ТРЕХ-ШЕСТИТАКТНЫЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ
THREE-SIX STROKE PULSE DISTRIBUTOR

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.
n
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 (+Е) 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 <img file="00000001.tif" he="10" wi="32" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000002.tif" he="32" wi="25" img-content="undefined" img-format="tif" />
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
<img file="00000003.tif" he="10" wi="32" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000004.tif" he="30" wi="24" img-content="undefined" img-format="tif" />
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 <img file="00000005.tif" he="10" wi="42" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000006.tif" he="39" wi="30" img-content="undefined" img-format="tif" />
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 <img file="00000007.tif" he="10" wi="42" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000008.tif" he="41" wi="25" img-content="undefined" img-format="tif" />
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
*
a<sub>i</sub>
b<sub>i</sub>
c<sub>i</sub>
A<sub>i</sub>
B<sub>i</sub>
C<sub>i</sub>
Режим стоянки под током (a<sub>i</sub>, b<sub>i</sub>, с<sub>i</sub>, A<sub>i</sub>, В<sub>i</sub>, C<sub>i</sub> - 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