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Schaltungsanordnung zur Unterdrückung von Prellimpulsen Die Erfindung
betrifft eine Schaltungsanordnung zur Unterdrückung von Prellimpulsen, die beim
Schalten einer mechanisch betätigten elektrischen Kontaktanordnung entstehen.
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In industriellen Steuerungen, bei Datenverarbeitungsanlagen (Büromaschinen)
usw. ist es sehr oft erforderlich, durch mechanisch betätigte elektrische Kontaktanordnungen
erzeugte Impulse zu elektronischen Schalt- und Speicherelementen weiterzuleiten.
Derartige Kontakte neigen erfahrungsgemäß zum Prellen, d. h., sowohl beim Schließen
als auch beim Öffnen derartiger Kontakte geraten die Federn, an denen die Kontaktstücke
befestigt sind, ins Schwingen, wodurch in bekannter Weise beim Schließen nochmals
Unterbrechungen des Kontaktschlusses entstehen, die sich als Prellimpulse
ausdrücken und in schnell ansprechenden Schaltkreisen zu Fehlbetätigungen führen
können.
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Es sind Schaltungen zur Beseitigung dieser Prellimpulse bekannt. Diese
Schaltungen beruhen auf dem Prinzip, daß dem prellenden Kontakt ein Speicher-bzw.
Zeitglied (monostabile Kippstufe, Laufzeitkette usw.) nachgeschaltet ist, das einen
Ausgangsimpuls mit solcher Länge abgibt, daß er alle auftretenden Prellimpulse zeitlich
überdeckt und dadurch unwirksam macht.
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Diese Schaltungen sind in nachteiliger Weise jeweils nur in unmittelbarer
Verbindung mit dem prellenden Kontakt zu verwenden, d. h., man. benötigt für jeden
Kontakt eine Entprellschaltun5. Bei Anlagen, bei denen eine Vielzahl von Kontakten
zu entprellen sind, führt dies zu einem erheblichen nicht vertretbaren Aufwand.
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Die Erfindung geht davon aus, daß in vielen Fällen die Sicnale von
zahlreichen Kontakten in einem Netzwerk ohne Speicherelemente verknüpft werden und
daß es daher aus Gründen des Aufwandes zweckmäßig erscheint, die Unterdrückung der
Prellimpulse nicht unmittelbar an den Kontakten, sondern am Ausgang des Netzwerkes
vorzunehmen, Wodurch eine Entprellschaltung zahlreichen Kontakten zugeordnet werden
kann. Es ist dabei jedoch zu beachten, daß dies eine Verschärfung der Aufgabenstellurg
zur Folge hat. Treten nämlich an einem Kontakt Prellimpulse auf, so ist es berechtigt,
wenn die Entprellschaltung »annimmt«, daß der Kontakt betätigt worden ist und daraufhin
einen prellfreienAusyangsimpuls abgibt. Im Falle des Netzwerkes dagegen kann es
beim Treffen bestimmter logischer Entscheidungen im Netzwerk wegen der Vielfalt
der einwirkenden prellbehafteten Impulse durchaus vorkommen, daß am Ausgang des
Netzwerkes zunächst kurzzeitig einige Prellimpulse erscheinen und erst danach entsprechend
der getroffenen logischen Entscheidung kein Ausgangssignal mehr ansteht.
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Die bekannten Anordnungen sind jedoch nicht zur Lösung der vorstehend
beschriebenen Aufgabe geeignet, da sie bereits beim Auftreten eines Prellimpulses
ein Ausgangssignal abgeben und damit in dem oben beschriebenen Fall die von dem
Netzwerk getroffene Entscheidung falsch wiedergeben würden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eire Schaltungsanordnung
anzugeben, die auch zur Unterdrückung von solchen Pre_iimpulsen geeignet ist, de
am Ausgang eines Netzwerkes im obengenannten Sinne entstehen. Die Lösung dieser
Aufgabe gelingt, ausgehend von einer Schaltungsanordnung zur Unterdrückung von Prellimpulsen,
die beim Schalten einer mechanisch betätigten elektrischen Kontaktanordnung entstehen,
mit Hilfe eines Speichergliedes, dem das mit Prellimpulsen behaftete Signal als
Eingangssignal zugeführt wird, gemäß der Erfindung dadurch, daß dem durch einen
Takt betätigten Speicherglied eine Anordnung nach Art einer Torschaltung rait UND-Verhalten
nachgeschaltet ist, an der ein prellfreies Ausgangssignal abgenommen wird und die
ebenfalls von dem mit Prellimpulsen behafteten "i#-nal sowie vo,i einem ä_ak t beauischlagt
wird, der gegenüber dem 'Pakt für das Speicherglied verzögert ist, wobei die Verzögerungszeit
der maximal nnölichen Prellzeit entspricht.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das besonders deutlich das
Wesen der Erfindung zeigt, ist in F i g. 1 der Zeichnung dargestellt. Die F i g.
2, 3 a, 3 b zeigen Impulsbilder zur Erläuterung der Wirkungsweise dieses Ausführungsbeispiels.
Einein Speicherglied Se wird am Eingang E düs mit Prellimpulsen behaftete Signal
zugeführt. Dem Speicherglied S, ist ein weiteres Speicherglied S., nachgeschaltet,
von
dem ein Eingang mit dem Eingang E des Gliedes S1 verbunden ist. Am Speicherglied
SZ wird das prellfreie Ausgangssignal der Schaltungsanordnung abgenommen. Das Speicherglied
S1 wird von einem Takt 1, das Speicherglied SZ von einem Takt 2 betätigt.
Die Takte sind, wie die F i g. 2 zeigt, gegeneinander phasenverschoben. Die Verschiebung
T entspricht der maximal möglichen Prellzeit. Auf das Speicherglied S1 wirkt noch
ein Takt 3, der Löschtakt (F i g. 2) ein, der das Speicherglied S1 löscht und für
einen neuen Impuls aufnahmebereit macht.
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Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Zur Erläuterung sei
dabei auf die F i g. 3 a, 3 b Bezug genommen, in denen verschiedene Impulsbilder
dargestellt sind, wobei die eingekreisten Ziffern sich auf die entsprechenden Stellen
der F i g. 1 beziehen.
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Die F i g. 3 a zeigt ein Beispiel, bei dem neben den Prellimpulsen
ein statisches Eingangssignal f vorhanden ist. Beim Takt 1 wird der Speicher
S1 gesetzt (Impulsbild (V). S1 bereitet den Speicher S2 vor. Da das Eingangssignal
O weiterhin ansteht, wird auch der Speicher S2 durch Takt 2 gesetzt und gibt
einen Ausgangsimpuls ab (Impulsbild p). Der Speicher S1 wird durch den Takt 3 und
der Speicher S2 durch die Rückflanke des Eingangssignals O gelöscht.
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Im Beispiel nach F i g. 3 b treten beispielsweise aus den eingangs
erwähnten Gründen nur einige Prellimpulse, jedoch kein statisches Eingangssignal
auf. Der Speicher S1 wird dadurch zwar beim Takt 1 gesetzt, jedoch nicht der Speicher
S2, da der Takt 2 erst nach Ablauf der Prellzeit T, erscheint und zu diesem Zeitpunkt
dem Speicher S2 eine UND-Bedingung fehlt. Der Speicher S2 gibt somit mit Vorteil
kein Ausgangssignal ab, was durch die bekannte Anordnung nicht erreicht werden kann.
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An Stelle der Löschung des Speichers S1 durch einen zusätzlichen Takt
3 ist es auch denkbar, den Ausgang des Speichergliedes S2 mit dem Löscheingang des
Speichergliedes S1 über ein UND-Glied zu verbinden, dessen zweiter Eingang von dem
Takt T1 gesteuert wird.
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In F i g. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
das, ausgehend von dem Beispiel nach F i g. 1, eine Rückführung des Speichergliedes
S2 auf den Speichereingang des Speichergliedes S1 aufweist. Diese Rückführung verhindert
ein Einspeichern des Speichergliedes S1, solange der Speicher S2 gesetzt ist. Da
dieser erst mit der Rückflanke des Eingangssignals gelöscht wird, ist die Schaltung
nach dem Abklingen eines Eingangsimpulses sofort ohne einschränkende Bedingungen
wieder betriebsbereit.
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Die F i g. 4 zeigt auch, in welcher Weise die Speicherglieder nach
F i g. 1 aufgebaut sein können. Sie bestehen zweckmäßig aus einem ODER-Nicht-Glied
mit nachgeschaltetem Umkehrglied, wobei das ODER-Glied von zwei UND-Gliedern betätigt
wird, von denen das eine (obere) der Löschseite und das andere (untere) der Speicherseite
zugeordnet ist. Zur Selbsthaltung dient die Rückführung des Ausgangs des Umkehrgliedes
auf den einen Eingang des Lösch-UND-Gatters.
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Die Wirkungsweise der Schaltung nach F i g. 4 ergibt sich unter Berücksichtigung
der Ausführungen zu F i g. 1 an Hand der Impulsbilder gemäß F i g. 5 von selbst.
Es sei dazu noch bemerkt, daß für die Schaltung nach F i g. 4 an sich drei Takte
ausreichend wären. Der Takt 3 entspricht dem Takt 2 nach den F i g. 1 bis 3, der
Takt 4 dem Takt 3. Lediglich aus Gründen der einheitlichen Darstellung in bezug
auf die im folgenden zu erläuternde F i g. 6 sind die Takte gegenüber F i g. 1.
umbenannt worden.
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Liegt das Eingangssignal zeitlich ungünstig zum Takt 1, tritt es z.
B., wie in F i g. 5 dargestellt, erst unmittelbar nach dem Verschwinden von Takt
1 auf, so wird der Speicher S1 erst beim nächsten Impuls des Taktes 1 gespeichert.
Dieser zeitliche Abstand sei mit T" Synchronisationszeit, bezeichnet. Der Speicher
S= wird dabei um die Zeitspanne T später gesetzt. Der zeitliche Abstand T,, zwischen
Eingangs-und Ausgangssignal ist die Summe von T, und T. Der Wert von T ist konstant.
Der Wert von T, hängt von der relativen Lage des Eingangssignals zum Takt T1 ab.
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Bei den Beispielen nach F i g. 1 und 4 kann T, maximal gleich dem
zeitlichen Abstand zwischen Rückflanke eines Impulses vom Takt 1 und der Vorderflanke
des nächsten Impulses vom Takt 1 sein, etwa so wie in F i g. 5 dargestellt.
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In F i g. 6 ist nun ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
bei dem der maximal mögliche Wert von T, wesentlich kleiner ist. Er kann maximal
gleich dem zeitlichen Abstand zwischen der Rückflanke eines Impulses T1 und der
Vorderflanke des folgenden Impulses T3 sein. Diese wesentlich kürzere Verzögerung
wird durch Einführung eines dritten Speichers S3 möglich, der speicherseitig, vom
Eingangssignal, der Rückführung vom Speicher S2 sowie vom Takt 3 und löschseitig
vom Takt 2 beaufschlagt. Es ist weiterhin zusätzlich bei dem Speicher S2 ein Speicher-UND-Glied
&S2 notwendig, das vom Speicher S3 und durch das Eingangssignal E vorbereitet
sowie vom Takt 1 getaktet wird. Durch vorstehende Anordnung wird bei dem
ungünstigen Fall nach F i g. 5 erreicht, daß der Speicher S3 bereits durch den folgenden
Takt T3 und der Speicher S2 daher durch den folgenden Takt T1 gespeichert wird.
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Durch Einfügung weiterer Taktfolgen und Speicher läßt sich T, und
damit auch TV, sofern erforderlich, noch weiter verkleinern.
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Die erfindungsgemäße Entprellschaltung ist in vorteilhafter Weise
geeignet, die Ausgangssignale eines die Signale von mehreren prellenden Kontakten
verknüpfenden Netzwerkes zu entprellen, wodurch derAufwand an Entprellmitteln wesentlich
verringert werden kann.
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Es sei noch erwähnt, daß die Schaltung nach der Erfindung als Impulsformerschaltung
dienen kann, wenn gefordert wird, daß das Entstehen eines Ausgangssignals von dem
Auftreten eines Eingangssignals abhängig gemacht wird und nur eine vorgegebene Zeit
anstehen soll. Zu diesem Zweck ist ein das vorstehende Ausgangssignal lieferndes
UND-Glied vorzusehen, dessen Eingänge mit dem Speicherausgang des Speichers S1 und
dem Löschausgang des Speichers S2 zu verbinden sind. Das UND-Glied gibt daher nur
so lange ein Ausgangssignal ab, bis der Speicher S2 gespeichert wird.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 würde dies dem zeitlichen
Abstand der Takte T3 bis T1 entsprechen.