Устройство защиты от дребезга контакта Советский патент 1992 года по МПК H03K5/153 

и

6

и

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для устранения дребезга механических контактов, влияющего на работу электронных схем. Цель изобретения - повышение быстродействия и надежности - достигается введени- ем первого 11, второго 12 и третьего 13 инверторов, третьего конденсатора 11, первого 17, второго 18 и третьего 19 резисторов, двух запирающих диодов 20, 21. Устройство также содержит первый 1 и второй 2 конденсаторы, разрядные резисторы 3 и 4, механический контакт 5, шину питания 6, ограничительный резистор 7, первый 8 и второй 9 элементы И-НЕ, общую шину 10, RS-триггер 14 и выходные шины 15,16.1 з.п. ф-лы, 2 ил.

ф

иг. Л

16 &15

Изобретение относится к измерительной и импульсной технике и может быть использовано для устранения дребезга механических контактов, влияющего на работу электронных схем.

Целью изобретения является повышение быстродействия и надежности, кроме того, времязадающие цепочки заряда и разряда, подобранные в отношении 5:1, позволяют повысить надежность срабатывания устройства в широком диапазоне значений длительности дребезга.

На фиг.1 приведена схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит первый 1 и второй 2 конденсаторы, зарядные резисторы 3 и 4, механический контакт 5, шину 6 питания, ограничительный резистор 7, первый 8 и второй 9 элементы И-НЕ, общую шину 10, первый 11. второй 12, третий 13 инверторы RS-триггер 14, выходные шины 15 и 16, введенные первый 17, второй 18 и третий резисторы, первый 20 и второй 21 диоды, третий конденсатор 22.

На фиг.2 введены следующие обозначения: зона а - устойчивое замыкание контакта, зона б - размыкание контакта, зона в - устойчивое замыкание контакта. Буквенное обозначение эпюр напряжения соответст- вует буквенным обозначениям на фиг.1, а именно: А - механический контакт, В и Е ЕЫХОД первого инвертора 11: С и G - конденсаторы 1 и 2; D и Н - выходы первого 8 и второго 9 элементов И-НЕ; F - выход инвер- тора 13; К и L - единичный и нулевой выходы RS-триггера 14.

Выход первого элемента И-НЕ 8 подключен к единичному входу RS-триггера 14, выходы которого подключены к выходным шинам 15 и 16. Механический ключ 5 первым контактом соединен с общей шиной 10. а второй его контакт через резистор 7 подключен к шине 6 питания, к которой подключены также первые выводы резисторов 3, 4 и 19. При этом второй вывод механического ключа 5 соединен с входом первого инвертора 11 и первым входом первого элемента И-НЕ 8, второй вход которого соединен с первыми вводами первых кон- денсаторов 1 и резисторов .17, а также с вторым выводом резистора 3. Выход первого элемента НЕ 11 соединен с катодом первого диода 20. входом третьего элемента НЕ 13 и первым входом второго элемента И-НЕ 9, выход которого подключен к нулевому входу установки триггера, а второй вход соединен с первыми выводами вторых конденсатора 2 и резистора 18 и с вторым выводом резистора 4.

Второй вывод второго резистора 18 подключен к аноду второго диода 21, катод которого соединен с выходом третьего элемента НЕ 13, вторые выводы первого 1 и второго 2 конденсаторов соединены с выходом второго элемента НЕ 12, вход которого соединен с вторым выводом резистора 19 и первым выводом третьего конденсатора 22, второй вывод которого соединен с общей шиной 10. Анод первого диода 20 подключен к второму выводу первого резистора 17. При этом номиналы резисторов 3 и 4 (цепи заряда конденсаторов 1 и 2 соответственно) выбирают в отношении 5:1 к номиналам резисторов 17 и 18 (цепи разряда конденсаторов).

Устройство работает следующим образом.

При замкнутом механическом контакте 5 (фиг.2, зона а) сигналы A, F, G и К соответствуют нулевому уровню. Уровни сигналов соответствуют единичному уровню. На выходной шине 15 имеется нулевой уровень, соответствующий состоянию единичного выхода триггера 14. Формирователь нулевого уровня, выполненный на инверторе 12 и время задающей цепи 19 и 22. создает на вторых выводах конденсаторов 1 и 2 нулевой уровень. Конденсатор 1 заряжен до единичного уровня через зарядный резистор 3 от напряжения на шине питания, так как цепь разряда конденсатора 1, содержащая резистор 17, диод 20, выход инвертора 11, заперта единичным уровнем на катоде диода 20 от выхода инвертора 11. Конденсатор 2 разряжен до нулевого уровня, так как цепь разряда, содержащая резистор 13, диод 21 и выход инвертора 13, открыта. Нулевой уровень на выходе инвертора 13 включает диод 21. Наличие диодов 20 и 21 обеспечивает заряд конденсаторов 1 и 2 через резисторы 3 и 4 и разряд их через резисторы 17 и 18.

При первом размыкании контакта 5 происходит смена уровня сигнала на первом входе элемента И-НЕ 8 (сигнал А), на выходе первого инвертора 11 (сигнал В), на первом входе элемента И-НЕ 9 (сигнал Е) и на выходе третьего инвертора 13 (сигнал F). При этом элемент 9 по первому входу закрывается и смена уровня напряжения на конденсаторе 2 (сигнал G) не оказывает влияния на выходной уровень элементов 9 (сигнал Н). В результате этого триггер 14 по нулевому входу закрыт. Элемент И-НЕ 8 по первому входу открывается, и уровень заряда на конденсаторе 1 приводит к смене состояния выхода элемента И-НЕ 8 (сигнал D) на время разряда конденсатора 1 до нулевого уровня (сигнал С). После этого элемент ИНЕ 8 по второму входу закрывается и на его выходе вновь появляется единичный уровень.

Сформированный на выходе элемента И-НЕ 8 сигнал (D) приводит к смене состояний выходов триггера 14. На единичном выходе триггера 14 появляется единичный уровень (сигнал К), который поступает на выходную шину 15. На нулевом выходе триггера 14 появляется нулевой уровень (сигнал L), который поступает на выходную шину 16. Наличие единичного уровня на шине 15 и нулевого уровня на шине 16 свидетельствует о размыкании механического контакта 5.

Последующие смены состояния контакта 5, относящиеся к дребезгу (зона б), при его размыкании приводят к соответствующей смене состояний уровней от единичного к нулевому на первых входах элементов И-НЕ 8 и 9. которые не могут изменить состояния выходов и этих элементов (сигналы D и Н), так как по вторым входам они заперты нулевым уровнем на конденсаторах 1 и 2 (сигналы С и G). В результате на входах триггера 14 присутствуют уровни, сохраняющие предыдущее состояние механического контакта 5, обусловленное тем, что время заряда конденсаторов 1и 2 значительно больше времени разряда благодаря большому превышению (в 5 и более раз) сопротивления зарядных резисторов 3 и 4 над сопротивлением резисторов 17 и 18. Во время действия мгновенных замыканий и размыканий контакта 5 заряд конденсаторов 1 и 2 через резисторы 3 и 4 не достигает единичного уровня, так как в следующий момент смены состояния контакта 5 происходит разряд конденсаторов, тем самым сохраняется нулевой уровень на вторых входах элементов И-НЕ 8 и 9.

При переходе контакта 5 в состояние устойчивого размыкания (зона в) конденсатор 1 разряжается до нулевого уровня (сигнал С), потому что на выходе инвертора 11 появляется нулевой уровень, диод 20 открыт и цепь разряда включена. Конденсатор 2 заряжается до единичного уровня через зарядный резистор 3 от шины питания (сигнал G) так как на выходе инвертора 13 присутствует единичный уровень (сигнал F), котлрый запирает диод 21, тем самым закрывает цепь разряда конденсатора 2. Элемент И-НЕ 8 г.о второму входу заперт нулевым уровнем конденсатора 1. Элемент И-НЕ 9 по второму входу открыт единичным уровнем конденсатора 2, а по первому входу от закрыт нулевым уровнем ВЫХОДЕ инвертора 11. На выходах элементов И-НЕ 8 и 9 присутствуют единичные уровни, которые, переходя на входы триггера 14, сохраняют прежнее состояние триггера (сигналы Ки1).

При первом замыкании контакта 5 происходит смена состояний первых входов элементов И-НЕ 8 и 9 (сигналы А и Е) и состояний выходов инверторов 11 и 13 (сигналы ВиР).

СМРНЭ состояния первого входа элемен0 та И-НЬ 8 не приводит к смене состояния его выхода,так как он заперт по второму входу нулевым уровнем конденсатора 1. Смена состо яния первого входа элемента И-НЕ 9 приводит к смене уровня на выходе

5 этого элемента на время разряда конденсатора 1 до нулевого уровня, так как в это время включается цепь разряда (сигнал F) нулевым уровнем на выходе инвертора 13. Диод 21 открыт. Сформированный сигнал Н

0 на выходе элемента И-НЕ 9 устанавливает триггер 14 в новое положение, при котором на выходной шине 15 появляется нулевой уровень, а на шине 16 появляется единичный уровень (сигналы К и L). Данное состо5 яние выходных шин свидетельствует о замыкании механического контакта 5.

Работа устройства в зоне г аналогична работе в зоне б.

При переходе механического контакта

0 5 в состояние устойчивого замыкания (зона д) конденсатор 1 заряжается до единичного уровня (сигнал С).

Цепь разряда отключена, так как диод 20 запирается единичным уровнем с выхода

5 инвертора 11 (сигнал В). Элемент И-НЕ 8 по первому входу закрыт нулевым уровнем контакта 5 (сигнал А) и на зго выходе присутствует уровень, сохраняющий предыдущее состояние триггера 14. Конденсатор 2 раз0 ряжается до нулевого уровня через разрядную цепь (сигнал С) и закрывает по второму входу элемент И-НЕ Ј и на его выходе появляется единичный уровень, сохраняющий предыдущее состояние триггера 14 (сигна5 лы К и Ц,

Формирователь нулевого уровня (элементы 12,19,22) с цепью задержки предназначен для связи конденсаторов 1 и 2 с общей шиной 10 во всех режимах работы

0 устройства и создания условий для установки триггера 14 в состояние, соответствующее состоянию контактов при подаче напряжения на шину питания по отношению к общей шине 10.

5 Формирователь нулевого уровня выполнен на инверторе 12, на выходе которого образуется единичный уровень в момент подачи напряжения на шину питания так как конденсатор 22 цепи задержки еще не заряжен и на входе формирователя присут

ствует нулевой уровень, Конденсаторы 1 и 2 оказываются под одним потенциалом с обеих сторон, который поднимается на вторые входы элементов И-НЕ 8 и 9. В зависимости от состояния контакта 5 на одном из первых входов элементов И-НЕ 8 и 9 появляется единичный уровень, который формирует сигнал установки триггера 14 в состояние, соответствующее состояние контакта 5. Когда контакт 5 разомкнут, то на выходе 15 триггера 14 установится единичный уровень, и наоборот.

Цепь задержки, состоящая из резистора 19 и конденсатора 22, создает задержку нарастания напряжения на входе инвертора 12 по времени, достаточную для установки триггера 14 в состояние, отражающее состояние контакта 5. При заряде конденсатора 22 через резистор 19 до напряжения срабатывания инвертора 12 на его выходе появляется нулевой уровень, который поступает на конденсаторы 1 и 2, приводя их в исходное состояние.

Применение в предлагаемом устройстве формирователя нулевого уровня с цепью задержки, дополнительного инвертора, резисторов и двух диодов с образованием цепей разряда конденсаторов по времени разряда значительно меньше времени заряда позволяет исключить несвоевременное опрокидывание триггера в период дребезга механического контакта при его размыкании или замыкании, обеспечивает режим отслеживания длительности дребезга контактов (фиг.2, области б, г).

Формула изобретения

единичному входу RS-триггера, выходы которого подключены к выходным шинам, о т- личающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности, в него введены второй и третий инверторы, третий

конденсатор, первый, второй, третий резисторы, два запирающих диода, которые катодами подсоединены к выходам первого и третьего инверторов, анодами через первый и второй резистор - к вторым входам

соответственно первого и второго элементов И-НЕ, к первым обкладкам соответственно первого и второго конденсатора с зарядными резисторами, подключенными вторыми выводами к шине питания, при этом

вход третьего инвертора соединен с выходом первого инвертора, вторые обкладки конденсаторов обьединены и подключены к выходу второго инвертора, вход которого через третий резистор соединен с шиной

питания, а через третий конденсатор - с общей шиной.

2. Устройство поп.1.отличающее- с я тем, что, с целью повышения надежности срабатывания устройства в широком диапазоне значений длительности дребезга, отношение сопротивления зарядных резисторов к сопротивлению первого и второго резисторов выбирается из условия 5 : 1.