Адаптивное устройство логической защиты от дребезга контактов

 

Изобретение может быть использовано для устранения паразитных импульсов в коммутационных системах контроля и управления. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства - достигается в результате введения в него элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, ИЛИ - НЕ 3, селектора 2 импульсов, тактовых шин 10, 11, кодовых шин 12, 13, шины 8 сигнала о состоянии входного сигнала до коммутации, шины 9 сигнала о том, что первый импульс дребезга превысил заданный интервал. Устройство содержит также триггер 5, одновибратор 4, входную шину 6, выходную шину 7 сигнала без дребезга коммутации. 2 з. п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, может быть использовано для устранения паразитных импульсов в коммутационных цепях устройств автоматики, телеметрии, автоматизированных систем контроля и управления. Цель изобретения расширение функциональных возможностей за счет формирования сигналов до коммутации и измерение длительности первого импульса дребезга. На фиг. 1 приведена функциональная схема адаптивного устройства логической защиты от дребезга контактов; на фиг. 2 функциональная схема селектора импульсов по длительности; на фиг. 3 функциональная схема одновибратора; на фиг. 4 приведены временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг. 5 временные диаграммы работы селектора импульсов; на фиг. 6 временные диаграммы, поясняющие работу одновибратора. Адаптивное устройство логической защиты от дребезга контактов содержит элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1, селектор 2 импульсов по длительности, элемент ИЛИ-НЕ 3, одновибратор 4, триггер 5, входную шину 6, первую выходную шину 7, вторую выходную информационную шину 8 фиксации состояния входного сигнала до коммутации и третью выходную информационную шину 9 фиксации длительности первого импульса дребезга, тактовые шины 10, 11, входные кодовые шины 12, 13. Селектор 2 импульсов имеет входы 14, 15, выходы 16, 17. Одновибратор имеет вход 18, выходы 19, 20. Селектор 2 импульсов содержит двоичный счетчик 21, триггер 22 и элемент И-НЕ 23. Одновибратор 4 содержит двоичный счетчик 24. На фиг. 4 введены следующие обозначения эпюр временных диаграмм сигналов: 25 на входной шине 6 устройства, 26 на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1, 27 на выходе 17 селектора 2 импульсов, 28 на выходе элемента ИЛИ-НЕ 3, 29 на выходе 20 одновибратора 4, 30 на выходной шине 7 устройства, 31 на выходной шине 8 устройства, 32 на выходной шине 9 устройства. На фиг. 5 и 6 обозначены временные диаграммы сигналов: 33 на тактовой шине 10 устройства, 34 на выходе триггера 22, 35 на тактовой шине 11 устройства. Входная шина 6 устройства подключена к первому входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1 и входу триггера 5. Выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1 подключен к входу 14 селектора 2 импульсов и первому входу элемента 3. Выход элемента ИЛИ-НЕ 3 связан с входом 18 одновибратора 4, выход 19 которого соединен с входом 15 селектора 2 импульсов и выходной шиной 7 устройства, выход 20 с тактовым входом триггера 5. Инверсный выход триггера 5 соединен с выходной шиной 8 устройства и вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1. Первый выход 16 селектора 2 импульсов соединен с выходной шиной 9 устройства, а выход 17 селектора 2 подключен к второму входу элемента ИЛИ-НЕ 3. Устройство работает следующим образом. В исходное состояние устройство устанавливается автоматически, без внешних сигналов, и потенциалы характерных точек соответствуют эпюрам на фиг. 4-6 до момента времени Т_o'. Исходное состояние поддерживается потенциалами каждого элемента. Если исходное состояние какого-либо элемента с памятью (триггер, счетчик) не соответствует указанному, включается одновибратор 4, который и восстанавливает исходное состояние устройства аналогично рабочему циклу. Изменение в момент времени Т_о потенциала на входе устройства (например подача напряжения при замыкании контактов с дребезгом, фиг. 4, поз. 25) приводит к формированию на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1 уровня лог. "О" (фиг. 4, поз. 26), который через элемент ИЛИ-НЕ 3 включает одновибратор 4 обнуляет счетчик 24. На выходе переполнения счетчика 24 и на шине 7 устройства также устанавливается уровень лог. "0", снимающий блокировку работы селектора 2 импульсов. Этот сигнал снимает режим записи счетчика 21 и разрешает его работу счет тактовых импульсов по С-входу. Триггер 22 остается в исходном состоянии, т.к. сигнал с входа установки, определяющий его начальное состояние, снимается относительно входа сброса триггера с задержкой, вносимой одновибратором 4. Далее целесообразно рассмотреть два случая: a) длительность первого изменения входного сигнала превышает порог длительности, определяемый селектором 2. В этом случае счетчик 21 отрабатывает заложенную в него программу работы и через интервал времени Т₁-Т_о на его выходе переполнения (фиг. 5, поз. 32) появляется уровень лог. "0", блокирующий через элемент И-НЕ 23 дальнейший счет импульсов счетчика 21. Через элемент ИЛИ-НЕ 3 снимается сигнал запуска одновибратора 4 сигнал начальной установки счетчика 24. б) длительность первого изменения входного сигнала меньше порога селекции блока 2. В этом случае до появления сигнала переполнения счетчика 21 в момент времени Т₁ сигнал с выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1 переключает триггер 22 по входу, и потенциал с его выхода (фиг. 5, поз. 34) блокирует дальнейший счет импульсов счетчиком 21 и снимает сигнал запуска одновибратора 4 сигнал начальной установки счетчика 24. Если длительность первого изменения меньше времени срабатывания элемента ИЛИ-НЕ 3 и одновибратора 4, т. е. при наличии в течение некоторого времени на обоих входах триггера 5 уровня лог. "1" на выходе последнего должен присутствовать исходный уровень лог. "1". Таким образом, сигнал (фиг. 5, поз. 27) с выхода селектора, определяющий длительность обнуления одновибратора 4 (фиг. 4, поз. 28) и, следовательно задержку начала его работы, формируется как в случае соответствия, так и в случае несоответствия длительности входного сигнала заложенным нормам. После снятия сигнала начальной установки счетчик 24 одновибратора 4 начинает счет тактовых импульсов. При этом на выходе младшего разряда может многократно формироваться, в зависимости от заложенного в счетчик 24 начального кода, перепад напряжения лог. "0" лог. "1" (фиг. 4, 6, поз. 29). По фронту этого сигнала в триггер 5 записывается состояние входной шины 6 и восстанавливается исходный уровень лог. "1" на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1. Из этого условия следует, что для правильной работы устройства период Т₂ тактовых импульсов одновибратора, подаваемых на тактовую шину 11, должен быть больше порога селекции селектора 2: T₂ > T₁ T₀. Однако существенным для работы устройства является только фронт последнего импульса на выходе младшего разряда счетчика 24 перед окончанием формирования сигнала на выходной шине 7 (момент времени Т₂ на фиг. 4, 5, поз. 29). К этому моменту дребезг входного воздействия заканчивается и в триггер 5 записывается установившееся значение входного сигнала. На выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1 устанавливается исходный уровень лог. "1". В момент Т₃ счетчик 24 заканчивает обработку заложенной в него программы счета, и на его выходе переполнения формируется уровень лог. "1" (фиг. 4, поз. 25), который возвращает в исходное состояние селектор 2 импульсов (по S-входу триггера 22 и РЕ-входу счетчика 21) и устройство в целом. При этом уровень лог. "1" с выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1 предотвращает ложный запуск одновибратора 4. Элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1 и триггер 5 обеспечивают нормирование сигнала на выходе элемента 1 по полярности: входной сигнал трансформируется на выходе этого элемента в перепад напряжения лог. "1" лог. "0" (моменты времени Т₀ и Т'₀, фиг. 4, 5). При этом установившееся состояние входной шины запоминается триггером 5. Запись осуществляется в момент Т₂ или Т''₂, т.е. непосредственно перед окончанием рабочего цикла устройства, что обеспечивает готовность устройства к работе по окончании цикла дребезга, отрабатываемого одновибратором 4. Таким образом, устройство за цикл обработки входного сигнала формирует следующую информацию: в виде сигнала без дребезга на выходной шине 7; сигнал о состоянии входного сигнала перед воздействием на выходной шине 8; сигнал о том, что длительность первого импульса дребезга соответствует ожидаемому значению. Технико-экономический эффект определяется таким образом: увеличением информативности (состояние входа, длительность первого изменения, т.е. характер воздействия); расширением области применения при исследовании различных процессов за счет расширения функциональных возможностей без дополнительных затрат по объему и энергопотреблению; адаптацией к характеру входного сигнала; повышением надежности за счет сокращения объема применяемого оборудования; повышением технологичности при изготовлении;
возможностью перестройки в диапазоне ожидаемых параметров дребезга.

Формула изобретения

1. АДАПТИВНОЕ УСТРОЙСТВО ЛОГИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ ОТ ДРЕБЕЗГА КОНТАКТОВ, содержащее триггер, одновибратор, первые входную и выходную шины, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет формирования сигналов до коммутации и измерения длительности первого импульса дребезга, в него введены элементы ИЛИ-НЕ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и селектор импульсов по длительности, причем информационный вход триггера соединен с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и входной шиной устройства, инверсивный выход триггера соединен с вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и второй выходной шиной устройства, при этом выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с первыми входами элемента ИЛИ-НЕ и селектора импульсов, выход элемента ИЛИ-НЕ подключен к входу одновибратора, выход которого соединен с вторым входом селектора импульсов и первой выходной шиной устройства, второй выход одновибратора подключен к тактовому входу триггера, первый выход селектора импульсов является третьей выходной шиной устройства, а второй соединен с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ, при этом тактовый вход и входная кодовая шина селектора импульсов являются соответственно первой тактовой и второй входной шинами устройства, а тактовый вход и входная кодовая шина одновибратора являются соответственно второй тактовой и третьей входной шинами устройства. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что селектор импульсов содержит двоичный счетчик, триггер и элемент И-НЕ, выход которого соединен с входом блокировки двоичного счетчика и является вторым выходом селектора импульсов, первый вход которого соединен с входом сброса триггера, подключенного своим выходом к первому входу элемента И-НЕ, вторым входом соединенного с выходом переполнения двоичного счетчика и первым выходом селектора импульсов, второй вход которого соединен с входом установки триггера и входом начальной установки двоичного счетчика, соединенного своим тактовым входом и шиной начальной установки кода соответственно с тактовым входом и входной кодовой шиной селектора импульсов. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что одновибратор содержит двоичный счетчик, тактовый вход и шина начальной установки кода которого соединены соответственно с тактовым входом и входной кодовой шиной одновибратора, вход которого подключен к входу начальной установки двоичного счетчика, выходом переполнения подключенного к входу блокировки двоичного счетчика и первому выходу одновибратора, второй выход которого соединен с выходом младшего разряда двоичного счетчика.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6