DE1537443B2 - Schaltungsanordnung zum Umformen von durch mechanische Kontaktvorrichtung erzeugte prellbehaftete Signale in prellfreie elektrische Signale - Google Patents

Description

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In elektronischen Steueranlagen besteht häufig die Für diese beiden bekannten Anordnungen ist

Notwendigkeit, Eingangsinformationen von mecha- jedoch der Schaltungsaufwand sehr hoch, was eine

nischen Kontaktgebern zu übernehmen und anschlie- Anlage, in der mehrere Kontakte liegen, deren Signale

ßend mit elektronischen Mitteln weiter zu verarbeiten. behandelt werden sollen, erheblich verteuern kann.

Die Schwierigkeit an diesen Grenzstellen besteht 5 Der Schaltungsaufwand einiger Anordnungen kann

vorwiegend darin, die Eingangsinfonnation von den durch die Verwendung integrierter Schaltkreise auf

unerwünschten Prellungen der mechanischen Kon- einen Bruchteil verringert werden. Voraussetzung

takte zu befreien. dabei ist jedoch, daß sich die aufzubauende Schaltung

Es ist eine Reihe von Schaltungsanordnungen be- in einem oder höchstens zwei solchen integrierten

kannt, die sich die Entprellung der Information zur io Schaltkreisen unterbringen läßt. Dies ist aber weder

Aufgabe gestellt haben. bei Schaltungen, die mit einem Ladekondensator,

Allgemein arbeitet man mit einfachen Zeitgliedern noch solchen, die mit Schaltern mit Thyratroncharak-

oder Kettenschaltungen von Zeitgliedern, durch die teristik arbeiten, möglich, ist aber hinsichtlich der

die großen Signalamplituden der Prellungen weit- Wirtschaftlichkeit der Herstellung und Wartung

gehend abgeschwächt werden, oder mit monostabilen 15 unbedingt erforderlich.

Kippschaltungen, die von der ersten Prellung aus- Auch eine in Verbindung mit Fernschreibimpulsen gelöst, eine Eigenkippzeit besitzen, die etwas länger bekanntgewordene Anordnung verwendet einen Konist als die erwartete Prellzeit, so daß für diese Zeit- densator, der sich nicht in einem integrierten Schaltdauer eine elektronische Unterdrückung der Signal- kreis unterbringen läßt,
prellungen wirksam werden kann. 20 Die Erfindung besteht deshalb darin, daß beiden

Eine weitere bekannte Art, Kontaktprellungen für Eingängen der bistabilen Kippschaltung das umzu-

die nachfolgende Informationsverarbeitung zu unter- formende Signal einmal unmittelbar und einmal über

drücken, ist stets dann anwendbar, wenn ein Um- einen Inverter zugeführt wird und die Kippschaltung '

Schaltekontakt zur Verfügung steht und eine Kon- zusätzlich von Impulsen einer besonderen Taktfolge

taktprellung von der Arbeitsseite zur Ruheseite bzw. 25 mit größerer Taktfolgezeit als die maximale Prellzeit

umgekehrt ausgeschlossen werden kann. Eine solche gesteuert wird, wobei Kippschaltung und Inverter aus

Anordnung zeigt die deutsche Auslegeschrift 1096415. einem oder höchstens zwei integrierten Schaltkreisen

Diese Voraussetzung dürfte in den meisten Anwen- gebildet werden.

dungsfällen gegeben sein. Die Signalentprellung wird Es ist offensichtlich, daß es vorkommen kann, daß dann mit Hilfe eines einfachen RS-Flip-Flops durch- 30 die Taktzeit teilweise oder vollständig in die Prellgeführt, zeit fällt. Daher ist es zweckmäßig, die Dauer eines

Bei Verwendung der heutzutage vielfach benutzten Taktimpulses (Taktzeit) sehr klein, mindestens kleiner

hermetisch abgeschlossenen Schutzgas-Kontakte als als die Dauer eines durchschnittlichen Prellimpulses,

Signalgeber . für elektronische Weiterverarbeitung zu machen.

werden aus verschiedenen Gründen vorzugsweise nur 35 Doch auch diese Maßnahme findet in übertra-Arbeitskontakte verwendet, so daß die erwähnte An- gungstechnischen Gründen ihre Begrenzung, so daß Ordnung, die auf Umschalter beschränkt ist, nicht an- es nicht auszuschließen ist, daß sehr kurze Prellgewendet werden kann. impulse bewirken könnten, daß sich während der

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsan- Taktzeit die Markierung der Ausgänge der Kippordnung zum Umformen von Signalen, die durch 40 schaltung ein- oder mehrmals ändern, womit die mechanische Kontaktvorrichtungen, insbesondere Aufgabenstellung als nicht befriedigend gelöst bedurch Arbeitskontaktvorrichtungen, erzeugt sind, aber trachtet werden muß. .

durch das Prellen der Kontakte an Anfang und Ende Der beschriebene Nachteil kann dadurch verhinder Kontaktgabe mit unerwünschten Störsignalen be- dert werden, daß zwei hintereinandergeschaltete ( ( haftet sind, in reine Signale, d.h. solche, die keine 45 Kippschaltungen mit zwei gegeneinander phasenverdurch Kontaktprellungen bedingten Störsignale ent- schobenen Taktfolgen gleicher Taktfrequenz verhalten. Während die bekannten Anordnungen nur die wendet werden und jede Kippschaltung von einer Störsignale am Anfang einer Kontaktgabe und somit der beiden Taktimpulsfolgen gesteuert wird,
am Anfang eines dadurch erzeugten Stromimpulses be- Der oder die »integrierten Schaltkreise«, die die seitigten, soll durch die Anordnung nach der Erfin- 50 Kippschaltung und den Integrator bilden, zeichnen dung ein Signal erzeugt werden können, daß auch sich durch exaktes Arbeiten, geringen äußeren Schalam Ende der Kontaktgabe solcher Störsignale ent- tungsaufwand und niedrige Kosten aus. Eine besonbehrt. Auch die Anordnung nach der Erfindung be- dere Art dieser Schaltungen ist das sogenannte nutzt eine bistabile Kippschaltung, wie in den erwähn- »Master-slave-Flip-Flop«. Hierunter ist eine Anordten bekannten Schaltungsanordnungen zufinden ist. 55 nung zu verstehen, die aus zwei miteinander koppel-

Eine bekannte Anordnung löst die Aufgabe, prell- baren Flip-Flops besteht, die in einer Art Zwei-Taktbehaftete Signale in prellfreie umzuwandeln, dadurch, Technik als Zwischen- und Haupt-Flip-Flop zusamdaß unter Verwendung eines Miller-Integrators ein menarbeiten. Mit zunehmender Taktspannung wird Kondensator linear aufgeladen und entladen wird zunächst die Kopplung der beiden Flip-Flop gelöst und die Ladespannung eine bistabile Kippschaltung 60 und anschließend die am Eingang stehende Inforsteuert, deren Schwellwerte zur Auslösung der beiden mation in das Zwischen-Flip-Flop (master) über-Kippvorgänge unterschiedliche Beträge aufweisen. nommen. Bei abnehmender Taktspannung werden Bei einer anderen Anordnung liegt ein steuerbarer die Eingänge gesperrt, und dann wird durch erneute kontaktloser Schalter mit Thyratroncharakteristik in Kopplung beider Flip-Flop die Information vom einem Hauptstromkreis mit einem Sendekontakt, der 65 Zwischen-Flip-Flop in das Haupt-Flip-Flop (slave) Durchlaß bzw. Sperrung vorbereitet und von einem übergeben.

in vorbestimmtem Takt betätigten Zeitgeber gesteuert Die Erfindung kann demzufolge sowohl mit zwei

wird. einzelnen, hintereinandergeschalteten, üblichen Kipp-

schaltungen unter Verwendung von zwei gegeneinander phasenverschobenen Taktfolgen als auch unter Benutzung eines »Master-Slave-Flip-Flops« mit nur einem Taktsignal durchgeführt werden.

Zur Erläuterung der Erfindung dienen die Zeichnungen.

Fig. 1 zeigt die grundsätzliche Schaltungsanordnung nach der Erfindung;

F i g. 2 zeigt die Impulsverhältnisse an den Eingängen und Ausgängen der Schaltung nach F i g. 1;

F i g. 3 ist die Schaltungsanordnung mit zwei hintereinandergeschalteten bistabilen Kippschaltungen;

Fig. 4 ist eine Schaltungsanordnung mit einem »Master-Slave-Flip-Flop« und

F i g. 5 ein Diagramm der Eingangs- und Ausgangssignale, sowie der Taktsignale bei einer Anordnung nach F i g. 4.

Bei der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 werden an die Klemmen H und L, die den Logikpegeln für »1« (high) und »0« (low) entsprechenden Spannungswerte angelegt. Zwischen den beiden Klemmen befindet sich der Arbeitskontakt K in Reihe mit dem Arbeitswiderstand W. Die bistabile Kippschaltung F besitzt die Eingänge R und S, sowie den gemeinsamen Takteingang T. Die Ausgänge der Kippschaltung sind Q und TJ. Das Potential, das jeweils an der Verbindung zwischen Kontakt If und Arbeitswiderstand W herrscht, wird unmittelbar dem Eingang R zugeführt und dem Eingang 5 unter Zwischenschaltung des Inverters I. Durch den Inverter wird gewährleistet, daß an den beiden Eingängen S und R stets zueinander komplementäre Logiksignale auftreten. Beim Schließen des Kontaktes K entsteht am Eingang R durch das unvermeidliche Prellen der Impulszug α (Fig. 2), der von den beiden Logikpegeln »0« und »1« begrenzt wird. Der hierzu spiegelbildliche Impulszug b, der hinter dem Inverter I entsteht, liegt am Eingang S der Kippstufe. Der von einem äußeren, nicht dargestellten Taktgeber er-^ zeugte Impulszug c enthält eine Folge von Impulsen mit der Taktfolgezeit t_v die größer ist als die maximale Kontaktprellzeit t_p des Kontaktes K.

Während der Taktzeit i, übernimmt das ÄS-Flip-Flop den von den Eingängen S und R herrschenden digitalen Zustand, das Flip-Flop »folgt« gewissermaßenden Eingangsbedingungen; während der folgenden Taktpause verharrt es dann in diesem Zustand. Da eine Zustandsänderung des Flip-Flops nur zur Taktzeit erfolgen kann, ergibt sich eine Signalverzögerung des Flip-Flop-Ausganges gegenüber dem Kontaktzustand von maximal einer Taktfolgezeit (Impulszug d in F i g. 2).

Fällt der Abfragezeitpunkt, die Taktzeit, in eine Prellzeit, so kann, je nach den Eingangsbedingungen der alte oder der neue Zustand am Flip-Flop-Ausgang erscheinen (erste bzw. zweite Prellgruppe in Fig. 2). Fallen jedoch in die Taktzeit eine oder mehrere sehr kurze Prellungen (dritte Prellgruppe in Fig. 2), so ändert sich entsprechend oft auch die Ausgangsmarkierung des Flip-Hops.

Abhilfe hiergegen bringt die Verwendung der Anordnung nach Fig. 3, die aus zwei hintereinandergeschalteten RS-Flip-Flops Fl und Fl besteht. Die Eingänge dieser Anordnung sind wieder mit S und R, die Ausgänge mit Q und £7 bezeichnet. Die Ausgänge des ersten Flip-Flop Fl sind unmittelbar mit den entsprechenden Eingängen des zweiten Flip-Flop Fl verbunden; an den beiden Takteingängen Tl und T 2 liegen zwei gegeneinander phasenverschobene Taktfolgen gleicher Taktfrequenz. Die Dauer der Taktzeiten beider Taktfolgen ist nicht von Bedeutung, solange sich beide Taktzeiten nicht überschneiden. Normalerweise wird man jedoch die

ίο Taktzeit kurz gegenüber der Taktfolgezeit wählen und die Phasenverschiebung beider Taktfolgen etwa um eine halbe Taktfolgezeit festlegen.

Die Wirkung der in F i g. 3 dargestellten Anordnung ist mit dem in Fig. 4 gezeigten »master-slave-Flip-Flop M« zu vergleichen. Die Eingänge R und 5 (die Impulszüge α und b in F i g. 5) sind in gleicher Weise angeschaltet wie bisher bei der Kippschaltung nach Fig. 1. Das an den Takteingang anzulegende Taktsignal (Impulszug c in F i g. 5) besitzt wiederum die Taktfolgezeit t_v Auf der ansteigenden Taktflanke ist der Schwellwert markiert, bei dem die Übernahme der Eingangsinformation in den »master« erfolgt. Diesem Zeitpunkt entspricht in Fig. 3 die Taktzeit der Taktfolge Tl. Die markierte Schwelle auf der abfallenden Flanke stellt den Zeitpunkt dar, zu dem der »slave« dem »master« folgt und sich damit gegebenenfalls die Ausgangsmarkierung ändert (erste Prellgruppe in F i g. 5). Diesem Zeitpunkt entspricht in Fig. 3 die Taktzeit der Taktfolge Tl. Der Impulszug if in Fig. 5 zeigt den zeitlichen Verlauf der Ausgangsmarkierung Q.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Umformen von durch mechanische Kontaktvorrichtungen erzeugte prellbehaftete Signale in prellfreie elektrische Signale mittels einer der Kontaktvorrichtung nachgeschalteten bistabilen Kippschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß beiden Eingängen der Kippschaltung das umzuformende Signal einmal unmittelbar und einmal über einen Inverter zugeführt wird und die Kippschaltung zusätzlich von Impulsen einer besonderen Taktfolge mit größerer Taktfolgezeit als die maximale Prellzeit gesteuert wird, wobei die Kippschaltung und der Inverter aus einem oder höchstens zwei integrierten Schaltkreisen gebildet werden.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer eines Taktimpulses kleiner als die Dauer eines durchschnittlichen Prellimpulses ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei hintereinandergeschaltete bistabile Kippschaltungen verwendet werden, die von getrennten Taktfolgen gleicher Taktfrequenz, aber verschiedener Phasenlage gesteuert werden.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bistabile Kippschaltung aus zwei miteinander gekoppelten Flip-Flop-Schaltungen besteht die in Zwei-Takt-Technik als Zwischen- und Haupt-Flip-Flop zusammenarbeiten (Master-Slave-Schaltung).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen