Устройство для управления шаговымдВигАТЕлЕМ Советский патент 1981 года по МПК G05B19/40 

вой вход которого через конденсатор соединен с шиной корпуса и через резистор с шиной питания, а счетный вход - с выходом третьего элемента И-НЕ, и блок усилителей мощности, к выходам которого подключены соответствующие фазные обмотки, а к входам - выходы второго, третьего, четвертого и пятого элементов НЕ.

Недостатком устройства является сложность и, следовательно, малая надёжность, так как пересчетная часть выполнена в виде реверсивного счетчика, для реализации которого требуется большое количество дискретных элементов.

Целью изобретения является упрош,ение устройства.

Эта цель достигается тем, что в предложенное устройство введены первый элемент 2И-ИЛИ-НЕ и последовательно соединенные второй элемент 2И-ИЛИ-НЕ и Dt-триггер, первый и второй выходы которого соединены соответственно с входами третьего и пятого элементов НЕ и с первыми входами элемента 2И-ИЛИ-НЕ, вторые входы которого подключены к соответствующим выходам счетного триггера, а выход - к.входу второго элемента НЕ, вход и выход которого соединены с первыми входами второго элемента 2И-ИЛИ-НЕ, вторые входы которого подключены к входу и выходу первого элемента НЕ, нулевой вход Dt-триггера соединен нулевым входом счетного триггера, а тактовый вход - с выходом третьего элемента И-НЕ, причем выход второго элемента НЕ соединен с входом четвертого элемента НЕ.

Принципиальная схема устройства приведена на фиг . 1, а временная диаграмма его работы - на фиг. 2.

Устройство содержит счетный триггер 1, D-триггер 2, первый 3, второй 4, третий 5 элементы И-НЕ, первый 6, второй 7, третий 8, четвертый 9 и пятый 10 элементы НЕ, первый 11 и второй 12 элементы 2И-ИЛИ- НЕ, резисторы 13, 14, 15, конденсатор 16, переключатели 17 и 18, разрешающий вход 19, управляющий вход 20, знаковый вход 21, блок усилителей мощности 22 и фазные обмотки 23.

Устройство работает следующим образом.

В первоначальный момент времени Т1 напряжение питания на схему не подается. В это время на выходах и входах всех элементов схемы присутствует потенциал, равный потенциалу «О, т. е. потенциал корпуса. Потенциал «О также и на конденсаторе 16, который подсоединен к входам триггеров 1 и 2.

При включении напряжения питания потенциал на выводе конденсатора начинает повышаться и через некоторое время (момент Т2) достигает потенциала «1. Время от Т1 до Т2 достаточно для установки триггеров 1 и 2 в первоначальное состояние «О. На нулевых выходах триггеров 1 и 2 будут высокие потенциалы, которые пocтyг aют на входы элемента 2И-ИЛИ-НЕ 11, и на выходе данного элемента будет низкий потенциал, который вызывает на выходе элемента НЕ 7 высокий потенциал. Высокий потенциал также будет на выходе элемента НЕ 8, так как на входе элемента НЕ 8 - низкий потенциал. Высокие потенциалы на выходах элементов НЕ 7 и 8 открывают транзисторы в блоке усилителей мощности 22 и соответствующие фазные обмотки возбуждаются.

В момент ТЗ на знаковый 21 и разрешающий 19 входы приходит высокий потенциал. Высокий потенциал вызывает на выходе элемента НЕ 6 в момент Т4 низкий потенциал. В момент Т4 на управляющий вход 20 приходит первый положительный импульс, который вызывает на выходе элемента И-НЕ 3 в момент Т5 низкий потенциал и на выходе элемента И-НЕ 5 в момент Т6 высокий потенциал. Высокий потенциал на выходе элемента И-НЕ 5 вызывает срабатывание в момент Т7 счетного триггера 1, на единичном выходе которого появляется высокий потенциал, а на нулевом выходе - низкий. Разные состояния триггеров 1 и 2 вызывают на выходе элемента 2И-ИЛИ- НЕ 11 в момент Т8 появление высокого потенциала, который вызывает в момент Т9 на выходе элемента НЕ 7 низкий потенциал, а последний вызывает в момент Т10 на выходе элемента 2И-ИЛИ-НЕ 12 высокий потенциал. Следующий положительный импульс в момент Т14 на выходе элемента И-НЕ-5 установку счетного триггера 1 в «О, а триггера 2 в «1. При этом потенциалы на выходах элементов 11, 7 и 12 не изменятся. В момент Т22 на выходе элемента И-НЕ 5 появляется третий положительный импульс, который устанавливает триггер 1 в состояние «1. Одинаковое состояние триггеров 1 и 2 вызывает низкий потенциал на выходе элемента 2И-ИЛИ- НЕ И, который, в свою очередь, в момент Т25 вызывает на выходе элемента НЕ 7 высокий потенциал, а тот, в свою очередь, в момент Т26 вызывает на выходе элемента 2И-ИЛИ-НЕ 12 низкий потенциал.

В момент Т 30 на выходе элемента И- НЕ 5 появляется четвертый положительный импульс, который устанавливает в момент Т31 триггеры 1 и 2 в состояние «О. Потенциалы на выходах элементов И, 7 и 12 не изменятся.

В момент Т 38 на выходе элемента И- НЕ 5 появляется пятый положительный импульс, который устанавливает триггер 1 в состояние «1. Различное состояние триггеров I и 2 вызывает появление в момент Т40 на выходе элемента НЕ 11 высокого потенциала, который вызывает появление в

момент Т41 низкого потенциала на выходе элемента НЕ 7, а тот,в свою очередь, вызывает появление в момент Т42 высокого потен циала на выходе элемента НЕ 12.

В момент Т42 на вход устройства при ходит низкий потенциал, указствающий на то, что вращение двигателя бу/,ет происходить в дальнейшем в обратную сторону.

Низкий потенциал на зна.. чодс 21 вызывает в момент Т43 высокий пот нциал на выходе элемента НЕ 6, который вызывает в момент Т45 низкий потенциа.:. на чыходе элемента 2И-ИЛИ-НЕ 12.

В момент Т47 на выходе элемента И -НЕ 5 появляется шестой положительный импульс, который устанавливает триггер 1 в состояние «О. Одинаковые ну,;1евые состоя-. ния триггеров I и 2 вызывают появление в момент Т49 на выходе элемента И-НЕ 1 низкого потенциала, который вызывает в момент Т50 появление на выходе элемента НЕ 7 высокого потенциала, а тот в свою очередь в момент Т 51 вызывает появление на выходе элемента 2И-ИЛИ-НЕ 12 появление высокого потенциала.

Седьмой положительный импульс на выходе элемента И-Н 5 устанавливает триггеры 1 и 2 в состояние «1, что при этом потенциал на выходах элементов 11, 7 и 12 не изменится.

Восьмой положительный импульс, который появляется на выходе элемента И-НЕ 5 в момент Т63 устанавливает триггер 1 в состояние «О, что в свою очередь вызывает появление на выходе элемента НЕ 11 в момент Т65 высокого потенциала, а на выходах элементов 7 и 12 в момент Т66 низкого потенциала.

Девятый импульс появляется на выходе элемента И-НЕ 5 в момент Т71 и устанавливает триггер 1 в состояние «, а триггер 2 в состояние «О. Потенциалы на выходах элементов 7, 12 и 11 не изменятся.

Аналогично устройство работает при прохождении на вход 20 дальнейших положительных импульсов.

Потенциалы на выходах элементов НЕ 8, 9 и 10 повторяют с инверсией потенциалы на выходах соответственно единичного выхода триггера 2, выходы элемента НЕ и нулевого выхода триггера 2.

Внизу на временной диаграмме фиг. 2 цифрами I-JV обозначены номера комбинаций возбуждения обмоток шагового двигателя, которые получаются при управлении принятыми на временной диаграмме импульсами(на временной диаграмме задержка срабатывания элементов схемы выбрана очень большой, соизмеримой с периодом импульсов).

Таким образом, благодаря введению в схему Dt-триггера и двух элементов 2И- ИЛИ-НЕ и определенному соединению элементов схемы удалось значительно упростить устройство. В предлагаемом устройстве

используется всего десять логических элементов, два трипера, семь резисторов, четыре транзистора, четыре диода и один конденсатор.

Тй сим образом, число логических эле..leHTOB уменьшилось на 60%, число триггеров -- на 33%, число резисторов - на 30%, а чис;;о конденсаторов - на 50%. Обш,ее упрош,енне схемы предложенного устройства не менее 40%.

Формула изобретения

Устройство для управления шаговым двигателем, содержащее первый и второй элеS менты И-НЕ, выходы которых подключены к соответствующим входам третьего элемента И-НЕ, первые входы - через соответствующие переключатели к шине нулевого потенциала и через резисторы к источнику напряжения, вторые входы - к управляющему входу устройства, третьи входы - к разрешающему входу устройства, а четвертые входы первого и второго элементов И-НЕ подключены соответственно к входу и выходу первого элемента НЕ, вход

5 которого соединен с знаковым входом устройства, а также счетный триггер, нулевой вход которого через конденсатор соединен с с шиной нулевого потенциала и через резистор с шиной питания, а счетный вход - с выходом третьего элемента И-НЕ, и блок усилителей мощности, к выходам которого подключены соответствующие фазные обмотки, к входам - выходы второго, третьего, .четвертого и пятого элементов НЕ, отличающееся тем, что, с целью упрощения уст, ройства, в него введены первый элемент 2И-ИЛИ-НЕ и последовательно соединенные второй элемент 2И-ИЛИ-НЕ и Dtтриггер, первый и второй выходы которого соединены соответственно с входами третьего и пятого элементов НЕ и к первым входам

0 элемента 2И-ИЛИ-НЕ, вторые входы которого подключены к соответствующим выходам счетного триггера, а выход - к входу второго элемента НЕ, вход и выход которого соединены с первыми входами второго эле, мента 2И-ИЛИ-НЕ, вторые входы которого подключены к входу и выходу первого элемента НЕ, нулевой вход и1-триггера соединен с обнуляющим входом счетного триггера, а тактовый вход - с выходом третьего элемента И-НЕ, причем выход второго элемента НЕ соединен с входом четвертого элемента НЕ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 424119, кл. G 05 В 19/40, 1972.

2. Патент США № 355581, НКИ 318-138, опублик. 1968 (прототип).