Логически чипове. Част 10. Как да се отървем от отскока от контактите

Използване на спусък като превключвател

В предишните части на статията бяха описани задействания като D и JK. Тук ще бъде подходящо да припомним, че тези задействания могат да работят в режим на броене. Това означава, че когато следващият импулс пристигне на входа на часовника (и за двата спусъка това е вход C), състоянието на спусъка се променя на обратното.

Тази логика на работа е много подобна на обичайния електрически бутон, както в настолната лампа: натиснат - включен, отново натиснат - изключен. В устройства, базирани на цифрови микросхеми, ролята на такъв бутон се изпълнява най-често от спусъци, работещи в режим на броене. Импулсите от високо ниво се подават към преброяващия вход, а задействащите изходни сигнали се използват за управление на изпълнителните вериги.

Изглежда много просто. Ако просто свържете бутон към вход C, който свързва този вход към общ проводник при натискане, тогава с всяко натискане състоянието на спусъка ще се промени, както се очаква, в обратното. За да сте сигурни, че това не е така, достатъчно е да сглобите тази схема и да натиснете бутона: спусъка няма да бъде инсталиран в правилната позиция всеки път, но по-често след няколко натискане на бутона.

Състоянието на спусъка се следи най-добре с помощта на LED индикатор, който многократно е описан в предишните части на статията, или просто с помощта на волтметър. Защо това се случва, защо спусъкът работи толкова нестабилно, каква е причината?

Какво е отскачане от контакт

Оказва се, че за всичко е виновен скачането на контактите. Какво е това? Всякакви контакти, дори най-добрите, дори тръстика превключвателиОказва се, че те не се затварят веднага. Тяхната надеждна връзка е възпрепятствана от цяла серия от сблъсъци, които продължават около 1 милисекунда или дори повече. Тоест, ако натиснахме бутона и го задържим натиснат за половин секунда, това изобщо не означава, че се е образувал само един импулс с такава продължителност. Появата му е предшествана от няколко десетки, а може би дори стотици импулси.

Стигайки до броещия вход на спусъка, всеки такъв импулс го превключва в ново състояние, което напълно съответства на логиката на спусъка в режим на броене: всички импулси ще бъдат преброени, а резултатът ще съответства на техния брой. А задачата е еднократно натискане на бутона, за да се промени състоянието на спусъка само веднъж.

Подобен проблем е още по-забележим, когато механичният контакт е сензор за скорост, например, в устройство за навиване на трансформатори или в уред за измерване на течност: всяка контактна операция увеличава състоянието на електронния измервателен уред не с едно, както се очаква, а с произволно число. Историята за броячите ще бъде малко по-късно, но засега просто вярвайте, че това е точно така, а не иначе.

Как да се отървем от отскока от контактите

Изходът е показан на фигура 1.

Фигура 1. Бивш импулс на RS - спусък.

Най-лесният начин за елиминиране на скачането на контакта е с вече познатия RS-тригер, който е сглобен на логически чип K155LA3, по-точно върху неговите елементи DD1.1 и DD1.2. Нека се съгласим с този директен изход RS - спусък това е щифт 3, съответно обратният изход е щифт 6.

Когато RS-тригерът е сглобен от елементи на логически схеми, е необходимо да се направи такова споразумение. Ако спусъкът е завършена микросхема, например K155TV1, положението на директния и обратния изход се определя от референтните му данни. Но дори и в този случай, ако входовете JK и C не се използват и микросхемата се използва просто като RS-тригер, горното споразумение може да е доста подходящо. Например, за по-лесно монтиране на чипа на дъската.Разбира се, в същото време RS-входовете също се разменят.

В положението на превключвателя, показано на диаграмата, на директния изход на RS-тригера нивото е логическа единица, а на обратната, разбира се, логическа нула. Състоянието на брояча задействане DD2.1 засега остава същото като преди включването на захранването.

Ако е необходимо, той може да бъде нулиран с помощта на бутона SB2. За нулиране на спусъка, когато захранването е включено, между R - входа и общия проводник е свързан малък кондензатор в рамките на 0,05 ... 0,1 μF и резистор със съпротивление 1 ... 10 KOhm между мощността плюс и R - входа. Докато кондензаторът не се зарежда на входа R, накратко присъства логично нулево напрежение. Този кратък нулев импулс е достатъчен за нулиране на спусъка. Ако според условията на работа на устройството е необходимо да се включи спусъка при включване в едно състояние, тогава такава RC верига е свързана към S входа. Ще разгледаме параграфа за веригата RC като лирично отклонение, а сега продължаваме да се борим с отскока от контактите.

Натискането на бутона SB1 ще затвори дясната му контактна щифт до общата жица. В същото време на терминал 5 на микросхема DD1.2 ще се появи цяла серия от импулси за отскачане. Но производителността на микрочипове дори на най-бавните серии е много по-висока от скоростта на механичните контакти. И следователно, първият импулс на RS - спусъка ще се нулира на нула, което съответства на високо ниво при обратния изход.

В този момент върху него се образува положителен спад на напрежението, който на входа на C превключва спусъка DD2.1 в противоположно състояние, което може да се наблюдава с помощта на светодиода HL2. Следващите импулси за отскачане не влияят на състоянието на RS-тригера, следователно състоянието на спусъка DD2.1 остава непроменено.

Когато пуснете бутона SB1, спусъкът на елементите DD1.1 DD1.2 се връща в едно състояние. В този момент се образува отрицателен спад на напрежението при обърнат изход (щифт 6 DD1.2), което не променя състоянието на спусъка DD2.1. За да върнете брояча в първоначалното си състояние, бутонът SB1 ще трябва да бъде натиснат отново. Със същия успех в подобно устройство ще работи и JK - спусък.

Такъв формат е типична схема и работи ясно и без провал. Единственият му недостатък е използването на бутон за флип контакт. По-долу ще бъдат показани подобни формички, работещи от бутон с един контакт.

Мерки за премахване на фалшиви аларми, анти-заглушаване

На диаграмата можете да видите нова част - кондензатор С1, инсталиран във веригата за захранване на спусъка. Каква е целта му? Основната му задача е да предпазва от смущения, към които са чувствителни не само тригерите, но и всички други микросхеми.

Ако докоснете монтажните елементи с метален предмет, тогава те ще създават импулсен шум, който може да промени състоянието на задействащите устройства, както искате. Същата намеса във веригата се създава, когато се използва дори един спусък, особено няколко. Тази намеса се предава през захранващите шини от един чип към друг и може също да причини фалшиво превключване на тригера.

За да не се случи това на захранващите шини и да инсталирате блокиращи кондензатори. На практика такива кондензатори с капацитет 0,033 ... 0,068 μF се инсталират със скоростта на един кондензатор за всеки два или три микросхема. Тези кондензатори са монтирани възможно най-близо до захранващите клеми на микросхемите.

Друг източник на фалшиво задействане на микрочипове могат да бъдат неизползваните входни пинове. Погрешни интерференционни импулси ще бъдат индуцирани главно при такива заключения. За борба с фалшивите аларми неизползваните входни клеми трябва да бъдат свързани чрез резистори с съпротивление от 1 ... 10 KOhm към положителната шина на източника на захранване. Освен това, ако схемата не е използвана логически елементи И НЕ, тогава техните входове трябва да бъдат свързани към общ проводник, поради което на изхода на такива елементи ще се появи логическа единица и вече свържете неизползвани тригерни входове към тях.

Ако превключвател или бутон се използва като източник на сигнал за микросхема, тогава ситуацията, когато контактът е отворен и достатъчно дълъг проводник остава „висящ във въздуха“, е напълно неприемлива. Вече такава антена ще получи смущения много успешно. Следователно такива проводници трябва да бъдат свързани към шината с положителна мощност чрез резистор с съпротивление 1 ... 10 KOhm.

Бутон потискане на бъбривост с една двойка контакти

Използването на бутони с една двойка контакти е много по-просто, така че те се използват по-често от бутоните с рокерски контакти. На фигура 2 са показани няколко схеми, предназначени за потискане на бъркотията на контактите на такива бутони.

Фигура 2

Работата на тези вериги се основава на закъснения във времето, създадени с помощта на RC вериги. Фигура 2а показва схема, чиято работа забавя включването и изключването, Фигура 2в съдържа верига само със закъснение, а на Фигура 2d е показана схема със забавено изключване. Тези схеми са единични вибратори, за които вече е писано в една част на тази статия. Фигури 2b, 2d, 2e показват диаграмите им във времето.

Лесно е да се види, че тези формовъци са направени на чипове от серия K561, което се отнася до CMOS чипове, така че стойностите на резисторите и кондензаторите са посочени специално за такива чипове. Тези оформящи трябва да се използват в схеми, изградени върху микросхеми от сериите K561, K564, K176 и други подобни.

Борис Aladyshkin