Układy logiczne. Część 10. Jak pozbyć się odbicia kontaktów

Używanie wyzwalacza jako przełącznika

W poprzednich częściach artykułu opisano wyzwalacze takie jak D i JK. W tym miejscu należy przypomnieć, że te wyzwalacze mogą działać w trybie zliczania. Oznacza to, że gdy następny impuls dociera do wejścia zegara (dla obu wyzwalaczy jest to wejście C), stan wyzwalacza zmienia się na przeciwny.

Ta logika działania jest bardzo podobna do zwykłego przycisku elektrycznego, jak w lampie stołowej: wciśnięty - włączony, wciśnięty ponownie - wyłączony. W urządzeniach na mikroukładach cyfrowych rolę takiego przycisku najczęściej pełnią wyzwalacze działające w trybie zliczania. Impulsy wysokiego poziomu są dostarczane do wejścia zliczającego, a sygnały wyjściowe wyzwalacza są wykorzystywane do sterowania obwodami wykonawczymi.

Wydawałoby się to bardzo proste. Jeśli po prostu podłączysz przycisk do wejścia C, który po naciśnięciu łączy to wejście ze wspólnym drutem, to po każdym naciśnięciu stan wyzwalania zmieni się, zgodnie z oczekiwaniami, na odwrót. Aby upewnić się, że tak nie jest, wystarczy zmontować ten obwód i nacisnąć przycisk: spust nie będzie instalowany we właściwej pozycji za każdym razem, ale częściej po kilku naciśnięciach przycisku.

Stan wyzwalania najlepiej monitorować za pomocą wskaźnika LED, który był wielokrotnie opisywany w poprzednich częściach artykułu lub po prostu za pomocą woltomierza. Dlaczego tak się dzieje, dlaczego spust działa tak niestabilnie, jaki jest powód?

Co to jest odbijanie kontaktów

Okazuje się, że za wszystko odbija się kontakt. Co to jest Wszelkie kontakty, nawet najlepsze kontaktronyOkazuje się, że nie zamykają się natychmiast. Ich niezawodne połączenie jest utrudnione przez szereg kolizji, które trwają około 1 milisekundy lub nawet dłużej. Oznacza to, że jeśli wciśniemy przycisk i przytrzymamy go przez pół sekundy, nie oznacza to wcale, że powstał tylko jeden impuls o takim czasie trwania. Jego pojawienie się poprzedza kilkadziesiąt, a może nawet setki impulsów.

Po wejściu do zliczania wyzwalacza każdy taki impuls przełącza go do nowego stanu, który w pełni odpowiada logice wyzwalacza w trybie zliczania: wszystkie impulsy zostaną zliczone, a wynik będzie odpowiadał ich liczbie. A zadaniem jest jednorazowe naciśnięcie przycisku, aby zmienić stan wyzwalania tylko raz.

Podobny problem jest jeszcze bardziej zauważalny, gdy styk mechaniczny jest czujnikiem prędkości, na przykład w urządzeniu do transformatorów uzwojenia lub w mierniku przepływu cieczy: każda operacja kontaktu zwiększa stan licznika elektronicznego nie o jeden, jak oczekiwano, ale o liczbę losową. Historia o licznikach będzie trochę później, ale na razie po prostu uwierz, że tak właśnie jest, a nie inaczej.

Jak pozbyć się odbicia kontaktów

Wyjście pokazano na rycinie 1.

Rysunek 1. Formator impulsów na wyzwalaczu RS.

Najłatwiejszym sposobem na wyeliminowanie odbicia styków jest znany już wyzwalacz RS, który jest montowany na układzie logicznym K155LA3, a dokładniej na jego elementach DD1.1 i DD1.2. Zgódźmy się na to bezpośrednie wyjście RS - wyzwalacz jest to odpowiednio pin 3, odwrotnym wyjściem jest pin 6.

Po zmontowaniu wyzwalacza RS z elementów obwodów logicznych konieczne jest zawarcie takiej zgody. Jeśli wyzwalacz jest gotowym mikroukładem, na przykład K155TV1, położenie wyjść bezpośrednich i odwrotnych jest określone przez dane odniesienia. Ale nawet w tym przypadku, jeśli wejścia JK i C nie są używane, a mikroukład jest używany jako wyzwalacz RS, powyższa zgoda może być całkiem odpowiednia. Na przykład dla ułatwienia montażu układu na płycie.Oczywiście w tym samym czasie wejścia RS są również zamieniane.

W pozycji przełącznika pokazanej na schemacie, na bezpośrednim wyjściu wyzwalacza RS, poziom jest jednostką logiczną, a na odwrotności, oczywiście, logicznym zerem. Dotychczasowy status licznika DD2.1 pozostaje taki sam, jak w momencie włączenia zasilania.

W razie potrzeby można go zresetować za pomocą przycisku SB2. Aby zresetować wyzwalacz po włączeniu zasilania, między wejściem R a przewodem wspólnym podłączony jest mały kondensator w odległości 0,05 ... 0,1 μF oraz rezystor o rezystancji 1 ... 10 KOhm między zasilaczem a wejściem R. Dopóki kondensator nie zostanie naładowany na wejściu R, na krótko pojawi się logiczne napięcie zerowe. Ten krótki impuls zerowy wystarczy, aby zresetować wyzwalacz. Jeśli, zgodnie z warunkami pracy urządzenia, konieczne jest ustawienie wyzwalacza przy włączaniu zasilania na pojedynczy stan, wówczas taki łańcuch RC jest podłączony do wejścia S. Rozważymy akapit o łańcuchu RC jako liryczną dygresję, a teraz będziemy kontynuować walkę z odbiciem kontaktów.

Naciśnięcie przycisku SB1 spowoduje zamknięcie jego prawego styku do wspólnego przewodu. W tym samym czasie na końcówce 5 mikroukładu DD1.2 pojawi się cała seria impulsów odskakujących. Ale wydajność mikroczipów nawet najwolniejszych serii jest znacznie wyższa niż prędkość mechanicznych styków. I dlatego pierwszy impuls RS - wyzwalacz resetuje się do zera, co odpowiada wysokiemu poziomowi na wyjściu odwrotnym.

W tym momencie powstaje na nim dodatni spadek napięcia, który na wejściu C przełącza wyzwalacz DD2.1 w przeciwny stan, co można zaobserwować za pomocą diody LED HL2. Kolejne impulsy odskakujące nie wpływają na stan wyzwalacza RS, dlatego stan wyzwalacza DD2.1 pozostaje niezmieniony.

Po zwolnieniu przycisku SB1 wyzwalacz na elementach DD1.1 DD1.2 powraca do stanu pojedynczego. W tym momencie na odwróconym wyjściu powstaje ujemny spadek napięcia (pin 6 DD1.2), który nie zmienia stanu wyzwalacza DD2.1. Aby przywrócić licznik do oryginalnego stanu, należy ponownie nacisnąć przycisk SB1. Z takim samym sukcesem w podobnym urządzeniu będzie działać i JK - wyzwalacz.

Taki kształtownik jest typowym obwodem i działa wyraźnie i bezbłędnie. Jego jedyną wadą jest użycie przycisku kontaktu obrotowego. Poniżej zostaną pokazane podobne kształty, działające od przycisku z jednym kontaktem.

Środki mające na celu wyeliminowanie fałszywych alarmów, zapobieganie zakleszczeniom

Na schemacie widać nową część - kondensator C1, zainstalowany w obwodzie zasilania wyzwalacza. Jaki jest jego cel? Jego głównym zadaniem jest ochrona przed zakłóceniami, na które wrażliwe są nie tylko wyzwalacze, ale także wszystkie inne mikroukłady.

Jeśli dotkniesz elementów montażowych metalowym przedmiotem, wytworzą one impuls impulsowy, który może zmienić stan wyzwalaczy, jak chcesz. Ta sama interferencja w obwodzie powstaje, gdy używany jest nawet jeden wyzwalacz, zwłaszcza kilka. Zakłócenia te są przesyłane przez szyny zasilające z jednego układu do drugiego i mogą również powodować fałszywe przełączanie wyzwalaczy.

Aby temu zapobiec na szynach zasilania i zainstalować kondensatory blokujące. W praktyce takie kondensatory o pojemności 0,033 ... 0,068 uF są instalowane z częstotliwością jednego kondensatora na każde dwa lub trzy mikroukłady. Kondensatory te są zamontowane jak najbliżej zacisków zasilania mikroukładów.

Innym źródłem fałszywego wyzwalania mikroczipów mogą być nieużywane piny wejściowe. Sztuczne impulsy interferencyjne będą indukowane głównie na podstawie takich wniosków. Aby zwalczyć fałszywe alarmy, nieużywane zaciski wejściowe należy podłączyć przez rezystory o rezystancji 1 ... 10 KOhm do dodatniej szyny źródła zasilania. Ponadto, jeśli program nie był używany elementy logiczne ORAZ NIE, wówczas ich wejścia powinny być podłączone do wspólnego przewodu, dlatego jednostka logiczna pojawi się na wyjściu takich elementów i połączy z nimi nieużywane wejścia wyzwalające.

Jeśli jako źródło sygnału mikroukładu wykorzystywany jest przełącznik lub przycisk przełączający, sytuacja, w której styk jest otwarty i wystarczająco długi drut pozostaje „wisi w powietrzu”, jest całkowicie nie do przyjęcia. Już taka antena bardzo skutecznie odbiera zakłócenia. Dlatego takie przewody powinny być podłączone do szyny dodatniej mocy przez rezystor o rezystancji 1 ... 10 KOhm.

Eliminacja rozmów przy pomocy jednej pary kontaktów

Używanie przycisków z jedną parą kontaktów jest znacznie prostsze, dlatego są używane częściej niż przyciski ze stykami typu rocker. Kilka obwodów zaprojektowanych do tłumienia drgań styków takich przycisków pokazano na ryc. 2.

Rycina 2

Działanie tych obwodów opiera się na opóźnieniach czasowych utworzonych za pomocą łańcuchów RC. Ryc. 2a pokazuje obwód, którego działanie opóźnia załączanie i wyłączanie, ryc. 2c zawiera obwód z opóźnionym włączeniem, a ryc. 2d pokazuje obwód z opóźnionym wyłączeniem. Obwody te są pojedynczymi wibratorami, o których już pisano w jednej części tego artykułu. Ryciny 2b, 2d, 2e pokazują ich wykresy czasowe.

Łatwo zauważyć, że te formatory są wykonane na układach serii K561, które odnoszą się do układów CMOS, więc wartości rezystorów i kondensatorów są wskazane specjalnie dla takich układów. Frezarki te należy stosować w obwodach zbudowanych na mikroukładach serii K561, K564, K176 i podobnych.

Boris Aladyshkin