Триггеры промышленных роботов

Опубликовано admin Апр 24, 2013 в Роботетхника

Триггер является одним из основных элементов автоматики и вычислительной техники. С его помощью осуществляется такая важная функция управляющих устройств, как запоминание электрических сигналов. Напомним, что подобными свойствами обладает электромагнитное реле. Триггер в некотором отношении является его электронным аналогом.

С триггера начинается знакомство с цифровой техникой. До сих пор рассматривалась так называемая аналоговая техника, типичным представителем которой является усилитель фототока или звуковых сигналов.

В аналоговой технике электрический сигнал представляет собой непрерывно изменяющееся напряжение или ток, например сигналы в фотодатчиках, микрофонах или головках магнитофонов, т. е. электрический сигнал является аналогом исходного неэлектрического сигнала, например соответствует частоте и амплитуде звукового сигнала.

В цифровой технике информация кодируется с помощью двух цифр — единицы и нуля, представляющих собой два значения напряжения или силы токов. Например, единице может соответствовать величина напряжения 2,5...5 В, а нулю — 0...2 В. (О практическом осуществлении подобного кодирования будет рассказано позже, при конструировании электронной схемы управления учебного робота.)

Название «триггер» происходит от английского слова trigger, означающего «защелка» или «спусковой» крючок. Иногда триггер называют спусковой схемой или бистабильной ячейкой, так как он имеет два устойчивых состояния, в каждом из которых может находиться до тех пор, пока под действием внешнего сигнала не будет переведен в другое устойчивое состояние.

Простейший триггер можно собрать из двух транзисторов, образующих усилитель с положительной обратной связью или из двух элементов И — НЕ. Он имеет два входа и два выхода, которые показаны на схеме и в условном обозначении. Перебрасывание триггера из одного устойчивого состояния в другое осуществляется под действием управляющих сигналов, подаваемых на базы транзисторов. При этом величина напряжения на выходе меняется от 0 до величины напряжения питания триггера. Когда величина напряжения на выходе Q примерно равна 0, то на выходе Qo Ha примерно равна величине напряжения источника питания U. Такое состояние триггера условно принимается за нулевое. Под действием входного сигнала триггер перебрасывается в другое состояние, и величина напряжения на выходе Q будет равна (У, а на выходе Q—О В. Такое состояние триггера принимается за единичное. Это два устойчивых состояния триггера, характеризующиеся различными напряжениями. С его помощью можно моделировать одноразрядные двоичные числа. Очевидно, что для записи г-разрядных двоичных чисел нужно 5 триггеров. Например, с помощью одного триггера можно записать два двоичных числа — 0 и 1, с помощью двух триггеров можно записать уже четыре двухразрядных двоичных числа—00, 01, 10 и И, три триггера позволяют записать или запомнить восемь трехразрядных двоичных чисел — ООО, 001, 010, 011, 100, 101, 110 и 111 и т. д.

В промышленности триггеры изготавливают только по интегральной технологии в виде микросхем. Принципиальная схема таких триггеров отличается от схемы простейшего триггера, состоящего из двух транзисторов. В интегральные триггеры вводятся дополнительные цепи и детали для повышения надежности работы, быстродействия и других характеристик, используются логические схемы, обеспечивающие нужные правила запуска триггера.

Рассмотрим работу трех типов триггеров, из которых составляются цифровые узлы самой различной сложности.

Работа 5-триггера подобна работе простейшего триггера. Он имеет два входа, обозначаемые буквами R и S, и два выхода, обозначаемые буквами Q и Q. Выход S используется для установки триггера в единичное состояние, оно характеризуется высоким напряжением на выходе Q и низким — на выходе Q. Название входа происходит от английского слова set — установка. Вход R используют для перевода триггера в нулевое состояние, его название происходит от английского слова reset — предустановка или сброс.

Из D-триггера микросхемы К155ТМ2 можно получить счетный или Г-триггер. Для этого инверсный выход Q соединяют с информационным входом D (соединение показано штриховой линией). В этом случае триггер будет перебрасываться при поступлении каждого синхронизирующего импульса. Действительно, допустим, триггер находится в нулевом состоянии, т. е. на прямом выходе 0, на информационном выходе 1. При поступлении синхронизирующего импульса триггер перейдет в единичное состояние, так как на его информационный вход по цепи обратной связи будет подана 1. Теперь на вход D будет подаваться О и следующий синхронизирующий импульс перебросит триггер в нулевое состояние. Далее процессы повторяются. При соединении нескольких Г-триггеров получают многоразрядный счетчик импульсов.

Соберите схему -триггера из двух элементов И — НЕ микросхемы K155J1A3. Убедитесь в изменении состояния триггера при подаче на его входы нулевых сигналов. Изменение величины выходного напряжения определяется по показаниям вольтметра.