CN109193188B - 一种带有数字信号消抖功能的接线端子 - Google Patents

一种带有数字信号消抖功能的接线端子 Download PDF

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Abstract

一种带有数字信号消抖功能的接线端子，涉及一种电气设备及电气工程技术，为了解决现有技术中的控制系统盘、台、柜间数字信号远距离传输或机械按键接触造成的数字信号抖动所引起的误动作、误报警以及显示异常的问题。本发明的端子底座为中空结构，端子底座设有导轨安装槽，PCB板固定在端子盖板上，PCB板覆盖在端子处；两个接线柱位于端子底座两侧，并固定在PCB板上，其中两个接线柱分别为消抖电路的输入端和输出端；消抖电路位于底座内部并集成在PCB板上，其用于消除单刀双掷开关状态切换产生的抖动、消除数字信号尖峰脉冲干扰引起的信号抖动、消除非单一原因引起的数字信号抖动以及消除输入信号上升沿抖动。有益效果为解决了盘、台、柜内部布置问题。

Description

一种带有数字信号消抖功能的接线端子
技术领域
本发明涉及一种电气设备及电气工程技术。
背景技术
在控制系统中，指令信号、报警信号、转速信号等一系列重要信号都是以数字量的形式进行信息传递的，信号的抖动会引起报警灯误闪烁、保护系统误动作、转速测量系统测速值偏高等一系列问题，导致系统运行存在严重的安全隐患。数字信号会不可避免的产生抖动，抖动是数字系统的信号完整性测试的核心内容之一；引起抖动的原因有很多，工程中常见的因素多为远距离传输产生的信号间串扰以及机械按键的接触抖动，如不同频率信号或同频率不同相位间的信号会产生相互叠加的现象，这种现象会降低数字信号的传输性能，引起设备误动作或显示异常等问题，而目前控制系统盘、台、柜内普遍不具备解决信号抖动的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中的控制系统盘、台、柜间数字信号远距离传输或机械按键接触造成的数字信号抖动所引起的误动作、误报警以及显示异常的问题；提出了一种带有数字信号消抖功能的接线端子。
本发明所述的一种带有数字信号消抖功能的接线端子包括端子盖板、两个接线柱、端子底座、消抖电路和PCB板；
所述端子底座的上部为中空结构，并且，端子底座的下部设有导轨安装槽，该导轨安装槽用于通过导轨完成对该接线端子的安装；
所述PCB板通过卡槽固定在端子盖板上，并且，PCB板覆盖在端子底座的中空结构处；
所述两个接线柱分别位于端子底座的中空结构两侧，并且，两个接线柱均固定在PCB板上，其中一个接线柱为消抖电路的输入端，另一个接线柱为消抖电路的输出端；
所述消抖电路位于端子底座的中空结构内部，并且，消抖电路集成在PCB板上，消抖电路分别用于消除机械式单刀双掷开关状态切换产生的抖动、用于消除数字信号尖峰脉冲干扰引起的信号抖动、用于消除非单一原因引起的数字信号抖动以及用于消除输入信号上升沿抖动。
本发明的有益效果是通过软件组态编程实现针对不同的抖动原因选择不同的消抖方案，消抖电路集成度高，在保证功能最大化的同时，有效减少电路部分所占体积，使之能够集成于端子排内部；针对不同种原因引起的数字信号抖动，通过消抖电路在线选择各种消抖方案，增强了该端子的应用灵活性；电路板集成在端子排内部，在实现数字信号消抖的同时，有效的解决了盘、台、柜内部布置问题；带有数字信号消抖功能接线端子的应用，既可以有效弥补控制系统中盘、台、柜和控制设备不具备数字量消抖功能的问题，又不占用设备内部布置空间、不影响系统设计复杂性，同时大幅提升了系统整体运行的稳定性和安全性。
附图说明
图1为具体实施方式一所述的一种带有数字信号消抖功能的接线端子的结构示意图；
图2为具体实施方式二中消抖电路的电路图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的一种带有数字信号消抖功能的接线端子包括端子盖板1、两个接线柱2、端子底座3、消抖电路4和PCB板5；
所述端子底座3的上部为中空结构，并且，端子底座3的下部设有导轨安装槽6，该导轨安装槽6用于通过导轨完成对该接线端子的安装；
所述PCB板5通过卡槽固定在端子盖板1上，并且，PCB板5覆盖在端子底座3的中空结构处；
所述两个接线柱2分别位于端子底座3的中空结构两侧，并且，两个接线柱2均固定在PCB板5上，其中一个接线柱2为消抖电路4的输入端，另一个接线柱2为消抖电路4的输出端；
所述消抖电路4位于端子底座3的中空结构内部，并且，消抖电路4集成在PCB板5上，消抖电路4分别用于消除机械式单刀双掷开关状态切换产生的抖动、用于消除数字信号尖峰脉冲干扰引起的信号抖动、用于消除非单一原因引起的数字信号抖动以及用于消除输入信号上升沿抖动。
具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的一种带有数字信号消抖功能的接线端子进一步限定，在本实施方式中，所述消抖电路4包括第一组消抖电路、第二组消抖电路、第三组消抖电路、第四组消抖电路、多路选择器48和四位拨码开关49；
所述第一组消抖电路用于用于消除机械式单刀双掷开关S1状态切换产生的抖动，第一组消抖电路包括电阻R1、电阻R2、电源VCC和RS触发器41；
单刀双掷开关S1的动端接地，单刀双掷开关S1的一个不动端同时与电阻R2的一端以及RS触发器41的S输入端相连，单刀双掷开关S1的另一个不动端同时与电阻R1的一端以及RS触发器41的R输入端相连，RS触发器41的Q输出端与多路选择器48的第一个数据输入端相连，电阻R1的另一端以及电阻R2的另一端同时与电源VCC的输出端相连；
所述第二组消抖电路用于消除数字信号尖峰脉冲干扰引起的信号抖动，第二组消抖电路包括四个串联的D触发器42和四路输入与门43；
四个串联的D触发器42的Q输出端与四路输入与门43的四个输入端分别相连，四路输入与门43的输出端与多路选择器48的第二个数据输入端相连，四个串联的D触发器42的时钟信号输入端同时与时钟信号发生器44的输出端相连，第一个D触发器42的电平信号输入端与数字输入信号DIN相连；
所述第三组消抖电路用于消除非单一原因引起的数字信号抖动；第三组消抖电路包括开关S2、电容C1、施密特触发器46、电阻R3和电源VDD；
开关S2的一端以及电容C1的一端同时与数字输入信号DIN相连，开关S2的另一端同时与电容C1的另一端、电阻R3的一端以及施密特触发器46的输入端相连，电阻R3的另一端与电源VDD的输出端相连，施密特触发器46的输出端与多路选择器48的第三个数据输入端相连；
所述第四组消抖电路用于消除输入信号上升沿抖动，第四组消抖电路包括计数器45和二路输入与门47；
数字输入信号DIN的输出端同时与二路输入与门47的一个输入端以及计数器45的使能端相连，时钟信号发生器44的输出端与计数器45的时钟信号输入端相连，计数器45的信号输出端与二路输入与门47的另一个输入端相连；
所述四位拨码开关49的两位存在00/01/10/11四种状态，该四种状态分别对应控制多路选择器48选择的四种不同的消抖形式；四位拨码开关49另外两位用于调整计数器45的延时时间；
多路选择器48的输出端为所述消抖电路4的输出端。
在本实施方式中，第一组消抖电路消抖功能通过复位优先RS触发器41实现，主要针对机械式单刀双掷开关S1状态切换产生的抖动问题；初始状态单刀双掷开关S1的一个固定端接RS触发器41的S端，输出信号稳定，当单刀双掷开关S1切换时，机械按键的固有特性会导致RS触发器41的S端信号电平在高低幅值间连续抖动多次；但由于RS触发器41的R端被上拉电阻R1和电阻R2将电压钳制到高电平，因此输出不会因RS触发器41的S端的抖动而变化，直到单刀双掷开关S1完全脱离RS触发器41的S端接入到RS触发器41的R端。
第二组消抖电路消抖功能通过D-触发器42实现，主要针对数字信号尖峰脉冲干扰引起的信号抖动；该电路以4路串联D-触发器为基础，在时钟信号CLK上升沿判断输入信号电平，如果输入信号高电平能够保持4个CLK时钟周期以上时，输出信号才会由低变高，否则不会变化；采用这种方式能够有效滤除信号上叠加的窄脉冲干扰。
第三组消抖电路是最常用的消抖电路，其由电容C1和施密特触发器46构成；该原理利用了电容C1充放电过程中电平变化平缓的特性以及施密特触发器46高低电平阈值电压不同的特点，实现了对非单一原因引起的数字信号抖动的消抖作用。
第四组消抖电路应用软件消抖，通过对计数器45计数时间编程实现对输入信号的延时，从而避开输入信号上升沿抖动以及尖峰脉冲的干扰；延时时间通过修改计数器值来改变。
在本实施方式中，四位拨码开关49实现计数器45延时时间的在线更改，有效解决了现场应用灵活性的问题，配合四种消抖方案的在线切换，提高了本实施例的可用性。
具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种带有数字信号消抖功能的接线端子进一步限定，在本实施方式中，两个接线柱2分别包括螺栓、上金属块、下金属块；
螺栓由上至下依次穿过端子盖板1、PCB板5、上金属块以及下金属块；并且，上金属块固定在PCB板5的底面上；通过转动螺栓使得下金属快上移，最终通过上金属块与下金属快夹持的方式完成对外部线缆的固定。

Claims (2)

1.一种带有数字信号消抖功能的接线端子，其特征在于，该接线端子包括端子盖板(1)、两个接线柱(2)、端子底座(3)、消抖电路(4)和PCB板(5)；
所述端子底座(3)的上部为中空结构，并且，端子底座(3)的下部设有导轨安装槽(6)，该导轨安装槽(6)用于通过导轨完成对该接线端子的安装；
所述PCB板(5)通过卡槽固定在端子盖板(1)上，并且，PCB板(5)覆盖在端子底座(3)的中空结构处；
所述两个接线柱(2)分别位于端子底座(3)的中空结构两侧，并且，两个接线柱(2)均固定在PCB板(5)上，其中一个接线柱(2)为消抖电路(4)的输入端，另一个接线柱(2)为消抖电路(4)的输出端；
所述消抖电路(4)位于端子底座(3)的中空结构内部，并且，消抖电路(4)集成在PCB板(5)上，消抖电路(4)分别用于消除机械式单刀双掷开关状态切换产生的抖动、用于消除数字信号尖峰脉冲干扰引起的信号抖动、用于消除非单一原因引起的数字信号抖动以及用于消除输入信号上升沿抖动；
所述消抖电路(4)包括第一组消抖电路、第二组消抖电路、第三组消抖电路、第四组消抖电路、多路选择器(48)和四位拨码开关(49)；
所述第一组消抖电路用于消除机械式单刀双掷开关S1状态切换产生的抖动，第一组消抖电路包括电阻R1、电阻R2、电源VCC和RS触发器(41)；
单刀双掷开关S1的动端接地，单刀双掷开关S1的一个不动端同时与电阻R2的一端以及RS触发器(41)的S输入端相连，单刀双掷开关S1的另一个不动端同时与电阻R1的一端以及RS触发器(41)的R输入端相连，RS触发器(41)的Q输出端与多路选择器(48)的第一个数据输入端相连，电阻R1的另一端以及电阻R2的另一端同时与电源VCC的输出端相连；
所述第二组消抖电路用于消除数字信号尖峰脉冲干扰引起的信号抖动，第二组消抖电路包括四个串联的D触发器(42)和四路输入与门(43)；
四个串联的D触发器(42)的Q输出端与四路输入与门(43)的四个输入端分别相连，四路输入与门(43)的输出端与多路选择器(48)的第二个数据输入端相连，四个串联的D触发器(42)的时钟信号输入端同时与时钟信号发生器(44)的输出端相连，第一个D触发器(42)的电平信号输入端与数字输入信号DIN相连；
所述第三组消抖电路用于消除非单一原因引起的数字信号抖动；第三组消抖电路包括开关S2、电容C1、施密特触发器(46)、电阻R3和电源VDD；
开关S2的一端以及电容C1的一端同时与数字输入信号DIN相连，开关S2的另一端同时与电容C1的另一端、电阻R3的一端以及施密特触发器(46)的输入端相连，电阻R3的另一端与电源VDD的输出端相连，施密特触发器(46)的输出端与多路选择器(48)的第三个数据输入端相连；
所述第四组消抖电路用于消除输入信号上升沿抖动，第四组消抖电路包括计数器(45)和二路输入与门(47)；
数字输入信号DIN的输出端同时与二路输入与门(47)的一个输入端以及计数器(45)的使能端相连，时钟信号发生器(44)的输出端与计数器(45)的时钟信号输入端相连，计数器(45)的信号输出端与二路输入与门(47)的另一个输入端相连；
所述四位拨码开关(49)的两位存在00/01/10/11四种状态，该四种状态分别对应控制多路选择器(48)选择的四种不同的消抖形式；四位拨码开关(49)另外两位用于调整计数器(45)的延时时间；
多路选择器(48)的输出端为所述消抖电路(4)的输出端。
2.根据权利要求1所述的一种带有数字信号消抖功能的接线端子，其特征在于，两个接线柱(2)分别包括螺栓、上金属块、下金属块；
螺栓由上至下依次穿过端子盖板(1)、PCB板(5)、上金属块以及下金属块；并且，上金属块固定在PCB板(5)的底面上；通过转动螺栓使得下金属块上移，最终通过上金属块与下金属块夹持的方式完成对外部线缆的固定。
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