DE1290186B

DE1290186B - Circuit for controlling dormant logic switching elements with dynamic inputs by means of mechanical contacts

Info

Publication number: DE1290186B
Application number: DE1966S0103123
Authority: DE
Inventors: Zielke Hans-Guenther; Dipl-Ing Helmut; Mueller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1966-04-09
Filing date: 1966-04-09
Publication date: 1969-03-06

Description

Beim Einsatz ruhender logischer Schaltelemente der Digitaltechnik läßt es sich oft nicht umgehen, Steuerbefehle mittels mechanischer Kontakte einzugeben. Handelt es sich:bei diesen logischen Bausteinen um solche mit dynamischen Eingängen, welche im Gegensatz zu statisch betätigbaren Elementen bereits auf Potentialänderungen ansprechen, d. h. mit Impulsflanken angesteuert werden, so macht sich die den mechanischen Kontakten anhaftende Eigenschaft des Prellens nachteilig bemerkbar. Bekanntlich versteht man unter dem, Prellen eines Kontaktes ein mehrmaliges unbeabsichtigtes Öffnen und, Schließen vor der endgültigen dauernden Kontaktgae. Durch die von dem Kontaktprellen hervorgerufenen Störimpulse, welche unbeabsichtigte Potentialänderungen bewirken, kann es bei dynamisch angesteuerten logischen Schaltelementen zu Fehlschaltungen kommen.When using dormant logic switching elements of digital technology it is often impossible to avoid entering control commands by means of mechanical contacts. Is it: these logical modules are those with dynamic inputs, which, in contrast to statically actuated elements, already respond to changes in potential address, d. H. are controlled with pulse edges, this is how the mechanical Contact adherent property of bouncing disadvantageously noticeable. As is well known One understands by the, bouncing of a contact a multiple unintentional Open and close before the final continuous contact. Through the of that Contact bouncing caused interference pulses, which unintentional changes in potential cause incorrect switching in the case of dynamically controlled logic switching elements come.

Nach der deutschen Patentschrift 1056 707 ist eine Schaltungsanordnung zur Steuerung ruhender logischer Schaltelemente mittels mechanischer Eingabekontakte bekannt, bei welcher eine Abfallverzögerung mittels eines dem Steuerkreis eines Eingangstransistors parallel angeordneten Kondensators erreicht werden soll. Die Eingangssteuergröße selbst wird dabei nicht mittels differenzierender Kondensatoren, sondern über ein Diode zur Wirkung gebracht; es handelt sich also hierbei nicht um eine mittels Impulsflanken, d. h. dynamisch betätigbare, sondern um eine statisch betätigbare Schaltungsanordnung, bei welcher ein Prellen des Eingabekontaktes sich weniger verhängnisvoll im Sinne einer Fehlschaltung auswirkt.According to the German patent specification 1056 707 is a circuit arrangement for controlling dormant logic switching elements by means of mechanical input contacts known, in which a fall delay by means of the control circuit of a Input transistor parallel capacitor is to be achieved. the The input control variable itself is not determined by means of differentiating capacitors, but brought about by a diode; so this is not the case by means of pulse edges, d. H. dynamically operable, but a static one actuatable circuit arrangement in which the input contact bounces less disastrous in the sense of a faulty switching.

Man könnte nun daran denken, die Auswirkungen des Kontaktprellens bei Schaltungen mit dynamischen Eingängen dadurch zu eliminieren, daß zwischen dem Kontakt und der anzusteuernden logischen Schaltung eine monostabile Kippstufe angeordnet wird, deren Laufzeit länger als die Prellzeit des Kontaktes ist. Neben dem nicht unbeachtlichen Aufwand für diese zusätzlich erforderliche Kippstufe benötigt diese auch noch verhältnismäßig viel Platz. Es ist ferner hierbei zu beachten, daß für diese zusätzlichen monostabilen Kippstufen wegen der in ihr enthaltenen aktiven Bauelemente Stromversorgungsgeräte erforderlich werden bzw. vorhandene Stromversorgungsgeräte zusätzlich belastet werden.One might now think of the effects of contact bouncing to eliminate in circuits with dynamic inputs that between the Contact and the logic circuit to be controlled is arranged a monostable multivibrator whose runtime is longer than the bounce time of the contact. Besides that, not This requires insignificant effort for this additionally required tilting stage also a lot of space. It should also be noted here that for these additional monostable flip-flops because of the active ones contained in it Components power supply devices are required or existing power supply devices are additionally charged.

Die Erfindung zeigt demgegenüber einen wesentlich einfacheren Weg auf, um die Auswirkungen des schädlichen Kontaktprellens zu vermeiden.' Sie bezieht sich auf eine Schaltung zur Steuerung ruhender logischer Schaltelemente mit dynamischen Eingängen mittels mechanischer Kontakte. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Ansteuerung der Eingänge der mechanische Kontakt den 'Entladestrompfad eines sonst aufgeladenen Kondensators schließt.In contrast, the invention shows a much simpler way to avoid the effects of harmful contact bounce. ' She relates on a circuit for controlling dormant logic switching elements with dynamic ones Inputs by means of mechanical contacts. The invention is characterized in that that to control the inputs, the mechanical contact uses the 'discharge current path of a otherwise charged capacitor closes.

Auf diese Weise gelingt es, mit- einem Minimum an passiven Bauelementen die Wirkung des Kontaktprellens derart herabzusetzen, daß eine fehlerlose Funktion der anzusteuernden Schaltelemente sichergestellt ist. Je nach dem der anzusteuernden logischen Schaltung zugrunde liegenden Spannungssystem, welches sich dahingehend auswirkt, daß die dynamischen Eingänge entweder nur mit positiven (ansteigenden) oder negativen (abfallenden) Impulsflanken anzusteuern sind, was von der Polarität der Betriebsspannungsquelle und der Art der bei den logischen Schaltungen verwendeten ruhenden Schaltelementen abhängt, kann es sich bei der erfindungsgäinäß eingangsseitig verwendeten Steuerspannung um die Ladespannung oder um die Entladespannung des Kondensators handeln.In this way it is possible to use a minimum of passive components reduce the effect of the contact bounce so that a faultless function the switching elements to be controlled is ensured. Depending on the one to be controlled logic circuit underlying voltage system, which is to the effect has the effect that the dynamic inputs either only with positive (increasing) or negative (falling) pulse edges are to be controlled, depending on the polarity the operating voltage source and the type of logic circuit used resting switching elements depends, it can be with the erfindungsgäinäß on the input side used control voltage around the charge voltage or the discharge voltage of the capacitor Act.

Weitere Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindungen sollen im folgenden an Hand der Figuren näher veranschaulicht werden. Als Beispiel für ein anzusteuerndes logisches Schaltelement ist im rechts der Trennlinie I befindlichen Teil der F i g. 1 eine übliche bistabile Kippstufe dargestellt. Sie besteht im wesentlichen aus zwei Transistoren 1 und 2, deren Kollektoren über Widerstände 3 und 4 mit einer positiven Betriebsspannungsquelle P und über Widerstände 5 und 6 jeweils mit der Basis des anderen Transistors verbunden sind. Eine mitNbezeichnete Spannungsquelle negativer Polarität stellt die Sperrung der Transistoren 1 und 2 über Widerstände 7 und 8 sicher. Diese bistabile Kippstufe besitzt die beiden Ausgänge A1 und A" welche jeweils antivalent sind, d. h., wenn der eine Äusgang ein 1-Signal führt, ist am anderen ein 0-Signal vorhanden, und umgekehrt. Vereinbarungsgemäß möge beim dargestellten Beispiel das 1-Signal ungefähr dem Masse- oder Erdpotential von 0 Volt und das 0-Signal einem Potential von >_ 50 % der Spannungsquelle P entsprechen.Further features and embodiments of the inventions are intended below are illustrated in more detail with reference to the figures. As an example of one to be controlled The logic switching element is in the part of F i located to the right of the dividing line I G. 1 shows a common bistable multivibrator. It essentially consists of two transistors 1 and 2, their collectors via resistors 3 and 4 with a positive operating voltage source P and via resistors 5 and 6 each with the Base of the other transistor are connected. A voltage source labeled N negative polarity represents the blocking of transistors 1 and 2 via resistors 7 and 8 sure. This bistable multivibrator has the two outputs A1 and A " which are each complementary, d. i.e. if one of the outputs has a 1-signal, there is a 0 signal on the other, and vice versa. As agreed upon, may In the example shown, the 1 signal is approximately equal to the ground or earth potential of 0 Volt and the 0 signal correspond to a potential of> _ 50% of the voltage source P.

Die bisher beschriebene bistabile Kippstufe ist mit einer dynamischen Eingangsschaltung versehen, beispielsweise mit der sich links der Trennlinie I befindlichen, an anderer Stelle bereits vorgeschlagenen Anordnung, welche aus den Widerständen 9 und 10 besteht, die einerseits mit den Kollektoren der Transistoren 1 und 2, andererseits mit den Kathoden der Dioden 11 und 12 und über die Kondensatoren 15 und 16 mit dem Eingang E verbunden sind. Die Anöden der Dioden 11 und 12 sind an die Basen der Transistoren 1 und 2 geführt. Durch die Widerstände 13 und 14, über die die Verbindungsstellen des Widerstandes 9 (bzw. 10) mit der Diode 11(bzw. 12) und dem Kondensator 15 (bzw. 16) mit der positiven Spannungsquelle. P verbunden sind, wird die Kippstufe gegen Störspannungen, die sich auf der mit dem Eingang E verbundenen Leitung befinden können, unempfindlicher gemacht. Jedesmal, wenn am Eingang E ein übergang von 0- auf 1-Signal stattfindet, wechselt der Signalzustand an,den beiden Ausgängen A1 und A., indem ein derartiger Eingangsimpuls mit abfallenden Impulsflanken über den jeweils infolge des durchlässigen Zustandes des ihm zugeordneten Transistors aufgeladenen Kondensators eine Sperrung dieses Transistors und damit eine Signalumkehr an den Ausgängen A1 und A, bewirkt. Wenn nun der Eingang E nur mittels Drucktasten angesteuert würde, so sind infolge Kontaktprellens Fehlschaltungen meist unvermeidlich.The bistable multivibrator described so far has a dynamic one Provide input circuit, for example with the one to the left of dividing line I, The arrangement already proposed elsewhere, which consists of the resistors 9 and 10 consists, on the one hand, with the collectors of transistors 1 and 2, on the other hand with the cathodes of the diodes 11 and 12 and through the capacitors 15 and 16 with the Input E are connected. The anodes of the diodes 11 and 12 are connected to the bases of the Transistors 1 and 2 led. Through the resistors 13 and 14, through which the connection points of resistor 9 (or 10) with diode 11 (or 12) and capacitor 15 (or 16) with the positive voltage source. P are connected, the flip-flop is against Interference voltages on the line connected to input E. can, made less sensitive. Every time a transition from 0- takes place on 1-signal, the signal status changes to the two outputs A1 and A., by such an input pulse with falling pulse edges over the charged as a result of the permeable state of the transistor assigned to it A blocking of this transistor and thus a signal reversal to the capacitor Outputs A1 and A. If now input E is only controlled by pushbuttons incorrect switching is usually unavoidable due to contact bouncing.

- In F i g. 2 ist allgemein das Blocksymbol für eine bistabile Kippstufe mit einem auf beiden Kippstufenhälften wirkenden dynamischen Eingang E dargestellt.- In Fig. 2 is generally the block symbol for a bistable multivibrator with a dynamic input E acting on both halves of the flip-flop stage.

F i g. 3 zeigt die dem Eingang E einer bistabilen Kippstufe 17 gemäß F i g. 1 bzw. 2 vorzuordnende Steuereinrichtung.F i g. 3 shows the input E of a bistable multivibrator 17 according to F i g. 1 or 2 pre-assigned control device.

Der Eingang E steht über eine Leitung und den Ruhekontakt einer Drucktaste 18 mit, im Fall der Anordnung nach F i g. 1, einer positiven Spannungsquelle -f- U in Verbindung, deren Potential zweckmäßigerweise nicht dasjenige übersteigen sollte, welches in gesperrtem Zustand der Transistoren 1 bzw. 2 an den Ausgängen A1 bzw. A., ansteht. Es wird dadurch der Kondensator 19 auf den Wert dieser Spannung aufgeladen. Bei Betätigung der Drucktaste 18 schließt ihr Arbeitskontakt, worauf die Entladung des Kondensators 19 einsetzt und am Eingang E ein Spannungssignal mit abfallenden Impulsflanken entsteht, wie es zur Umsteuerung der bistabilen Kippstufe benötigt wird. Die Zeitkonstante des Entladestromkreises des Kondensators 19 wird zweckmäßig so klein gewählt, daß die Potentialänderungsgeschwindigkeit ausreicht, um die bistabile Kippstufe 17 umzusteuern. Ein nachfolgendes Kontaktprellen, d. h. ein wiederholtes Öffnen und Schließen des Arbeitskontaktes kann sich dabei nicht auswirken, da durch Öffnen des Ruhekontaktes der Drucktaste 18 eine Wiederaufladung des Kondensators 19 unterbunden ist. Beim Loslassen der Drucktaste 18 schließt der Ruhekontakt, und eine erneute Aufladung des Kondensators 19 kann erfolgen, so daß danach eine erneute Umschaltung der bistabilen Kippstufe 17 möglich ist.The input E is via a line and the normally closed contact of a push button 18 with, in the case of the arrangement according to FIG. 1, a positive voltage source -f- U in connection, the potential of which should expediently not exceed that which in the blocked state of transistors 1 and 2 at outputs A1 and A., pending. It will thereby the capacitor 19 to the value this Voltage charged. When the push button 18 is pressed, its normally open contact closes, whereupon the discharge of the capacitor 19 begins and at the input E a voltage signal with falling pulse edges, as is the case for reversing the bistable multivibrator is needed. The time constant of the discharge circuit of the capacitor 19 becomes expediently chosen so small that the rate of potential change is sufficient, to reverse the bistable flip-flop 17. A subsequent contact bounce, d. H. a repeated opening and closing of the normally open contact cannot occur have an effect, since by opening the normally closed contact of the push button 18 a recharge of the capacitor 19 is prevented. When the push button 18 is released, the closes Break contact, and the capacitor 19 can be recharged so that then a renewed switchover of the bistable flip-flop 17 is possible.

Wenn die Betätigungsgeschwindigkeit der Drucktaste 18 so klein ist, daß die Kontaktbrücke für eine nicht mehr vernachlässigbar geringe Zeit in der Zwischenstellung zwischen Arbeits- und Ruhekontakt verweilt, könnte unter Umständen, je nach Art der vorliegenden Schaltung, ein mehr oder weniger großer Abfluß der Ladung des Kondensators 19 in den immer vorhandenen Leckstrompfaden zu befürchten sein, der den Energieinhalt des Kondensators derart vermindert, daß eine sichere Umsteuerung der Kippstufe 17 nicht mehr gegeben ist. Um diesem Nachteil zu begegnen, kann der Ruhekontakt der Drucktaste 18 wie angedeutet durch einen hochohmigen Widerstand 20 überbrückt werden. Der Widerstand 20 wird gerade so groß gewählt, daß er die auftretenden Leckstromverluste kompensiert.If the actuation speed of the push button 18 is so low that the contact bridge remains in the intermediate position between the normally open and normally closed contact for a no longer negligibly short time, depending on the type of circuit, a more or less large discharge of the charge of the Capacitor 19 in the leakage current paths that are always present must be feared, which reduces the energy content of the capacitor in such a way that a reliable reversal of the flip-flop 17 is no longer given. In order to counter this disadvantage, the normally closed contact of the pushbutton 18 can be bridged by a high-resistance resistor 20, as indicated. The resistor 20 is chosen to be just large enough to compensate for the leakage current losses that occur.

Es erweist sich oft als nicht möglich, den Kondensator 19 in unmittelbarer Nähe der Drucktaste 18 anzuordnen, oder man strebt an, ihn mit der bistabilen Kippstufe 17 baulich zusammenzufassen. Wenn dabei längere Verbindungsleitungen zwischen der Drucktaste 18 und der bistabilen Kippstufe 17 erforderlich sind, so könnte deren Induktivität zusammen mit der Kapazität des Kondensators 19 zu Schwingungen Anlaß geben, welche genauso wie die Prellimpulse Fehlschaltungen zu bewirken vermögen. Durch einen zusätzlichen, relativ niederohmigen Widerstand 21 können diese Schwingungen jedoch auf ein erträgliches Maß gedämpft werden. Die Verwendung eines derartigen Widerstandes bringt zudem noch den Vorteil, daß der relativ hohe Entladestrom des Kondensators 19 bei Betätigung des Arbeitskontaktes der Drucktaste 18 herabgesetzt und so die Kontakte der Drucktaste 18 geschont werden.It often turns out to be impossible to arrange the capacitor 19 in the immediate vicinity of the pushbutton 18 , or one strives to combine it structurally with the bistable flip-flop 17. If longer connecting lines are required between the pushbutton 18 and the bistable flip-flop 17, their inductance, together with the capacitance of the capacitor 19, could give rise to oscillations which, like the bounce pulses, are capable of causing incorrect switching. By means of an additional, relatively low-resistance resistor 21, however, these vibrations can be dampened to a tolerable level. The use of such a resistor also has the advantage that the relatively high discharge current of the capacitor 19 when the normally open contact of the pushbutton 18 is actuated is reduced and the contacts of the pushbutton 18 are thus spared.

Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung läßt sich auch ohne Ruhekontakt realisieren. Hierzu ist in F i g. 5 ein Beispiel gezeigt. Bei nicht betätigter Drucktaste wird der Kondensator 19 über die Widerstände 21 und 22 von der positiven Spannungsquelle + U aufgeladen, während bei Tastendruck der Entladevorgang analog den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen erfolgt. Der Widerstand 22 ist so hochohmig zu wählen, daß sich der Kondensator 19 während der Prellzeit des Arbeitskontaktes nur unwesentlich auflädt. Auf Grund dieser sich so ergebenden Zeitkonstante wird die Abwartezeit, d. h. die Zeit, welche mindestens zwischen zwei Betätigungen der Drucktaste zwecks erforderlicher Aufladung des Kondensators 19 zu verstreichen hat, geringfügig gegenüber den Ausführungen nach F i g. 3 und 4 erhöht.The control device according to the invention can also be used without a break contact realize. This is shown in FIG. 5 shows an example. When the pushbutton is not pressed the capacitor 19 is connected to the positive voltage source via the resistors 21 and 22 + U charged, while the discharging process is analogous to that described above when the button is pressed Embodiments takes place. The resistor 22 is to be selected to have such a high resistance that the capacitor 19 is only insignificantly during the bounce time of the normally open contact charges. On the basis of this resulting time constant, the waiting time is d. H. the time at least between two actuations of the push button for the purpose of required charging of the capacitor 19 has to elapse, slightly compared to the statements according to FIG. 3 and 4 increased.

Claims

Claims: 1. Circuit for controlling dormant logic switching elements with dynamic inputs by means of mechanical contacts, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the mechanical contact is used to control the inputs The discharge current path of an otherwise charged capacitor closes.

2nd circuit after Claim 2, characterized in that the capacitor on the rest side of the mechanical Contact is connected to a charging voltage source.

3. Circuit according to claim 3, characterized in that the break contact by a high resistance is bridged.

4. Circuit according to claims 1 to 4, characterized in that that in the line connecting the contact with the capacitor there is a damping resistor is switched on.