Устройство для подавления дребезга контактов @ выключателей Советский патент 1987 года по МПК H03K5/153 

Изобретение относится к автоматике, импульсной и вычислительной технике и может быть использовано для устранения влияния дребезга контактов выключателей (переключателей),

Цель изобретения - уменьшение динамической погрешности времени появления сигналов за счет уменьшения задержки входного сигнала.

На фиг. 1 представлена схема устройства для подавления дребезга контактов п выключателей; на фиг-. 2 - схема формирователя импульсов по фронту и спаду входного сигнала; на фиг. 3 - временные диаграммы работы предлагаемого устройства.

На диаграммах (фиг. 3) обозначены: а - изменение потенциала на выходе кнопочного выключателя при его кратковременной коммутации; б - при пере- ключении тумблера из уровня I в О и обратно; в - переключание другого выключателя ий О в 1 при од

новременной коммутации первого выключателя (диаграмма б); г - вид напряжения на выходе элемента сравнения по модулю два; д - моменты появления импульсов на выходе первого формирователя импульсов; е - тактовые импульсы на вычитающем входе счетчика; ж - сигналы на выходе счетчика; з - вид сигнала на прямом выходе RS-триг- гера, и - на выходе второго формирователя импульсов; к - на выходе Dt-триггера, входом связанного с кнопкой (диаграмма а), л - входом подключенного к первому тумблеру (диаграмма б);; м - входом связанного с вторым тумблером (диаграмма в).

Цифрами 1-Х обозначены зоны анализа.

Устройство для подавления дребезга контактов п выключателей (фиг, I) содержит блок 1 приема информации, а Б каждом из каналов первый 2 и второй 3 резисторы, конденсатор 4, Dt- тригг ер 5, выключатель 6, общую шину 7 и шину 8 источника питания. В устройстве имеются также п-входовой элемент 9 сравнения по модулю два, два формирователя 10 импульсов по фронту и спаду входного сигнала, двоичный счетчик 11 с параллельной записью, RS-триггер 12, вычитающий 13 и информационные 14 входы счетчика 11.

Каждый из формирователей 10 импульсов по фронту и спаду входного сиг

0

5

5

0

5

0

5

0

5

нала содержит (фиг. 2) шесть инверторов 15 и элемент 2И-Ш1И-НЁ 16.

Рассмотрим работу устройства на примере одной кнопки и двух тумблеров, сохраняя общность, как и для случая с п выключателями.

Пусть в начальный момент (до,начала отрезков времени Г и Т ) прямой выход RS-триггера находится в нулевом положении, кнопк-а и второй тумблер замкнуты, первый тумблер разомкнут. При изменении положения контактов любого выключателя 6, например кнопки (диаграмма а, отрезки Г, Г ), сигнал с его выхода поступает на соответствующие информационный вход Dt-триггера 5 и на вход элемента 9 сравнения по модулю два.

Наличие в составе устройства элемента 9 сравнения по модулю два, на кодовые входы которого подключены коммутируемые выключатели 6, позволяет получить на выходе элемента 9 изменение сигнала при изменении (например, дребезге) сигналов на его входах, независимо от того, как он настроен - на чет или на нечет.

Задержка сигнала с входа на выход элемента 9 сравнения по модулю два зависит от количества каналов, одна- ко даже при Нсшичии нескольких сот каналов не превьшгает 250-300 не, Поэтому для рассматриваемого случая сигнал на выходе элемента 9 изменяется после начала коммутации кнопки с задержкой не более указанной (диаграмма 2) и поступает на вход первого формирователя 10 импульсов по фронту и спаду входного сигнала. На выходе формирователя 10 импульсов формируется короткий импульс (первый слева на диаграмме д), длительность которого определяется суммарной задержкой пяти инверторов 15 (фиг. 2), причем с первого по пятый участвуют в формировании задержки для положительного, а с второго по шестой инверторы 15 .формируют задержку по спаду входного сигнала. Длительность формируемых на выходе элемента 2И- -ИЛИ-НЕ 16 импульсов достаточна как для записи кода, выставленного на информационных входах 14 двоичного счетчика 11, так и для установки уровня логической 1 на прямом выходе RS-триггера 12.

Назначение двоичного счетчика 11 с параллельной записью кода, выстав-

ленного на информационных входах 14, работающего на вычитание при подаче частоты f на вычитающий вход 13,- фиксация момента окончания дребезга

контактов выключателей путем выработ- тактов. При этом новый сигнал с дре10

ки сигнала обнуления счетчика 11.

На вход 13 счетчика поступает постоянно, частота f, которая уменьшает на единицу с каждым импульсом частоты f значение кода, записываемого в счетчик каждый раз при появлении импульса на выходе первого формирователя 10 импульсов.

При обнулении счетчика импульс с его выхода поступает на R-вход RS- триггера 12, устанавливает на его обратном выходе значение 1, которое блокирует работу входа вычитания счетчика 10, до поступления нового импульса с выхода первого формирова- 20 теля 10 импульсов по фронту и спаду входного сигнала на S-вход RS-триг- гера 12 и одновременно на вход параллельной записи счетчика 11. В завибезгом (новая коммутация контактов выключателей) должен придти не раньш времени 4 , которое можно выбрать из соотношения

, где - период дребезга контактов.

При непрерывных перекрывающихся дребезгах контактов различных выключателей для фиксации их переключения 15 необходимо, чтобы промежуток между дребезгами 4t был больше времени 4t, на которое настроен счетчик, на величину аТ :

Лt Лt+лГ.

Тогда сигнал обнуления счетчика

11,поступая на R-вход RS-триггера

12,переводит триггер в состояние О по прямому выходу. Изменение состояния, установленное вторым форсимости от условий применения уст- 25 мирователем 10 импульсов по фронту

ройства путем изменения значения кода на входах 14 или частоты f на входе 13 двоичного счетчика 11 можно задержать появление импульса на выходе

последнего изменения сигнала на выходе элемента 9 сравнения по модулю два, это интерпретируется как окончание дребезга соответствующих контактов. При этом новый сигнал с дре

безгом (новая коммутация контактов выключателей) должен придти не раньше времени 4 , которое можно выбрать из соотношения

, где - период дребезга контактов.

При непрерывных перекрывающихся дребезгах контактов различных выключателей для фиксации их переключения необходимо, чтобы промежуток между дребезгами 4t был больше времени 4t, на которое настроен счетчик, на величину аТ :

Лt Лt+лГ.

Тогда сигнал обнуления счетчика

11,поступая на R-вход RS-триггера

12,переводит триггер в состояние О по прямому выходу. Изменение состояния, установленное вторым фори спаду входного сигнала, вызывает на выходе последнего появление импульса, поступающего на синхровхо- ды Dt-триггеров, и фиксирует на выdt от момента последнего изменения сигнйла, различимого на выходе элемента 9 сравнения по модулю два.

При разрядности двоичного счетчика k и значении частоты f задержка At может быть выбрана в пределах

Если хотя бы на одном из входов элемента 9 сигнал все же изменяется раньше времени t от предьщущего и соответствующим образом воспринимается на выходе элемента 9, то первый формирователь 10 импульсов формирует по нему импульс (например, второй слева на диаграмме д), который поступает на-S-вход RS-триггера 12, но не изменяет состояние его выходов, и на вход параллельной записи счетчи- ка.11, что приводит к записи в него кода, выставленного на входах 14, т.е. сигнал обнуления счетчика не вьфабатывается, что воспринимается устройством как продолжение дребезга.

Лишь когда вьфаботается сигнал обнуления счетчика 11, т.е. не мень-, ше, чем по прошествии времени At от

40

обнуления счетчика на различное время30 ходах Dt-триггеров, связанных с входами блока приема информации, новое состояние выключателей после окончание дребезга (новое состояние будет только у переключившихся вы35 ключателей, у остальных подтвердится старое).

Если предполагается, что при использовании устройства одновременно коммутируется лишь одна пара контактов с промежутком времени не менее 4t2 между коммутациями различных выключателей, превьш1ающим наибольший период дребезга Т,р и его возможные отклонения в сторону увеличения ,

45 то значение времени 4t настройки

счетчика 11 в этом случае может выбираться из соотношения

+ .At T p+AT p-bAT ,

где . В этом случае начало коммутации (появление дребезга) фиксируется практически мгновенно (не считая задержек пяти комбинационных элементов, а окончание дребезга фиксируется за время

z t T p-HdT pH-/if.3T,p.. На фиг. 3 показан этот случай на протяжении временных отрезков I-IV

50

55

40

,

на примере коммутации контакта типа кнопки: отрезки Т и III характеризую длительность дребезга , l и IIl , II . и IV - At, разность между отрезками II и II - At.

При необходимости использования устройства в режиме устранения дребезга-, когда возможна одновременная коммутация двух и более выключателей значение времени At настройки счетчи ка П должно выбираться из тех же соотношений, что и при единовременно Коммутации не более одного выключателя.

,

где ,

Тдр - период дребезга для выключателя с их наибольшими значениями.

Это необходимо для того, чтобы за время продолжительности дребезга контактов Тдр ,цля любого выключателя произвести не более одной записи нового состояния.

Если дребезги различных выключа телей перекрываются (в пределах времени At), устройство автоматически блокирует запись до полного окончания дребезга, т.е. до тех пор, пока после окончания дребезга не пройдет время 4t, на которое настроен счетчик.

Вариант работы при двух одновременно коммутируемых выключателях приведен на фиг. 3 для зон временно- го анализа V-X: конец участка V - начало участка VI характеризуют начало дребезга, когда выключился первый выключатель 6 (диаграмма в), участок VI характеризует совместный дребезг, зона между концом VI и концом VI - дребезг только второго выключателя 6, участки VII и X равны at, IX - обратная коммутация nepBof o выключателя 6, Тх - период дребезга (Тдр) контактов выключателей (для простоты принимаем их одинаковыми и равными максимальному) .

На участке VI (совместного дребезга) количество переключений выхода элемент 9 сравнения возрастает (диаграмма г), и примерно равно сумме переключений для каждого из выключателей 6 на этом участке. Соответственно увеличивается количество импульсов, вырабатываемых первым

25

т . - 5

, - О й t5

2030 3550

ее формирователем 10 -импульсов, восстанавливающих счетчик 11.

Лишь в конце участка VII, равного времени at настройки счетчика, отстоящего на &t от последнего дребезга (диаграмма б), вырабатывается импульс обнуления счетчика 11 (диаграмма ж), меняющий состояние выходов RS-тригге- ра 12 (диаграмма з). По этому изменению вторым формирователем 10 импульсов по фронту и спаду входного сигнала формируется импульс (диаграмма и), поступающий на стробирующие входы параллельной записи (синхро- входы) Dt-триггеров 5, который зафиксирует новое, свободное от дребезга состояние выключателей 6 на выходах Dt-триггеров.

Новое значение установится только для перекоммутированных с момента предыдущей записи выключателей, на остальных Dt-триггерах подтвердятся старые значения (диаграммы к, л, м).

Резистор 2 формирует уровень логической 1 на информационном входе Dt-триггера 5, повьшая его помехоза- пщщенность при разомкнутых замыкающих контактах 6. Резистор 3 и конденсатор 4 образуют интегрирующую цепь и предназначены для подавления импульсных помех, наводимых на входные линии связи и коммутационные элементы. Блок 1 осуществляет прием и обработку сигналов с выхода Dt-триггеров 6.

Устройство позволяет подавлять дребезг контактов выключателей как ; при коммутации одного, так и при коммутации нескольких контактов одновременно. При этом в первом случае устройство позволяет осуществлять : прецизионное повторение входного сигнала с фильтрацией дребезга за счет отсутствия задержки при реакции устройства на появление дребезга.

Устройство эффективно работает и в системах, где возможно одновременное появление дребезгов нескольких контактов, например в пультах ручного ввода, клавишных устройствах и т.д., за счет автоматической фиксации момента окончания дребезга контактов.

Фо.рмула изобретения

.

Устройство для подавления дребезга контактов п выключателей, содержащее в каждом канале два резистора.

конденсатор, Dt-триггер и выключатель, причем подвижный контакт выключателя соединен с общей шиной, а неподвижный через второй резистор связан с информационным входом Dt-триг- гера, который этим же входом через первый резистор подключен к шине источника питания, а через конденсатор - к общей шине, выходы каждого Dt-триггера связаны с соответствующими выходными шинами, а синхронизи- рукядие входы объединены, о т.л и - чающееся тем, что, с целью уменьшения динамической погрешности времени появления сигналов, в него введены п-входовой элемент сравнения по модулю два, два формирователя импульсов по фронту и спаду входного сигнала, двоичный счетчик с параллельной записью и RS-триггер, причем входы элемента сравнения по модулю два соединены с информационными входами соответствующих Dt-триггеров,

а выход - с входом первого формирователя импульсов по фронту и Спаду входного сигнала, выход которого подключен к S-входу RS-триггера и стро- бирующему входу параллельной записи

двоичного счетчика, вычитающий вход которого соединен с шиной тактовых импульсов, информационные входы - с кодовыми пшнами, а выход обнуления соединен с R-входом RS-триггера, пря

мой выход которого через второй формирователь импульсов по фронту и спаду сигнала связан с синхронизирующими входами Dt-триггеров, а инверсный -с уста- новочйым входом двоичного счетчика.

Фиг. 2

eJiarinr rUin ЛПШ1ЩЛШШЛШ

д Ittinill iianil II - i IMiHlflU

e шшшшшишшишшшшш шшшшишплшшшш шшшшшиш

и1Г

пri. .7.i-----г

кЛ

л

Фиг.З

Изобретение относится к автоматике. Цель изобретения - уменьшение динамической погрешности времени появления сигналов. Устройство содержит блок 1 приема информации, резисторы 2 и 3, конденсатор 4, Dt-триг- гер 5, выключатель 6. Введение п-вхо- дового элемента 9 сравнения по модулю два, формирователей 10 импульсов по фронту и спаду входного сигнапа, двоичного счетчика 11 с параллельной записью, RS-триггера 12 уменьшает задержку входного сигнала. Устройство позволяет подавлять дребезг контактов выключателей как при коммутации одного, так и при коммутации нескольких контактов одновременно. При этом в первом случае устройство позволяет осуществлять прецизионное повторение входного сигнала с фильтрацией дребезга за счет отсутствия задержки при реакции устройства на появление дребезга. 3 ил. S (Л со о СП 00 4: О