Logické čipy. Část 10. Jak se zbavit odrazů kontaktů

Použití spouště jako spínače

V předchozích částech článku byly popsány spouštěče jako D a JK. Zde bude vhodné připomenout, že tyto spouštěče mohou pracovat v režimu počítání. To znamená, že když další impulz dorazí na hodinový vstup (pro oba spouštěče je to vstup C), stav spouště se změní na opačný.

Tato logika činnosti je velmi podobná běžnému elektrickému tlačítku, jako u stolní lampy: stisknuto - zapnuto, znovu stisknuto - vypnuto. V zařízeních na digitálních mikroobvodech je role takového tlačítka nejčastěji prováděna pomocí spouště pracujících v režimu počítání. Na čítací vstup jsou přiváděny pulzy vysoké úrovně a spouštěcí výstupní signály se používají k řízení výkonných obvodů.

Vypadalo by to velmi jednoduše. Pokud jednoduše připojíte tlačítko ke vstupu C, který po stisknutí spojí tento vstup s běžným drátem, pak se při každém stisknutí změní spouštěcí stav podle očekávání na opačný. Aby se ujistil, že tomu tak není, stačí sestavit tento obvod a stisknout tlačítko: spoušť nebude pokaždé nainstalována ve správné poloze, ale častěji po několika stiskech tlačítka.

Spouštěcí stav se nejlépe monitoruje pomocí LED indikátoru, který byl opakovaně popsán v předchozích částech článku, nebo jednoduše pomocí voltmetru. Proč se to děje, proč spoušť pracuje tak nestabilně, jaký je důvod?

Co je kontaktní odskok

Ukazuje se, že odrazem kontaktů je vina za všechno. Co je to? Jakékoli kontakty, dokonce i ty nejlepší jazýčkové spínačeUkazuje se, že se nezavírají okamžitě. Jejich spolehlivému spojení brání celá řada kolizí, která trvá asi 1 milisekundu nebo i více. To znamená, že pokud stiskneme tlačítko a podržíte jej stisknuté po dobu půl sekundy, neznamená to, že se vytvořil pouze jeden impuls takové délky. Jeho vzhledu předchází několik desítek, možná i stovek impulsů.

Každý z těchto impulsů se přepne do počítacího vstupu spouštěče do nového stavu, který plně odpovídá logice spouště v režimu počítání: všechny impulsy budou počítány a výsledek bude odpovídat jejich počtu. Úkolem je jednorázové stisknutí tlačítka pro změnu spouštěcího stavu.

Podobný problém je ještě znatelnější, když je mechanickým kontaktem snímač rychlosti, například v zařízení pro vinutí transformátorů nebo v průtokoměru kapaliny: každá kontaktní operace zvyšuje stav elektronického měřiče ne o jeden, jak se očekávalo, ale o náhodné číslo. Příběh o přepážkách bude o něco později, ale prozatím jen věřte, že je to přesně tak, a ne jinak.

Jak se zbavit odrazů kontaktů

Cesta ven je znázorněna na obrázku 1.

Obrázek 1. Impulzní impuls na RS - spouště.

Nejjednodušší způsob, jak eliminovat odskok kontaktů, je již známý RS - trigger, který je sestaven na logickém čipu K155LA3, přesněji na jeho elementech DD1.1 a DD1.2. Souhlasíme s tím přímým východem RS - spoušť toto je pin 3, takže inverzní výstup je pin 6.

Je-li spoušť RS sestavena z prvků logických obvodů, je nutné tuto dohodu uzavřít. Pokud je spouštěčem hotový čip, například K155TV1, je poloha přímých a inverzních výstupů určena jeho referenčními daty. Ale i v tomto případě, pokud nejsou použity vstupy JK a C a mikroobvod se používá jednoduše jako spoušť RS, výše uvedená dohoda může být docela vhodná. Například pro snadnou montáž čipu na desce.Současně jsou zároveň zaměněny i vstupy RS.

V poloze spínače znázorněné na obrázku je na přímém výstupu RS-spouště logická jednotka a na inverzní, samozřejmě, logická nula. Stav spouštěcího impulzu DD2.1 počítání zůstává dosud stejný jako při zapnutí napájení.

Je-li to nutné, lze jej resetovat pomocí tlačítka SB2. K resetování spouště při zapnutí napájení je mezi vstupem R a společným drátem připojen malý kondenzátor v rozmezí 0,05 ... 0,1 μF a rezistor s odporem 1 ... 10 KOhm mezi zdrojem napájení a vstupem R. Dokud se kondenzátor nenabije na vstupu R, je krátce přítomno logické nulové napětí. Tento krátký nulový impulz stačí k resetování spouště. Pokud je podle provozních podmínek zařízení nutné nastavit spouště při zapnutí do jediného stavu, je takový RC řetězec připojen ke vstupu S. Budeme považovat odstavec o řetězci RC za lyrickou odbočku a nyní budeme pokračovat v boji s odrazem kontaktů.

Stisknutím tlačítka SB1 uzavřete jeho pravý kontaktní kolík ke společnému drátu. Současně se na terminálu 5 mikroobvodu DD1.2 objeví celá řada odrazových impulsů. Výkon mikročipů i těch nejpomalejších řad je však mnohem vyšší než rychlost mechanických kontaktů. A proto se první impuls RS - trigger resetuje na nulu, což odpovídá vysoké úrovni na inverzním výstupu.

V tuto chvíli se vytvoří kladný úbytek napětí, který na vstupu C přepne spoušť DD2.1 do opačného stavu, který lze pozorovat pomocí LED HL2. Následující impulsy odrazení neovlivňují stav RS-spouště, proto stav spouště DD2.1 zůstává nezměněn.

Po uvolnění tlačítka SB1 se spoušť na prvcích DD1.1 DD1.2 vrátí do jediného stavu. V tomto okamžiku je na invertovaném výstupu vytvořen záporný pokles napětí (pin 6 DD1.2), který nemění stav spouštěče DD2.1. Aby se počítadlo vrátilo do původního stavu, bude nutné znovu stisknout tlačítko SB1. Se stejným úspěchem v podobném zařízení bude fungovat a JK - spoušť.

Takové shaper je typický obvod a funguje jasně a bez selhání. Jeho jedinou nevýhodou je použití přepínacího tlačítka. Níže budou zobrazeny podobné tvarovače, pracující z tlačítka s jediným kontaktem.

Opatření k odstranění falešných poplachů, proti rušení

Na obrázku je vidět nový díl - kondenzátor C1, instalovaný v spouštěcím výkonovém obvodu. Jaký je jeho účel? Jeho hlavním úkolem je chránit před rušením, na které jsou citlivé nejen spouště, ale také všechny ostatní mikroobvody.

Pokud se dotknete montážních prvků kovovým předmětem, vytvoří se impulsní šum, který může podle potřeby změnit stav spouště. Stejné rušení v obvodu se vytvoří, když se použije i jedna spoušť, zejména několik. Toto rušení je přenášeno prostřednictvím výkonových sběrnic z jednoho čipu na druhý a může také způsobit nesprávné spínání spouště.

Chcete-li tomu zabránit na výkonových sběrnicích a nainstalovat blokovací kondenzátory. V praxi jsou takové kondenzátory s kapacitou 0,033 ... 0,068 μF instalovány v poměru jednoho kondenzátoru pro každé dva nebo tři mikroobvody. Tyto kondenzátory jsou namontovány co nejblíže výkonovým svorkám mikroobvodů.

Dalším zdrojem nesprávného spouštění mikročipů mohou být nepoužité vstupní kolíky. Rušivé interferenční impulsy budou indukovány především na těchto závěrech. Pro potlačení falešných poplachů by měly být nepoužité vstupní svorky připojeny přes odpory s odporem 1 ... 10 KOhm k pozitivní sběrnici zdroje energie. Kromě toho, pokud se režim nevyužil logické prvky A NE, pak by jejich vstupy měly být spojeny se společným drátem, a proto se na výstupu takových prvků objeví logická jednotka a připojí k nim nepoužité spouštěcí vstupy.

Pokud je přepínač nebo tlačítko použito jako zdroj signálu pro mikroobvod, pak je situace, kdy je kontakt otevřený a dostatečně dlouhý vodič „visí ve vzduchu“, zcela nepřijatelná. Již taková anténa bude přijímat rušení velmi úspěšně. Proto by tyto vodiče měly být připojeny k pozitivní sběrnici přes odpor s odporem 1 ... 10 KOhm.

Tlačítko potlačení chvění s jedním párem kontaktů

Použití tlačítek s jedním párem kontaktů je mnohem jednodušší, takže se používají častěji než tlačítka s kolébkovými kontakty. Na obr. 2 je znázorněno několik obvodů určených k potlačení chvění kontaktů takových tlačítek.

Obrázek 2

Činnost těchto obvodů je založena na časových prodlevách vytvořených pomocí řetězů RC. Obr. 2a ukazuje obvod, jehož provozní zpoždění se zapíná a vypíná, obr. 2c obsahuje obvod pouze se zpožděním a obr. 2d znázorňuje obvod se zpožděným vypnutím. Tyto obvody jsou jednotlivé vibrátory, o nichž se již psalo v jedné části tohoto článku. Obrázky 2b, 2d, 2e ukazují jejich časové diagramy.

Je snadné vidět, že tyto formovače jsou vyráběny na čipech řady K561, které se vztahují na čipy CMOS, takže hodnoty rezistorů a kondenzátorů jsou specificky uváděny pro tyto čipy. Tyto tvarovače by se měly používat v obvodech postavených na mikroobvodech řady K561, K564, K176 a podobně.

Boris Aladyshkin