CS256223B1

CS256223B1 - Microprocessor control for switching elements

Info

Publication number: CS256223B1
Application number: CS867772A
Authority: CS
Inventors: Stanislav Voldan; Vlastimil Vesely
Original assignee: Stanislav Voldan; Vlastimil Vesely
Priority date: 1986-10-28
Filing date: 1986-10-28
Publication date: 1988-04-15
Also published as: CS777286A1

Abstract

Řešení se týká zapojení pro ovládání spínacích prvků mikropočítačem, který zajištuje definovanou dobu sepnutí nezávislou na době trvání výstupního ovládacího signálu mikropočítače. Podstata řešení spočívá v zapojení bistabiiního klopného obvodu, monostabiiního klopného obvodu a logického obvodu NAND, které způsobuje, že náběžná hrana impulsu ná výstupu mikropočítače překlopí bistabilní klopný obvod, jehož výstupy jsou přivedeny na vstupy monostabiiního klopného obvodu a logického obvodu NAND. Při průchodu sítového napětí nulou je přiveden puls na druhý vstup monostabiiního klopného obvodu, který sepne na předem nastavený časový interval výkonový spínač a současně přes logický obvod NAND vynuluje bistabilní klopný obvod, který je tak připraven přijmout další impuls z mikropočítače. Zapojení se využije pro spínání triaků a zajištuje maximální úsporu času procesoru mikropočítače při zachování požadavku na spínání v nule sítového napětí.The solution concerns a circuit for controlling switching elements by a microcomputer, which ensures a defined switching time independent of the duration of the output control signal of the microcomputer. The essence of the solution lies in the connection of a bistable flip-flop, a monostable flip-flop and a NAND logic circuit, which causes the rising edge of the pulse at the output of the microcomputer to flip the bistable flip-flop, the outputs of which are fed to the inputs of the monostable flip-flop and the NAND logic circuit. When the mains voltage passes through zero, a pulse is fed to the second input of the monostable flip-flop, which switches the power switch for a preset time interval and at the same time resets the bistable flip-flop via the NAND logic circuit, which is thus ready to receive another pulse from the microcomputer. The connection is used for switching triacs and ensures maximum time savings for the microcomputer processor while maintaining the requirement for switching at zero mains voltage.

Description

Vynález se týká zapojení pro ovládání spínacích prvků mikropočítačem, která zajištuje definovanou dobu sepnutí nezávislou na době trvání výstupního ovládacího signálu mikropočítače.The invention relates to a circuit for controlling the switching elements by a microcomputer, which provides a defined switching time independent of the duration of the microcomputer output control signal.

V automatizační technice je nutné při ovládání elektrických, mechanických, hydraulických, a jiných členů jejich připojení přes výkonové obvody k výstupním linkám řídicího mikropočítače. Tyto výkonové obvody jsou často realizovány zapojeními obsahujícími triaky. V některých případech je doba sepnutí výkonových spínačů jednoznačně určena technickými parametry řízeného strojního zařízení, není ji proto nutné ošetřovat programem mikropočítače.In automation technology, it is necessary to connect electrical, mechanical, hydraulic, and other members through their power circuits to the output lines of the control microcomputer. These power circuits are often realized by wiring containing triacs. In some cases, the switching time of the power switches is clearly determined by the technical parameters of the controlled machinery, so it is not necessary to treat it with a microcomputer program.

U triakových spínačů dochází navíc při sepnutí ke značnému impulsnímu rušení, které může narušit nebo zcela znemožnit správnou funkci mikropočítače. Z těchto důvodů je také nutné, aby bylo zajištěno spínání triaku při průchodu sítového napětí nulou. Většina známých zapojení pro spínání triaku sioe respektuje požadavek spínání v nule střídavého napětí, například dle čsi. autorského osvědčení č. 217799, ale současně vyžaduje, aby signál na výstupní lince mikropočítače trval po dobu sepnutí spínače a nebo minimálně do příchodu nuly sítového napětí. Nevýhodou těchto řešení je nutnost trvalého prgramového ošetření výstupu a tím i zvýšení nároků na čas mikropočítače.In addition, the triac switches are subject to significant pulse disturbance when switched on, which may disturb or prevent the microcomputer from functioning properly. For these reasons, it is also necessary to ensure that the triac is switched when the line voltage is zero. Most of the known sioe triac switching circuits respect the requirement of switching at zero AC voltage, e.g. No. 217799, but at the same time requires that the signal on the microcomputer's output line last for the time the switch is closed or at least until the line voltage is zero. The disadvantage of these solutions is the necessity of a permanent program treatment of the output and thus an increase in the time requirements of the microcomputer.

Při připojení desítek výkonových spínačů na výstupy mikropočítače, což je případ v praxi běžný, tato nevýhoda zviášt vynikne. V důsledku omezené rychlosti mikropočítače zatěžuje programová obsluha výstupů časově neúměrně procesor a omezuje celkovou průchodnost řídicího systému.When connecting tens of power switches to the microcomputer outputs, which is the case in practice, this disadvantage is particularly pronounced. Due to the limited speed of the microcomputer, the programme's outputs overload the processor and reduce the overall throughput of the control system.

Tyto nevýhody v převážné míře odstraňuje zapojení pro ovládání spínacích prvků mikropočítačem podle vynálezu, sestávající z bistabilního klopného obvodu, monostabilního klopného obvodu, logického obvodu NAND, kondenzátorů a odporů, jehož podstata spočívá v tom, že výstupní linka mikropočítače je připojena na hodinový vstup bistabilního klopného obvodu, přičemž datový vstup a vstup pro nastavení tohoto bistabilního klopného obvodu jsou připojeny přes odporový prvek na kladný pól zdroje napájení, přičemž výstup bistabilního klopného obvodu je připojen na prvý vstup logického obvodu NAND a výstup logického obvodu NAND je připojen na nulovaci vstup bistabilního klopného obvodu, na jehož Inverzní výstup je připojen prvý datový vstup monostabilního klopného obvodu, jehož druhý datový vstup je přes spoj připojen na obvod pro generaci impulsů při průchodu sítového napětí nulou, přičemž nulovaci vstup monostabilního klopného obvodu je připojen před odporový prvek na kladný pól zdroje napájení a výstup monostabilního klopného obvodu je připojen na vstup výkonového spínače s s triakem a dále je připojen na druhý vstup logického obvdou NAND, přičemž mezi svorky monostabilního klopného obvodu je zapojen kondenzátor, jenž je na jedné svorce přes odporový prvek dále připojen na kladný pól zdroje napájení.These disadvantages are largely eliminated by the microcomputer control circuit of the present invention, consisting of a bistable flip-flop, a monostable flip-flop, a NAND logic circuit, capacitors, and resistors, in that the microcomputer output line is connected to the clock input of the bistable flip-flop. The bistable flip-flop is connected to the first input of the logic NAND and the output of the logic NAND is connected to the reset input of the bistable flip-flop. to which the first data input of the monostable flip-flop is connected to the inverse output, the second data input of which is connected via a link to a pulse generation circuit when the line voltage passes through zero, the reset input the monostable flip-flop is connected in front of the resistor element to the positive pole of the power supply and the monostable flip-flop output is connected to the input of the triac power switch and is connected to the second input of the logic NAND. connected to the positive pole of the power supply via a resistor element.

Výhodou uvedeného' obvodu podle vynálezu je maximální úspora času procesoru mikropočítače při ovládání výstupních linek, naprostá nezávislost doby sepnutí výkonového spínače na délce výstupního signálu mikropočítače, který může být časově omezen na velmi krátký interval, protože obvod reaguje na náběžnou hranu výstupního signálu. Další výhodou je maximální jednoduchost zapojení při zachování požadavku na spínáni výkonového spínače při průchodu sítového napětí nulou.The advantage of the circuit according to the invention is the maximum saving of the microcomputer processor time in controlling the output lines, the total independence of the switching time of the power switch on the length of the microcomputer output signal, which can be limited to a very short interval. Another advantage is maximum simplicity of connection while maintaining the requirement for switching the power switch when the line voltage is zero.

Příklad zapojení pro ovládání spínacích prvků mikropočítačem je na připojených výkresech, kde: na obr. 1 je blokové schéma zapojení, na obr. 2 je časový diagram signálů příkladně vybraných bodů zapojení podle obr. 1.An example of a circuit for controlling the switching elements by a microcomputer is in the attached drawings, where: Fig. 1 is a block diagram of the circuit; Fig. 2 is a timing diagram of signals of exemplary selected connection points according to Fig. 1.

V zapojení podle obr. 1 je výstupní signál tvořený ve formě impulsu mikropočítačem 1_ a určující žádost o sepnutí výkonového spínače s triakem J přiveden přes výstupní linku 2_ na hodinový vstup 32 bistabilního klopného obvodu 2 typu D, kterým může být integrovaný obvod MH 7474. Datový vstup 31 a vstup pro nastavení 33 bistabilního klopného obvodu 2 jsou připojeny přes odporový prvek R^ na kladný pól zdroje napájení 10.In the circuit according to FIG. 1, the output signal generated in the form of a pulse by the microcomputer 7 and determining the request to switch the triac power switch J is applied via the output line 2 to the clock input 32 of the bistable flip-flop 2. the input 31 and the setting input 33 of the bistable flip-flop 2 are connected via a resistor element R 1 to the positive pole of the power supply 10.

Náběžnou hranou impulsu na výstupní lince 2 dojde k překlopení bistabilního klopného obvodu 2· ^Na jeho výstupu 35 a na připojeném prvním vstupu 51 logického obvodu NAND 5 je nastaven stav log 1. Na prvém datovém vstupu 41 monostabilního klopného obvodu 2« který je spojen s inverzním výstupem 36 bistabilního klopného obvodu 2« je nastaven stav log 0.The rising edge of the pulse on output line 2 flips the bistable flip-flop 2 ^at its output 35 and at the connected first input 51 of the NAND 5 logic circuit, the state of log 1 is set. the output 36 of the bistable flip-flop 2 «is set to log 0.

Další podmínkou pro spuštění monostabilního klopného obvodu 4_, kterým může být například integrovaný obvod UCY 74 123, je přivedení pulsu spojem 2 ^z obvodu 2 ^na druhý datový vstup 42. Obvod 2 generuje tyto pulsy při každém průchodu sítového napětí nulou. S příchodem pulsu na druhý datový vstup 42 generuje monostabilní klopný obvod 2 na výstupu 44 impuls požadované délky t = C. . R, . Ín2 P ^{1 1} kde a R^ jsou hodnoty časovačích prvků, tj. kondenzátoru a odporového prvku R^ zapojených na svorky 45 a 46. Nulovaci vstup 43 monostabilního klopného obvodu 2 je trvale připojen přes odporový prvek Kg na kladný pól zdroje napájení 10. Impuls z výstupu 44 monostabilního klopného obvodu 2 je přiveden spojem 9 na vstup výkonového spínače s triakem 7_, kterým je spínán ovládaný prvek například nezakreslený elektromagnet, ventil apod. Výstup 44 je současně propojen na druhý vstup 52 logického obvodu NAND 2» který může být realizován například hradlem integrovaného obvodu MH 7 400. V okamžiku odstartování monostabilního klopného obvodu 2 a vzniku impulsu na výstupu 44 a tím i na druhém vstupu 52 logického obvodu NAND 2 se na výstupu 53 tohoto obvodu generuje stav log 0. Propojením výstupu 53 s nulovacím vstupem 34 bistabilního klopného obvodu 2 dochází- současně k nulování tohoto obvodu 2· Bistabilní klopný obvod 2 je připraven přijmout další impuls z mikropočítače 2·Another condition for triggering a monostable flip-flop circuit 4, which may be, for example, the UCY 74 123, is to apply a pulse by link 2 ^from circuit 2 ^{to the} second data input 42. The circuit 2 generates these pulses each time the line voltage passes zero. As the pulse arrives at the second data input 42, the monostable flip-flop 2 at the output 44 generates a pulse of the desired length t = C. R,. IN2 ¹ wherein P ¹ and R are the values of timing components, i.e. the capacitor and the resistive element R connected to terminals 45 and 46. The reset input 43 of the monostable multivibrator 2 is permanently connected across the resistive element to the positive pole Kg power supply 10th pulse from the output 44 of the monostable flip-flop 2 is connected via a connection 9 to the input of a power switch with a triac 7, by which a controlled element such as a non-drawn solenoid, a valve etc. is switched. When the monostable flip-flop 2 is started and the pulse is output at output 44 and hence at the second input 52 of the logic NAND 2, a log 0 state is generated at the output 53 of this circuit. flip-flop 2 - this circuit 2 is reset simultaneously · Bistable flip-flop from 2 is ready to receive another pulse from microcomputer 2 ·

Posloupnost signálů generovaných v zapojeni dle obr. 1 je zřejmá z obr. 2. Náběžnou hranou impulsu na hodinovém vstupu 32 bistabilního klopného obvodu 2 dojde ke změně úrovně na výstupech 35 a 36 tohoto obvodu 2· ^s příchodem pulsu na druhý datový vstup 42 monostabilního klopného obvodu 2 ^{se na} výstupu 44 generuje výstupní puls. Jeho náběžnou hranou je přes logický obvod NAND 2 přiveden puls na nulovaci vstup 34 bistabilního klopného obvodu 2 ^atím dojde ke změně úrovně na jeho výstupech 35 a 36.The sequence of signals generated in the connection according to Fig. 1 is obvious from FIG. 2 of the leading edge at the clock input 32 of the flip-flop 2 is changed to the level of the outputs 35 and 36 of the circuit 2 · pulse ^{with the} arrival of a second data input of monostable multivibrator 42 In the circuit 2 ^, an output pulse is generated ^{at the} output 44. By its leading edge, a pulse is applied via the NAND 2 logic circuit to the reset input 34 of the bistable flip-flop 2 ^, thereby changing the level at its outputs 35 and 36.

V zapojení pro ovládání spínacích prvků mikropočítačem 2 je možné použít i jiné typy stavebnicových prvků než jaké jsou uvedeny v obr. 1, například použít místo bistabilního klopného obvodu 2 typu D klopný obvod typu J-K, nebo použít specializované součástky vyšší integrace.In the circuit for controlling the switching elements by the microcomputer 2 it is possible to use other types of modular elements than those shown in Fig. 1, for example to use the J-K type flip-flop instead of the bistable flip-flop 2 or to use specialized components of higher integration.

Vynálezu se využije pro bezkontaktní spínání elektromagnetů vyvěšovacich zařízení na linkách pro automatické třídění předmětů zavěšených na řetězovém dopravníku.The invention is used for contactless switching of electromagnets of the hanging devices on lines for automatic sorting of objects suspended on a chain conveyor.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Circuit for control of switching elements by microcomputer consisting of bistable flip-flop, monostable flip-flop, NAND logic circuit, capacitors and resistors, characterized in that the output line (2) of microcomputer (1) is connected to clock input (32) of bistable flip-flop (3) wherein the data input (31) and the setting input (33) of the bistable flip-flop (3) are connected via a resistor element to the positive pole of the power supply (10), the output (35) of the bistable flip-flop (3) connected to the first the input (51) of the logic circuit NAND (5) and the output (53) of the logic circuit NAND (5) are connected to the reset input (34) of the bistable flip-flop (3) to whose inverse output (36) the first data input is connected 41) of a monostable flip-flop (4), whose second data input (42) is connected via a link (8) to a circuit (6) for generation of pulses when the line voltage is zero, the reset input (43) of the monostable flip-flop (4) is connected via a resistor element (R ^) to the positive pole of the power supply (10) and the output (44) of the monostable flip-flop (4) is connected (7) and is further connected to the second input (52) of the logic circuit NAND (5), and between the terminals (45, 46) of the monostable flip-flop (4) is connected a capacitor (cp) / R ^ / connected to the positive terminal of the power supply / 10 /.