RU6651U1 - Устройство для защиты от дребезга контактов - Google Patents

Abstract

Устройство для защиты от дребезга контактов, содержащее однополюсный выключатель, резистор, аналоговый элемент памяти, выход которого соединен с входом триггера Шмитта, и две выходные шины, отличающееся тем, что в него введены тактовая шина, диод и импульсный трансформатор, первый вывод первичной обмотки которого соединен с общей шиной, второй вывод через резистор соединен с тактовой шиной, а через диод - с входом аналогового элемента памяти, выводы вторичной обмотки импульсного трансформатора соединены с соответствующими контактами однополюсного выключателя, а выходы триггера Шмитта подключены к соответствующим выходным шинам.

Description

УСТРОЙСТВО ДДЯ ЩЩШ от ДРЕБЕЗГА КОНТАКТОВ

Полезная модель отжосштоя к импульсной твхнрше и можат быть использована в различных устроЁствах, работающих в условиях воздействия электромагмиишх noMtx и разрядов статического электричества с оператора.

Известно устро1етво защиты от др§б§зга контактов (авт.св. СССР j 864532 от 23.11.79 Устройство для заищты от дреб©зга контактов, МКИ: Н 03 К 5У153, авторы И.С.Коыькин, и А.К.Андр«вв, опубл. в БИ 1 34, I98I г.), содержаще замыкащий контакт, инвертор, резистор, два триггера и времязадаюЕцую цепь, по.дклкяенную к входу R первого триггера. Вход $ второго триггера соединен с прямым выходом парвого триггера, вход R второго триггара подключен к входу инвертора и к замыкающеь у контакту. IIpHiviot выход второго триггера через резистор времязадащвй цепи соединен с входом R первого триггера и с перво обкладкой конденсатора времязадающ@й цепи, вторая обкладка которого соедин1йа с 6с5щвй ишном. Вход С парного триггера подключен к выхо.ду инвертора, а вход- к источнику напряжежия высокого уровня. - Недостатками данного устройства являются:

I) низкая устойчивость к помехам, наводиулнгл на линии связи контакта с остальной часть емы устройства, в особенности в случаях, когда контакт расположен на расстоянии и используется для дистанционного управления; например, помеха отрицательной (по отношению уровня логической единицы) полярности, постзшащая по линии связи со стороны контакта в разомкнутом состоянии последнего приводит к несанкционированному перёключ@нию триггеров в единично состояние и БЫ.даче ложных сигналов на выходы устройства ;

МПК: Н 03 К , 5У153

2)низкая надвяяость, ©буедовявмжая тем, что при разщдах статического эл§ктрйЧ§ства Q оператора при ручном ттравлэнии люгут выйти из строя активны элементы (инвертор, триггеры) устройства, имеющшв Henocpt5CTBMiyx электрическую связь с контактом, ИЛИ устройство может выдать жа выхода ложные сигналы от пом@х, наводимых токами растекаия, как в предадущем случае;

3)отсутствие смнхроетзащи выходжых сигналов какими-либо тактовыми сигналами, что потребует в ряде случаев дополнительных затрат у потребителя для привязки этих сигналов к внутреннем тактовой частота устройств, совместмо с которыми данно© устройство бзтЕвт использоваться.

Указанны© недостатки устройства ограничивают область ©го применения.

Известно устроЁство для защиты от дребезга контактов (авт. св.СССР - 1239847 от 04,02.83 УстроЁство логической защиты от дребезга контактов, МКИ: Н 03 К 5У01, авторы Л.А.Тарасов, Е.Г.Платонов, В.В.Сокирко и А.А.Сорокин, опубл. в БИ А 23, 1986 г.), выбранное в качестве прототипа и сод©ржащ©® однополюсный выключат ль, первыЁ контакт которого со§дин®н с общой шиной, второй ч®р@з резйстор - с шино питания, инвертор с открытым коллекторным выходом, RS - триггер, элемент И-НЕ, ТТЛ-триггер 1Шдитта и -аналоговый элемент памяти, СОСТОЯЩЕЙ нз токсограничввающаго резистора и времязадающего конденсатора, первая обкладка которого соединена с общей шиной. Первый вход элемента И-ЧЕ соединен со вторым контактом однополюсного выключателя и входом S liS триггера, пряглой выход которого соединен со вторым входом элемента И-НЕ. Выход элемента И-НЕ через последоватэльно соединенные инвертор и токоогражнчнващмй резистор соединен со второй обкладкой вр®мязадающего конденсатора и входом ТТЛ-тркггара Шглитта, инверсньш выход которого додаданфж к входу R KS -триггера, пряглож и инверсным выходы которо1нэ являются выходами устройства. Недостатками ммого уеа ро1отва яв алются:

1)Низкая устоЁчжвость IE пошхам, наво. на лвнйи связи однополюсного выключателя е о@т1лыо1 частью устройства в разомкнутом состоянии контактов, в oeodtisocTH в случаях, когда однополюсный выключатель располож la рассшояиии и используется для

дястанционного управл мя; например, помехи отрицательной по отношению к уровню лои1ческо4 едшжйцы полярщости Н8санкционированно переключают RS -триггер, жаходящижся в доходном нулевом состоянии, в в.дйнично© состояж1§, щя этом на выходах устройства формируются ложны® сигналы так же, как я при обычжом замыкании контактов однополюсного выключателя;

2)низкая надежжоеть, обусловдежжая тем, что при разрядах статического элвктрмчества, с оператора цри ручном управлении однополюсным выключателем могут выйти из строя активные элементы устройства, имеющие женосредствежжую электрическую связь с о.взяополюсным выключателем, жли устройство может выдать на выходы ложные сигналы от помех, жаводимых токами растекания, как и в предыдущем случав;

3)отсутствие сжжхрожнзацшн выходжых сигналов какиксз-либо тактовыми сигналами, что потребует в ряде случаев дополнительных затрат у потребителя для цржвязки этих сигналов к внутренней тактовой частота устройств, вовмесгао с которыми данное устройство будет использоваться.

Указанны® недостатжи устройства огражжчивают область его применения.

нож областью приманвия.

Твхнзч§ск1Ш результат заклккчащийся в расширении области применения, достигается тем, что в устройство для защиты от дребезга контактов, содержащее одаюполюсжыж выключатель, резистор, аналоговый элемент пщмжти, выход которого соединен со входом триггера Шмйтта, и две выходные шдны, введены тактовая шша, диод в ймпульсны трансформатор, первый вывод первичной обмоткй которого со дйнин с обще вшжой, второй вывод черэз резистор соединен с тактовой шиной, а через .диод - со входом аналогового элемента памяти, выводы вторичной обмоткй ямпульсжого трансформатора сое.динвны с соотввтствущиш контактами однополюсного выключателя, а выходы триггера Шмштта подключены к соответствуюшдш выходным шинам.

Указанная сово1 1шость признаков позволяет расширить область применения устройства длл защиты от дребезга контактов за счет повышения ycTot4MBocTi к помехам жа линиях связи однополюсного выключателя с остальной частью устройства, ycTot4BBocTH к разрядам статического электричества с оператора на однополюсный выключатель при управлении последним вручную и за счет синхронизации фронтов и срезов выходных сигналов устройства к тактовым сигналам, в качестве источниказкото нх может быть использован внутренний тактовый генератор устройств, которые принимают выходныФ сигналы заявляемого устройства.

На фиг.1 приведена схема устройства для защиты от дребезга контактов, на фйг.2 - возмояяый вариант выполнения аналогового элемента пагляти.

Устройство содержит (см.фиг.) ОДНОПОЛЮСНЫЕ выключатель I, импульсный трансформатор 2, резистор 3, диод 4, аналоговый элеHSH с тактовой шиной 7, второ вывод - с п®рвым вьжщом диода 4 и со вторык выводом первично обмотки трансформатора 2, первый вывод котором соединен с обще пшной. Выводы вторичной обмотка тражсфор латора 2 сов.жинвныУсоответствующшми контактагли выключателя I, а прямо 2 инвврсжы выходы Tpirrtpa йлитта соединены соответственно с п©рвож 8 л второж 9 выходными пшнами.

Трансформатор 2 выполнен жа кольцевом ферритовом сврд§чникв с непрямоугольноЁ петле гистерезжса, жамотка обмоток секционная, секции первичной и вторично обмоток размепрются, с целью уменьшения проходной емкости трансформатора 2, напротив друг друга по кольцу сврдачника. Сердечник трансформатора в течэниа каждого тактового импульса, поступающего по тактовой шина 7, насыщается, то «эсть, по сути последовательно включенные резистор 3 и первичная обмотка трансформатора 2 представляют собой дифф§рбнцирую1цу1э цепь для тактовых импульсов (в нашем случае - отрицательно полярности), поступающих по тактовоЁ шине 7.

Аналоговыж элемент памяти 5 содержит резистор 10 и конденсатор II. Заряд конденсатора II осуществляется импульсами с выхода диода 4, а разряд - практически только через сопротивлвниа 10. Аналоговый элемент нащфн 5 может быть выполнен по CXQMS фиг. 2 на резисторах 12, 13, 14 и конденсаторе 15, позволяющей регулировать время восстановления трансфо эматора 2, время установления и уровень логической единицы на входе триггера 6 и защитить, при необходимости, вход триггера Шаитта от тока разряда конденсатора аналогового элемента памяти 5 при выключении питания устройства.

Устройство работает следущим образом.

ноотй. Этймй ймпульоамй через первичную обмотку трансформатора 2 периодически опраишвается состояние контактов вьшлючатвлл I, сердечник трансформатора 2 при разомкнутых контактах выключателя I npja ПОСТЗШЛ9НИИ каждого тактового импульса переходит в насыщенное состояние, а между тактовыми импульсами - в исходное. При этом на выходе диффережцирующеж цепи, образованной резистором 3 и первичной обмотко трансформатора 2, формируются разнополярны® импульсы на фронте и срезе тактовых импульсов. Импульсы положительной полярности, соответствующие срезу тактовых импульсов, ч@р88 ДИОД 4 заряжают конденсатор II аналогового элемента памяти о до уровня логической единицы и поддерживают этот уров©нь, поскольку частичный разряд конденсатора II через рэзнстор 10 м®жду тактовыми ймпульсаыи п приводит к снижению напряжения на конденсаторе II до уровня логического нудя (постоянная разряда конденсатора II выбирается соответствующим образом). Следовательно в исходном состоянии триггер Шмитта.б нахо.дится в эдиничном состоянии, следовательно, ма выходной пшне 8 будет уровень логической единицы, на выходной шиже 9 - уровежь логического нуля.

При замыкании контактов выключателя I закорачивается вторичная обмотка трансформатора 2. При этом входное сопротивление первичной обмотки трансформатора 2 для тактовых игшульсов резко уменьшается, и все жапряжение тактовых жмрульсов практически падает на резисторе 3 упомяжутой дифференцирующей ц®пи, на выходе KOTOpoi исчезают разжополярмые импульсы, формируемые на фронт® и ср@з§ тактовых импульсов. Поэтому конденсатор II ч®рез резистор 10 разряжается до уровня логического жуля, что приводит к переключению триггера 1Шятта в исходное состояни® н появлению логической единицы на выходжой шшже 9, логического нуля - на выходной шине 8.

После размыкания замкнутых контактов выключателя I вхо.цное сопротйвлшниа шрвично обмотки трансформатора резко увеличивается, упомянутая дифференцирующая цепь вновь начинает форшровать разнополярныб иглпульсы на фронте и срезе тактовых иг-шульсов, конденсатор II вновь заряжается до уровня лопачаской @динйцы, триггер Шитта переключается в единичное состояниа, на выходных шинах 8 и 9 восстанавджваютоя исходные уровни сигналов (на выходной шин® 8 - уровень логической единицы, на выходно пшнз 9 - логического нуля).

Имеющий мэсто при замыкании и размыкании контактов выключателя I драбазг не шскажавт выходной сигнал устройства: период следования тактовых импульсов больше максимальной длительности дребззга контактов, и если тактовы импульс совпадает с дребезгом, а привязка к н@му не происощит, то это может привести только к задшржка смены уровне сигналов на выходных шинах 8 и 9, поскольку следующий тактовый импульс уже поступит послл окончания дребезга контактов.

По сравнению с прототипом заявляемое устройство обладает рядом преимуществ: более высокой устойчивостью к помахам, наво.димыгЛ на линиях связи выключaтeляf е остальной частью устройства, боле© высокой надежностью из-за устойчивости к разрядагл статического электричества с оператора и наличием синхронизации выходных сигналов устройства тактовой частотой,

Бол99 высокая устойчивость устройства к помехам, наводимым на линиях связи выключателя с остальной частью устройства,обусловлена наличием гальванической развязки мещу указанными частями устройства, выполненной с помощью импульсного трансформатора 2, организацишЁ включения первично обмотки трансформатора 2 и резистора 3 по схеме дифференцирующей цепи, выд.эл®ни«м однополярного импульса, соотв тетву1Щ§го срезу кашюго тактового импульса, с помощью диода 4 и включением аналогового элемента памяти 5, пр©дставляющ рго ИЗ себя интегрирующую цзпь, к входу триггера Шмитта 6. Поэтому при разомкнутом состояние контактов выключатшля I помехи, наводимые на линиях связи выключателя с остальной частью устройства, не приводят к изм®н§нию исходного состояния триггера 1Шштта 6: помеха положительной полярности, прошедшая ч§рэз трансформатор 2, совпадает по полярности с информационными импульсам жа выходе упомямутож дифференцирующей цепи и только подтверщает мадичие последних; помеха отрицательной полярности на вход аналогового элемента памяти 5 на проходит, так как отсаказтся диодом 4, При замкнутом состоянии контактов выключатзля I сопротивление линии связи выключат@ля I с трансформатором I мало, следовательно малы амплитуда наводимом помехи и возможность 3i прохождения через трансформатор 2 на вход аналогового эл§мента памяти 5.

Устойчивость устройства к разрядам статического элзктричаства (с оператора) обеспечивается констру1ш,и9ж элемента гальванической развязки - трансформатора 2 (разн-эсвНйем обмоток и соответствующей пропитко) и включением аналогового элемента памяти 5 между триггером Шмитта 6 и трансформатором 2.

Синхронизация выходных сигналов устройства тактовой частотой об«5спеч11 ва®тся привязкой момента размыкания контактов выключателя I к тактовым импульсам, что, в свою оч@р®дь, достига®тся выбором параметров упомянутой дифференцирующей цепи, времени заряда конденсатора II аналогового элемента памяти 5 (заряд до уровня логйчаской единицы должен завершиться в одного импульса), дл1 т®льности и периода следования тактовых импульсов. При необхо.дймости привязка может быть осуществлена к второму

тактовому импульсу (иля к любому йз последующих тактовых импульсов) подбором сопротивления резистора 12 аналогового элемента памяти 5,

Указанные преимущества предлагаемого устройства парсд прототипом расширяют область его применения.

В целях подтверждения осуществимости заявляемого объекта и достигнутого технического результата в института построен и испытан в Диапазона температур от мйнус 50 °С до 50 °с; лабораторны1 макет. Шкет реализоваж на базе кнопки 11Кн105-2 В, импульсного трансформатора ТИМ253 (при этом были использованы обмоткй с одинаковым количеством вйтков), диода 2Д522Б, триггера Шуштта. 564ТЛ1,конденсатора К10-17а и резисторов G2-33H.

Испытания показали осуществимость заявляемого устрожства для защиты от дребезга контактов и подтвердили €го практичзскую ценность.

Claims (1)

1. Устройство для защиты от дребезга контактов, содержащее однополюсный выключатель, резистор, аналоговый элемент памяти, выход которого соединен с входом триггера Шмитта, и две выходные шины, отличающееся тем, что в него введены тактовая шина, диод и импульсный трансформатор, первый вывод первичной обмотки которого соединен с общей шиной, второй вывод через резистор соединен с тактовой шиной, а через диод - с входом аналогового элемента памяти, выводы вторичной обмотки импульсного трансформатора соединены с соответствующими контактами однополюсного выключателя, а выходы триггера Шмитта подключены к соответствующим выходным шинам.