Устройство для трехпозиционного управления (его варианты) Советский патент 1985 года по МПК H03K5/01 

2. Устройство для трехпозиционного управления, содержащее первый и второй резисторы, первые выводы которых соединены с первой и второй входными тинами соответственно, а вторые выводы - с третьей входной шиной устройства, формирователь 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 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 имлульсов и с анодом третьего диода, катод которого, соединен с анодом четвертого диода и с катодом первого диода, анод которого

соединен с общей шиной формирователя импульсов и с анодом второго диода, катод которого соединен с анодом пятого , катоды четвертого и пятого диодов соединены с эмиттером транзистора, база которого соединена с катодом стабилитрона, анод которог 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 личающееся 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 диода, катод которого соединен с катодом второго диода.

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.

Изобретение относится к автоматике и импульсной технике, а именно к устройствам, предназначенным для приема и обработки трехпозиционного логического сигнала, выдаваемого так 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 - повьшение 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.

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. Эмиттер и база транзистора 13 соединены между собой через третий резистор 6. Коллектор транзистора 13 соединен с шиной 19 , питания формирователя 15, база ь

через стабилитрон 14 с общей шиной 20 формирователя 15 и с первыми

5 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 сое31диненные параллельно второй конденсатор 18 и резистор 9. Вторые одноименные выводы (например, катоды) диодов 10 и 11 соединены с шинами 1и 2 соответственно. 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 диодов 21 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 тор 23 с первым выводом первого конденсатора 17, а вторая входная шина 2соединена либо непосредственно, либо через восьмой резистор 2А с вто рым 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 шестого диода 26, катод которого соединен с катодом второго диода 11 Указанные на чертеже р-п-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 КМОП логических схем, например, из отечественной серии К176 микросхем, любым известным образом так, что при наличии питания на шине 19 он формиру ет на своих выводах логического уро ня и (или) их последовательности, обеспечивающие прямое и обратное действие объекта управления при еди ничном и нулевом логическом уровне соответственно на входе управления, являющимся, таким образом, входом реверса формирователя. Стабилитрон 14 имеет напряжение стабилизации, величина которого нах дится в пределах рабочего напряжения питания формирователя 15 и по абсолютной величине больше максимальног значения напряжения нулевого логиче кого уровня и меньше минимального значения напряжения единичного логи ческого уровня входного трехпозицио 6 ного логического сигнала, поступающего от внешнего источника на шины 1 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 12, меньше напряжения Зенеровского пробоя стабилитрона 14, который при этом закрыт, а возможный небольшой ток утечки создает на резисторе 6 падение напряжения, которое меньше порогового напряжения открывания перехода 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 открыван1 я перехода база эмиттер транзистора 13, так что через базу транзистора 13 идет прямой ток, при этом 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, соответствукидее единичному логическому уровню, в результате чегоформирователь 15 формирует на выходных шинах устройства логические уровни и (или) их последовательности обеспечивающие прямое действие объек та управления, например, прямой ход шагового двигателя. При действии на шине 1 единичного, а на шине 2 нулевого логических уровней падение напряжении 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 опи сано, 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 напряжение на входе управления формирователя 15, устанавливая его близким-к нулю, соответствующим нулевому логическому уровню, в результате чего формирователь 15 формирует на выходных шинах устройства логические уров ни и (или) их последовательности, обеспечивающие обратное действие объ екта управления, например, обратный ход шагового двигателя, 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 опи сано для случая подачи единичного ло гического уровня только на шину 1, что для некоторых возможных областей применения является определенным недостатком первого варианта выполнения устройства. При выборе стабилитрона 14 с напр жением стабилизации, находящимся при мерно в середине диапазона между максимальным напряжением нулевого логического уровня и минимальным напряжением единичного.логического, уровня, принятых для входных шин устройства, напряжение, на шине 19 OC 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 пульсапий 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, еоли его входные сигналы представлены уровнями постоянного (сглаженного) напряжения. Конденсатор 18 и резистор 8 о,бразуют 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 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. 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 еди.яичного логического уровня на шину 1 или на шину 2 вызыва т деиствие объекта управления, противоположное его действию при отрицательных напряжениях входного сигнала, что является дополнительным преимуществом второго варианта. Кроме этого, второй вариант выполнения устройства обладает более высокой помехоустойчивостью к продольным помехам, 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 дисдов 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 от.9УТСТВИИ жестких требований к нему в отношении помехоустойчивости.

При использовании формирователя 15 с вторым входом управления так, что первый и второй входы являются раздельными входами включения прямого и обратного действия формирователя 15, для которых действующим является высокий уровень напряжения (логическая 1), дополнительно введены восьмой резистор 25, который включен между входом управления формиро вателя 15 и коллектором транзистора.

и шестой диод 26, которьй включен аналогично диоду 12 между вторым входом управления формирователя 15 5 и вторым входом диода 11.

При действии на шине 1 нулевого, а на шине 2 единичного логических уровней положительного напряжения так, как описано, формируется единичO ный логический уровень на первом входе управления формирователя 15, а на втором входе управления формиро:вателя 15 имеет место нулевой логический уровень, так как диод 11

5 открыт отрицательным током, идущим 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 формирователя 15, устанавливая его

приблизительно равном 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 втором входах управления формирователя 15 формируются нулевой и единичный логические уровни соответственно,

0 что обеспечивает обратное действие формирователя 15 и объекта управления. В остальном устройство действует аналогично описанному.

Предлагаемое устройство обеспечи-

- вает такое же реверсивное трехпозиционное 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 КМОП логиj ческих микросхемах, а это, в свою

очередь, обеспечивает выполнение предлагаемого устройства с меньшими габаритными размерами и с большей надежностью.

19

16

20

tpUB. 3