комитетбретений и открытЖ, Раушская на