SU1582329A1 - Устройство дл управлени шаговым двигателем электронных часов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике. Цель изобретени  - упрощение устройства управлени  шаговым двигателем путем сокращени  количества транзисторов. Устройство содержит генератор 1, делитель 2, состо щий из N последовательно соединенных счетных триггеров и инвертора, блок обнулени  3 и блок формировани  импульсов 4, а также три элемента ИЛИ-НЕ 5 - 7, ДВА ИНВЕРТОРА 10, 11, ЭЛЕМЕНТ 9 И-НЕ, ЭЛЕМЕНТ И 12, D-ТРИГГЕР 8. ЧИСЛО ТРАНЗИСТОРОВ СОКРАЩАЕТСЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СЧЕТНЫХ ТРИГГЕРОВ БЕЗ ВХОДА ОБНУЛЕНИЯ. 3 ИЛ.

Description

Изобретение относитс  к управлению электрическими машинами и может быть использовано дл  управлени  шаговыми двигател ми, преимущественно вход - щими в состав электронных часов.

Цель изобретени  - упрощение устройства путем уменьшени  числа транзисторов .

На фиг. 1 приведена электрическа  схема устройства дл  управлени  шаговым двигателем , на фиг. 2 - временные диаграммы работы блока формировани  импульсов, на фиг. 3 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство управлени  шаговым дви- гат.елем (фиг.1) содержит генератор 1, делитель 2 частоты, состо щий из п счетных триггеров 2-1, 2-2,...,2-i, 2-п, блок 3 управлени  обнулением, блок 4 формировани  импульсов, элементы ИЛИ-НЕ 5-7, D-триггер 8, элемент И-НЕ 9, инверторы 10 и 11 и элемент И 12. Блок 4 формировани  импульсов состоит ич элементов И-НЕ 13-17, счетного триггера 18 и усилителей-формирователей 19 и 20, выходы 21 и 22 которых  вл ютс  выходами устройства.

Устройство работает следующим об- разом.

При отсутствии сигнала обнулени  с выхода блока 3 управлени  обнулением (уровень О на выходе блока 3) на выходе элемента И-ЧЕ 9 установлен уровень 1, поступающий на вход „ элемента ИЛИ-НЕ 6. С выхода элемента ИЛИ-НЕ 6 О поступает на вход элемента ИЛИ-НЕ 5, разреша  прохождение частоты с выхода генератора 1 на вход делител  2 частоты. На промежуточном и оконечном выходах делител  2 частоты вырабатываютс  электрические сигналы соответствующих частот, причем период частоты на оконечном выходе делител  2 определ ет период сигналов на выходе устройства (служащих дл  управлени  шаговым двигателем в часах), а полупериод частоты на

промежуточном выходе делител  задает длительность упом нутого сигнала.

Рассмотрим работу блока 4 формировани  импульсов с момента присутстви  О на его первом входе. О поступает на входы элементов И-НЕ 13 и 14, обеспечива  наличие 1 на их выходах. К входам элемента И-НЕ 15 оказываетс  приложенным уровень 1 с выхода элемента И-НЕ 13, а так

, 5

Q

0 5

0

5

же частота с второго входа блока 4 (с промежуточного выхода делител  2). На выходе элемента И-НЕ 15 вырабатываетс  -инверси  этой же частоты.

Предположим, что переключение каждого последующего счетного триггера делител  2 происходит при переключении предыдущего триггера в нулевое состо ние (О на пр мом выходе и 1 на инверсном). При этом сигнал на промежуточном выходе делител  2 сначала переходит к уровню 1, а затем с некоторой задержкой на срабатывание последующих счетных триггеров происходит изменение сигнала на выходе делител  2 с О на 1.

Следовательно, к моменту по влени  1 на первом входе элемента И-НЕ 14 на выходе элемента И-НЕ 15 установлен уровень О, а на выходе элемента И-НЕ 13 - 1. Совпадение уровней 1 на входах элемента И-НЕ 14 приводит к выработке О на его выходе. Через половину периода частоты с промежуточного выхода делител  2 на втором входе блока 4 устанавливаетс  уровень О. При этом на выходе элемента И-НЕ 15 вырабатываетс  1, поступающа  на вход элемента И-НЕ 13. На другой вход элемента И-НЕ 13 подана 1 с оконечного выхода делител  2. На выходе элемента И-НЕ 13 вырабатываетс  О, поступающий на входы элементов И-НЕ 14 и 15. На выходе элемента И-НЕ 14 устанавливаетс  уровень 1, который поддерживаетс  за счет О на выходе элемента И-НЕ 13 до тех пор, пока на первый вход блока 4 не поступит 1м с оконечного выхода делител  2. При по влении О на первом входе блока 4 уровень 1 на выходе элемента И-НЕ 14 подтверждаетс  этим уровнем О до того, как произойдет изменение потенциала на выходе элемента И-НЕ 13.

Таким образом, на выходе элемента И-НЕ 14 вырабатываетс  импульс с периодом повторени , равным периоду сигнала на первом входе блока 4, и длительностью, равной половине периода сигнала на втором входе блока 4.

При отсутствии сигнала обнулени  на выходе блока 3 уровень О. Этот уровень, поступа  на вход элемента И 12.обеспечивает О на его выходе, подключенном к входу элемента ИЛИ-НЕ 7. Импульс с выхода элемента

И-НЕ 14 инвертируетс  на элементе ИЛИ-НЕ 7 и инверторе 11 и поступает через третий и четвертый входы блока 4 на тактирующие входы счетного триггера 18 и входы элементов И-НЕ 16 и 17.

По заднему фронту каждого импульс с выхода элемента ИЛИ-НЕ 7 счетный триггер 18 измен ет свое состо ние, вырабатыва  1 то на пр мом, то на инверсном выходе. При этом разрешаетс  прохождение импульса с выхода элемента ИЛИ-НЕ 7 то через элемент И-НЕ 16 и усилитель 19 на один выход устройства, то через элемент И-НЕ 17 и усилитель 20 на второй выход. Така поочередна  выработка импульсов необходима дл  работы шагового двигател  подключаемого к этим выходам.

Дл  обнулени  делител  блок 3 вырабатывает на своем выходе уровень 1. Момент выработки 1 на выходе блока 3 асинхронен по отношению к работе блока 4. Поэтому рассмотрим два возможных варианта работы устройства (фиг,3).

Если сигнал обнулени  подан во врем  существовани  уровн  О ча выходе элемента И-НЕ 14, то установки триггера 8 по рабочему фронту на тактирующем входе не происходит, так как в это врем  на входе обнулени  триггера 8 действует сигнал обнулени  с выхода элемента И-НЕ 14. На входы элемента И-НЕ 9 оказываютс  приложенными 1 с выхода блока 3 и О с выхода элемента И-НЕ 14. Уровень 1 с выхода блока 3 поступает также на вход элемента И 12, однако на другом входе элемента И 12 до окончани  импульса установлен уровень О. Поэтому на выходе элемента И 12 до окончани  импульса сохран етс  уровень О, че преп тствующий прохождению импульса через элемент ИЛИ-НЕ 7 на триггер 18, элементы И-НЕ 16 и 17 и далее на выходы 21 и 22 устройства.

По окончании импульса на выходе элемента И-НЕ 14 устанавливаетс  1, а на выходе элемента И-НЕ 9 вырабатываетс  О. К входам элемента

ИЛИ-НЕ 6 прикладываютс  уровни О с выхода элемента И-НЕ 9 и пр мого выхода триггера 8. На выходе элемента ИЛИ-НЕ 7 вырабатываетс  1, котора  поступает на вход элемента ИЛИ-НЕ 5 и запрещает дальнейшее про

10

15

20

25

5823296

хождение частоты с выхода генератора 1 через элемент ИЛИ-НЕ 5 на вход делител  2. Счетные триггеры делител  оказываютс  в определенных состо ни х , таких, что после сн ти  сигнала обнулени  следующий импульс на соответствующем выходе устройства будет выработан через такой же промежуток времени, как если бы в момент сн ти  сигнала обнулени  закончилс  предыдущий импульс управлени  шаговым двигателем.

Действие сигнала обнулени  задерживаетс  до момента окончани  импульса на выходе элемента И-НЕ 14 дл  того, чтобы на соответствующем выходе устройства был выработан импульс полной длительности, необходимый дл  работы шагового двигател .

Обычно сигнал обнулени  вырабатываетс  в электронных часах при переводе стрелок или перед запуском часов по сигналам точного времени. И в том, и в другом случае врем  действи  сигнала обнулени  превышает период повторени  импульсов на шаговый двигатель (в электронных часах с секундной стрелкой период импульсов на шаговый двигатель -1с).

Рассмотрим случай подачи сигнала обнулени  в промежутке между импульсами на выходе элемента И-НЕ 14. Б этом случае на инверсном входе сброса триггера 8 присутствует уровень 1 и по перепаду сигнала из О в 1 на инверсном тактирующем входе триггера 8 последний переходит в единичное состо ние. 1 с пр мого выхода триггера 8 поступает на вход элемента ИЛИ-НЕ 6 и обеспечивает О на его выходе, прикладываемый к входу элемента ИЛИ-НЕ 5. Таким образом, частота с выхода генератора 1 продолжает беспреп тственно поступать через элемент ИЛИ-НЕ 5 на вход делител  2 частоты. 1 с выходов блока 3 и элемента И-НЕ 14 поступают на входы элемента И-НЕ 9, обеспечива  О на его выходе. 1 с выхода блока

3 поступает также на вход элемента И 12, на втором входе которого также имеетс  уровень 1 с инвертора 11. На выходе элемента И 12 вырабатываетс  1, поступающа  на вход элемента ИЛИ-НЕ 7 и подтверждающа  О на его выходе. Поэтому очередной импульс , вырабатываемый на элементе И-НЕ 14, не проходит через элемент

30

35

40

45

50

55

ИЛИ-НЕ 7 на триггер 18, элементы i И-НЕ 16 и 17 и далее на выходы 21 и 22 устройства. Это вызвано требованием , заключающимс  в том, чтобы с момента выработки сигнала обнулени  до момента его сн ти  импульсы управлени  шаговым двигателем отсутствовали .

Очередной импульс, вырабатываемый на элементе И-НЕ 14, поступает на вход элемента И-НЕ 9, обеспечива  на его выходе на все врем  действи  импульса. Одновременно импульс с выхода элемента И-НЕ 14 поступает на вход сброса триггера 8 и переводит последний в нулевое состо ние. с пр мого выхода триггера 8 посту пает на один из входов элемента 1ИЛИ-НЕ 6. По окончании импульса с выхода элемента И-НЕ 14 к входам элемента И-НЕ 9 оказываютс  приложен- ными уровни 1. На выходе элемента ,И-НЕ 9 вырабатываетс  О, поступаю- дий на вход элемента ИЛИ-НЕ 6, на втором входе которого также имеетс  О с пр мого выхода триггера 8. На выходе элемента ИЛИ-НЕ 6 вырабатываетс  1, поступающа  на вход элемента ИЛИ-НЕ 5 и запрещающа  дальней- щее прохождение частоты с генератора 1 через элемент ИЛИ-НЕ 5 на вход делител  2 частоты. Триггеры делител  оказываютс  в состо нии, аналогичном дл  первого случа  обнулени .

Таким образом, независимо от момента подачи сигнала обнулени  через брем  не больше периода частоты на (выходе делител  2 прекращаетс  поступление частоты на вход делител  2. Триггеры делител  оказываютс  в определенных состо ни х. После сн ти  сигнала обнулени  первый импульс на соответствующем выходе устройства Вырабатываетс  через определенный промежуток врейени, равный периоду следовани  импульсов на выходах устройства за вычетом длительности импульса .

При отказе от входов обнулени  в счетных триггерах делител  частоты количество транзисторов в каждом триггере уменьшаетс  на 4. Наиболее распространенна  частота генератора з электронных часах 32768 Гц, а частота импульсов на шаговый двигатель- 1 Гц, В этом случае количество счет- ных триггеров в делителе составл ет 15, а количество транзисторов на

0

5

0

5

0

5

0

5

весь делитель уменьшаетс  на 60. Количество вновь добавл емых транзисторов в D-триггере с входом обнулени  - 20, а в инверторах и логических элементах - 24. Общее уменьшение количества транзисторов - 16.

В электронных часах часто примен етс  генератор на 4194304 Гц. При этом количество триггеров в делителе частоты - 2.. Сокращение числа транзисторов соответственно уменьшает площадь кристалла микросхемы и количество контактов, что также уменьшает стоимость и повышает надежность устройства .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  управлени  шаговым двигателем электронных часов, содержащее генератор, делитель частоты, состо щий из п последовательно соединенных счетных триггеров и инвертора, выход которого подключен к пр мому счетному входу первого счетного триггера, а вход - к инверсному счетному входу первого счетного триггера , блок управлени  обнулением и блок формировани  импульсов, состо щий из п ти элементов И-НЕ, счетного триггера и двух усилителей-формирователей , причем первый вход первого элемента И-НЕ соединен с первым входом второго элемента И-НЕ и выходом n-го счетного триггера делител  частоты , второй вход второго элемента И-НЕ соединен с первым входом третьего элемента И-НЕ и выходом первого элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу третьего элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом 1-го счетного триггера делител  частоты, где i п, пр мой счетный вход счетного триггера блока формировани  импульсов соединен с первыми входами четвертого и п того элементов И-НЕ, второй вход четвертого элемента И-НЕ соединен с пр мым выходом счетного триггера, второй вход п того элемента И-НЕ подключен к инверсному выходу счетного триггера, выходы четвертого и п того элементов И-НЕ подключены соответственно к входам первого и второ го усилителей-формирователей, выходы которых  вл ютс  выходами устройства, отличающеес  тем, что, с целью упрощени  устройства путем сокращени  количества транзисторов , введены три элемента ИЛИ-НЕ, два инвертора, шестой элемент И-НЕ, элемент И, D-триггер, инверсный счетный вход которого соединен с выходом блока управлени  обнулени , первым входом шестого элемента И-НЕ, входом первого инвертора и первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго инвертора и инверсным входом счетного триггера, вход второго инвертора подключен к выходу третьего элемента ИЛИ-НЕ и пр мому входу счетного триггера блока формировани  выход элемента И подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен с вторым

   входом шестого элемента И-НЕ, инверсным входом сброса D-триггера и выходом второго элемента И-НЕ блока формировани  импульсов, выход шестого элемента И-НЕ подключен к первому входу второго элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен с пр мым выходом D-триггера, инверсный информа0 ционный вход которого заземлен, выход второго элемента ИЛИ-НЕ соединен с первым входом первого элемента ИЛИ-НЕ, выход первого инвертора соединен с пр мым счетным входом

   D-триггера, второй вход первого элемента ИЛИ-НЕ подключен к выходу генератора , а выход - к инверсному счетному входу первого триггера.

   Выходу

   -

   Фиг. 2

   Фиг.З