CN103941188B - 一种基于cd4017的同步失步检测电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了提供一种基于CD4017的同步失步检测电路，包括有用于检测n(n＞1的自然数)个相关传动部件运动同步性的n个脉冲传感器，用于并行接收该n路脉冲信号的n个CD4017脉冲处理电路、用于检测该n路脉冲信号同步并在同步时触发CD4017脉冲处理电路复位的同步触发复位电路、用于在n个CD4017脉冲处理电路复位时输出同步信号的同步信号输出与门、以及用于检测n路脉冲信号失步并在失步时输出失步信号的失步信号输出或门。本案可用于电机、齿轮、传动轴等相关传动部件的多路多倍速同步失步检测，具有较强的多路扩展性。
Description
[技术领域]
本发明涉及传动装置的同步状态检测与失步保护领域，特别涉及一种基于CD4017的同步失步检测电路。
[背景技术]
机械化的发展造就大量传动装置的应用，如电机、齿轮、传动轴、传送带等，一个完整的机械动力应用中，这些传动装置也就具有一定的相对同步性，而在这些传动过程中不可避免的因为各种原因(如断电、磨损、断裂等)造成一些失步故障，往往这些机械性的强力故障易造成灾难性的后果，轻则造成生产的中断或工艺的混乱，重则造成设备损毁和其它严重事故，对各项生产都会有极大损失.
目前，国内外对失步保护装置有以下几种：
1、电机失步保护，主要有针对性的对各种电机做出针对性的检测保护，如电流、转角、频率等.此类方法只针对电机本身是否工作正常，无法检测整个传动机构是否失步；
2、对整个传动机构的某一点(常取终点)检测，与预设状态比较，以此为保护基准.此类方法应用复杂、局限性大、准确性与时效性都无法精确保证高速传动的失步保护。
因此，有必要解决如上问题。
[发明内容]
本发明克服了上述技术的不足，提供了一种基于CD4017的同步失步检测电路，可用于电机、齿轮、传动轴等相关传动部件的多路多倍速同步失步检测，具有较强的多路扩展性。
为实现上述目的，本发明采用了下列技术方案：
一种基于CD4017的同步失步检测电路，包括有用于检测n个相关传动部件运动同步性的n个脉冲传感器1，n为大于1的自然数，用于并行接收该n个脉冲传感器1共n路脉冲信号的n个CD4017脉冲处理电路2、用于检测该n路脉冲信号同步并在同步时触发CD4017脉冲处理电路2复位的同步触发复位电路3、用于在n个CD4017脉冲处理电路2复位时输出同步信号的同步信号输出与门4、以及用于检测n路脉冲信号失步并在失步时输出失步信号的失步信号输出或门5；
其中，每个CD4017脉冲处理电路2包括CD4017芯片21和步差选择开关组22，所述CD4017芯片21的CLK脉冲输入端与脉冲传感器1脉冲输出端连接，CD4017芯片21的Q0脉冲输出端与同步信号输出与门4输入端连接，同步信号输出与门4输出端作为检测电路的同步信号输出端；
每个步差选择开关组22包括有输入端与CD4017芯片21的Q(t)脉冲输出端连接的第一开关K1、输入端与Q(t+1)脉冲输出端连接的第二开关K2、以及输入端与Q(t+2)脉冲输出端连接的第三开关K3，t为小于或等于7的自然数；
所述同步触发复位电路3包括有n个并行的逻辑或门31、以及1个复位与门32，所述第一开关K1输出端、第二开关K2输出端分别与逻辑或门31输入端连接，n个逻辑或门31的输出端分别与复位与门32输入端连接，所述复位与门32输出端与n个CD4017芯片21的MR复位信号输入端连接；
所述第三开关K3输出端与失步信号输出或门5输入端连接，失步信号输出或门5的输出端作为检测电路的失步信号输出端。
所述同步触发复位电路3上复位与门32输出端与每个CD4017芯片21上MR复位信号输入端之间分别设有用于抗干扰的正向二极管。
所述同步信号输出与门4输出端连接有同步信号处理单元6。
所述失步信号输出或门5输出端连接有失步信号处理单元7。
作为优化实施例1，所述n＝2，所述同步触发复位电路3上逻辑或门31为二输入或门，所述复位与门32为二输入与门，所述同步信号输出与门4为二输入与门，所述失步信号输出或门5为二输入或门。
作为优化实施例2，所述n＝3，所述同步触发复位电路3上逻辑或门31为三输入或门，所述复位与门32为三输入与门，所述同步信号输出与门4为三输入与门，所述失步信号输出或门5为三输入或门。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、用于步差选择的第一开关K1与CD4017芯片的Q(t)脉冲输出端连接，当各路输入脉冲信号频率不相同时，通过第一开关K1进行步差选择，使各CD4017芯片通过Q(t)脉冲输出端向外输出脉冲的时刻相同或相近，以便于后序同步触发复位电路、失步信号输出或门对脉冲信号进行判定；
2、在第一开关K1与CD4017芯片的Q(t)脉冲输出端连接的情况下，都有第二开关K2与CD4017芯片的Q(t+1)脉冲输出端连接，第一开关K1输出端、第二开关K2输出端都与逻辑或门输入端连接，可避免相关传动部件运动同步而由于脉冲传感器起始输入脉冲时刻不一样而不能触发同步触发复位电路的发生；
3、第三开关K3输入端与CD4017芯片的Q(t+2)脉冲输出端，在同步触发复位电路没能触发的情况下才触发失步信号输出或门，避免误触发而输出失步信号的发生；
4、同步触发复位电路上复位与门输出端与每个CD4017芯片上MR复位信号输入端之间都设有正向二极管，抗干扰。
[附图说明]
图1是本发明实施例1电路图；
图2是实施例1的脉冲传感器示意图；
图3是本发明实施例2电路图；
图4是实施例2的脉冲传感器示意图；
其中，CD4017芯片引脚功能符号如下，第14脚CLK为脉冲输入端、第13脚E为禁止端、第15脚MR为复位清除端；Q0～Q9为脉冲输出端。
[具体实施方式]
以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
实施例1：
如图1所示，一种基于CD4017的同步失步检测电路，包括有用于检测相关传动部件Ⅰ和相关传动部件Ⅱ运动同步性的2个脉冲传感器1，用于并行接收该2个脉冲传感器1共2路脉冲信号的2个CD4017脉冲处理电路2、用于检测该2路脉冲信号同步并在同步时触发CD4017脉冲处理电路2复位的同步触发复位电路3、用于在2个CD4017脉冲处理电路2复位时输出同步信号的同步信号输出与门4、以及用于检测n路脉冲信号失步并在失步时输出失步信号的失步信号输出或门5；
其中，每个CD4017脉冲处理电路2包括CD4017芯片21和步差选择开关组22，所述CD4017芯片21的CLK脉冲输入端与脉冲传感器1脉冲输出端连接，CD4017芯片21的Q0脉冲输出端与同步信号输出与门4输入端连接，同步信号输出与门4输出端作为检测电路的同步信号输出端；
每个步差选择开关组22包括有输入端与CD4017芯片21的Q(t)脉冲输出端连接的第一开关K1、输入端与Q(t+1)脉冲输出端连接的第二开关K2、以及输入端与Q(t+2)脉冲输出端连接的第三开关K3，t为小于或等于7的自然数；
如图2所示，采用霍尔传感器作为脉冲传感器1，图中A为相关传动部件Ⅰ，B为相关传动部件Ⅱ，小黑色圆为感测位置点，当第一路的脉冲传感器1输出脉冲频率为3Hz和第二路的脉冲传感器1输出脉冲频率为5Hz时，调节步差选择开关组22，使第一路的第一开关K1与CD4017芯片21的Q(3)脉冲输出端连接和使第二路上的第一开关K1与CD4017芯片21的Q(5)脉冲输出端连接，如此，当第一路的第3个脉冲输入到该CD4017芯片21时，其Q(3)脉冲输出端才输出一个高电平，当第二路的第5个脉冲输入到CD4017芯片21时，其Q(5)脉冲输出端才输出一个高电平，然后通过同步触发复位电路3就能判定两路信号是否同步。
所述同步触发复位电路3包括有2个并行的逻辑或门31、以及1个复位与门32，所述第一开关K1输出端、第二开关K2输出端分别与逻辑或门31输入端连接，2个逻辑或门31的输出端分别与复位与门32输入端连接，所述复位与门32输出端与2个CD4017芯片21的MR复位信号输入端连接；
所述第三开关K3输出端与失步信号输出或门5输入端连接，失步信号输出或门5的输出端作为检测电路的失步信号输出端。
所述同步触发复位电路3上复位与门32输出端与每个CD4017芯片21上MR复位信号输入端之间分别设有用于抗干扰的正向二极管。
所述同步信号输出与门4输出端连接有同步信号处理单元6。
所述失步信号输出或门5输出端连接有失步信号处理单元7。
实施例2：
如图3所示，一种基于CD4017的同步失步检测电路，包括有用于检测3个相关传动部件运动同步性的3个脉冲传感器1，用于并行接收该3个脉冲传感器1共3路脉冲信号的3个CD4017脉冲处理电路2、用于检测该3路脉冲信号同步并在同步时触发CD4017脉冲处理电路2复位的同步触发复位电路3、用于在3个CD4017脉冲处理电路2复位时输出同步信号的同步信号输出与门4、以及用于检测3路脉冲信号失步并在失步时输出失步信号的失步信号输出或门5；
其中，每个CD4017脉冲处理电路2包括CD4017芯片21和步差选择开关组22，所述CD4017芯片21的CLK脉冲输入端与脉冲传感器1脉冲输出端连接，CD4017芯片21的Q0脉冲输出端与同步信号输出与门4输入端连接，同步信号输出与门4输出端作为检测电路的同步信号输出端；
每个步差选择开关组22包括有输入端与CD4017芯片21的Q(t)脉冲输出端连接的第一开关K1、输入端与Q(t+1)脉冲输出端连接的第二开关K2、以及输入端与Q(t+2)脉冲输出端连接的第三开关K3，t为小于或等于7的自然数；
如图4所示，采用霍尔传感器作为脉冲传感器1，图中A为相关传动部件Ⅰ，B为相关传动部件Ⅱ，C为相关传动部件Ⅲ，小黑色圆为感测位置点，当第一路的脉冲传感器1输出脉冲频率为3Hz、第二路的脉冲传感器1输出脉冲频率为5Hz、及第三路的脉冲传感器1输出脉冲频率为7Hz，调节步差选择开关组22，使第一路的第一开关K1与CD4017芯片21的Q(3)脉冲输出端连接，使第二路的第一开关K1与CD4017芯片21的Q(5)脉冲输出端连接，以及使第三路的第一开关K1与CD4017芯片21的Q(7)脉冲输出端连接，如此，当第一路的第3个脉冲输入到该CD4017芯片21时，其Q(3)脉冲输出端才输出一个高电平，当第二路的第5个脉冲输入到CD4017芯片21时，其Q(5)脉冲输出端才输出一个高电平，当第三路的第7个脉冲输入到CD4017芯片21时，其Q(5)脉冲输出端才输出一个高电平，然后通过同步触发复位电路3就能判定两路信号是否同步。
所述同步触发复位电路3包括有3个并行的逻辑或门31、以及1个复位与门32，所述第一开关K1输出端、第二开关K2输出端分别与逻辑或门31输入端连接，3个逻辑或门31的输出端分别与复位与门32输入端连接，所述复位与门32输出端与3个CD4017芯片21的MR复位信号输入端连接；
所述第三开关K3输出端与失步信号输出或门5输入端连接，失步信号输出或门5的输出端作为检测电路的失步信号输出端。
所述同步触发复位电路3上复位与门32输出端与每个CD4017芯片21上MR复位信号输入端之间分别设有用于抗干扰的正向二极管。
所述同步信号输出与门4输出端连接有同步信号处理单元6。
所述失步信号输出或门5输出端连接有失步信号处理单元7。
本案的工作原理如下：
步差选择开关组22上第一开关K1输入端与CD4017芯片21的Q(t)(t≤7的自然数)脉冲输出端连接，当本路脉冲传感器1输入的脉冲频率为f(f≤7的正数)Hz时，取t＝[f]，即使得在第t个脉冲输入到该CD4017芯片21时，其Q(t)(t≤7的自然数)脉冲输出端才输出一次高电平脉冲，即对各路输入脉冲信号进行步差选择，使各路输入脉冲经对应CD4017芯片21的Q(t)脉冲输出端输出的时刻相同或相近，以便于后序触发同步触发复位电路3或失步信号输出或门5。
外置的脉冲传感器1对相关传动部件运动同步性进行采样得到的脉冲信号分别加到CD4017芯片21的CLK脉冲输入端，经CD4017芯片21各自对输入脉冲信号的分配，由步差选择开关组22选择步差后，经同步触发复位电路3对输入信号是否同步进行判定。
其中，同步触发复位电路3上逻辑或门31的两输入端通过步差选择开关组22与Q(t)脉冲输出端、Q(t+1)脉冲输出端连接，如图所示，在实际使用脉冲传感器1来检测相关传动部件运动同步性时，由于各传动部件上检测点不同，即使相关传动部件为同步运行状态，脉冲传感器1起始输出脉冲时刻也不一样，即若当第1个CD4017芯片21的Q(t)脉冲输出端向对应逻辑或门31输出高电平脉冲时，第2个或第n个的CD4017芯片21的Q(t)脉冲输出端还没有高电平脉冲输出，当等到第1个CD4017芯片21的Q(t+1)脉冲输出端向对应逻辑或门31输出高电平脉冲时，其余CD4017芯片21的Q(t)脉冲输出端才向对应逻辑或门31输出高电平脉冲，如此才使各逻辑或门31都输出高电平信号，使得复位与门32输出高电平脉冲信号触发CD4017芯片21复位，并且都通过Q0脉冲输出端向同步信号输出与门4输出高电平，使同步信号输出与门4输出高电平触发同步信号处理单元6，用于同步记数、显示等。
如上所述，本案CD4017芯片21、第一开关K1、第二开关K2、及逻辑或门31的连接结构，可避免相关传动部件运动同步而由于脉冲传感器1起始输入脉冲时刻不一样而不能触发同步触发复位电路3的发生。
若失步，即在上述过程中各路脉冲信号都不能使所有逻辑或门31在同一时刻输出高电平脉冲从而复位与门32不能触发CD4017芯片21复位时，各CD4017芯片21继续进行脉冲分配，就会有至少1个CD4017芯片21的Q(t+2)脉冲输出端向失步信号输出或门5输入高电平脉冲，失步信号输出或门5向失步信号处理单元7输出高电平信号，表明相关传动部件失步，失步信号处理单元7进行急停、断电或报警等保护性动作，以达到保护的目的。
如上所述，本案保护的是一种基于CD4017的同步失步检测电路，一切与本案结构相同或相近的技术方案。
Claims (6)
1.一种基于CD4017的同步失步检测电路，其特征在于包括有用于检测n个相关传动部件运动同步性的n个脉冲传感器(1)，n为大于1的自然数，用于并行接收该n个脉冲传感器(1)共n路脉冲信号的n个CD4017脉冲处理电路(2)、用于检测该n路脉冲信号同步并在同步时触发CD4017脉冲处理电路(2)复位的同步触发复位电路(3)、用于在n个CD4017脉冲处理电路(2)复位时输出同步信号的同步信号输出与门(4)、以及用于检测n路脉冲信号失步并在失步时输出失步信号的失步信号输出或门(5)；
其中，每个CD4017脉冲处理电路(2)包括CD4017芯片(21)和步差选择开关组(22)，所述CD4017芯片(21)的CLK脉冲输入端与脉冲传感器(1)脉冲输出端连接，CD4017芯片(21)的Q0脉冲输出端与同步信号输出与门(4)输入端连接，同步信号输出与门(4)输出端作为检测电路的同步信号输出端；
每个步差选择开关组(22)包括有输入端与CD4017芯片(21)的Q(t)脉冲输出端连接的第一开关K1、输入端与Q(t+1)脉冲输出端连接的第二开关K2、以及输入端与Q(t+2)脉冲输出端连接的第三开关K3，t为小于或等于7的自然数；
所述同步触发复位电路(3)包括有n个并行的逻辑或门(31)、以及1个复位与门(32)，所述第一开关K1输出端、第二开关K2输出端分别与逻辑或门(31)输入端连接，n个逻辑或门(31)的输出端分别与复位与门(32)输入端连接，所述复位与门(32)输出端与n个CD4017芯片(21)的MR复位信号输入端连接；
所述第三开关K3输出端与失步信号输出或门(5)输入端连接，失步信号输出或门(5)的输出端作为检测电路的失步信号输出端。
2.根据权利要求1所述的一种基于CD4017的同步失步检测电路，其特征在于所述同步触发复位电路(3)上复位与门(32)输出端与每个CD4017芯片(21)上MR复位信号输入端之间分别设有用于抗干扰的正向二极管。
3.根据权利要求1所述的一种基于CD4017的同步失步检测电路，其特征在于所述同步信号输出与门(4)输出端连接有同步信号处理单元(6)。
4.根据权利要求1所述的一种基于CD4017的同步失步检测电路，其特征在于所述失步信号输出或门(5)输出端连接有失步信号处理单元(7)。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种基于CD4017的同步失步检测电路，其特征在于所述n＝2，所述同步触发复位电路(3)上逻辑或门(31)为二输入或门，所述复位与门(32)为二输入与门，所述同步信号输出与门(4)为二输入与门，所述失步信号输出或门(5)为二输入或门。
6.根据权利要求1-4任意一项所述的一种基于CD4017的同步失步检测电路，其特征在于所述n＝3，所述同步触发复位电路(3)上逻辑或门(31)为三输入或门，所述复位与门(32)为三输入与门，所述同步信号输出与门(4)为三输入与门，所述失步信号输出或门(5)为三输入或门。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Chen Yue Inventor after: Wei Xiaoshuang Inventor after: Zhou Qinling Inventor after: Wu Wei Inventor after: Lin Shibin Inventor after: Liang Weiming Inventor after: Wang Guilan Inventor after: Leng Xiaobing Inventor before: Chen Yue Inventor before: Wei Xiaoshuang Inventor before: Zhou Qinling |
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| COR | Change of bibliographic data | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20161019 Termination date: 20170425 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |