SU1698980A1 - Переключающее устройство с сенсорным управлением - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано в устройствах ввода и вывода информации. Цель изобретени  - повышение электробезопасности оператора, упрощение устройства, повышение его помехоустойчивости и уменьшение эффекта дребезга - достига етс  за счет введени  в устройство то неограничивающего элемента 9, включенного между корпусом устройства и отрицательным выводом блока питани , а также формировател -интегратора 11, элемента задержки 2 и второго ключа 7. Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 и формирователь 3 импульсов, элемент И 4. первый ключ 5, светадиод 6 в метзллоаекл нном корпусе, блок 8 питани , сенсорный датчик 19 и счетмый триггер 12. Сенсорный датчик 10 содержит первый и второй резисторы 13 и 14, а также К№ОП элемент Л 15. Токоограничивающий элемент 9 содержит третий резистор 16. Формирователь-интегратор 11 содержит четаер тый резистор 17, диод 18, конденсатор 19 и элемент ИЛИ 20. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах ввода·и вывода информации.

Целью изобретения является повышение электробезопасности оператора, упрощение устройства, повышение его помехоустойчивости и уменьшение эффекта дребезга за счет введения в устройство токоограничивающего элемента, формирователя-интегратора, элемента задержки и второго ключа.

На чертеже приведена электрическая функциональная схема устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1, элемент 2 задержки и формирователь 3 импульсов, элемент И 4, первый ключ 5, светоизлучающий диод 6 в металлостеклянном корпусе, второй ключ 7, блок 8 питания, токоограничивающий элемент 9; сенсорный датчик .10, формирователь-интегратор 11 и счетный триггер 12, прямой выход которого соединен с выходом устройства, выход генератора 1 соединен с вторым входом элемента И 4, первый вход которого соединен с инаерсным выходом счетного триггера 12. выход элемента 2 задержки соединен с входом управления второго ключа 7, выход которого соединен с анодом светодиода 6, выход формирователя 3 импульсов соединен с входом управления сенсорного датчика.

Кроме того, сан·? трный датчик 10 содержит первый и второй резисторы 13 и 14 соответственно а также КМОП элемент И 15.

Токоограничиоающий элемент 9 содержит третий резистор 16.

Формирователь-интегратор 11 Содержит четвертый резистор 17, диод 18, конденсатор 19 и элемент ИЛИ 20.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии касания оператором металлического катода светодиода 6, являющегося сенсорной площадкой, светодиод 6 отображает состояние счетного триггера 12.

Состояние светодиода 6 определяется первым ключом 5, управляемым от триггера 12 через элемент И 4. Элемент 2 задержки вырабатывает кратковременные импульсы, которые закрывают на время второй ключ 7 и первый ключ 5 через элемент И 4. Частота и скважность импульсов генератора 1 выбираются таким образом, чтобы мигание светодиода 6 практически не воспринималось оператором. Моменты начала воздействия (передние фронты) импульсов запирания первого и второго ключей 5 и 7 от генератора 1 сдвинуты во времени с гем, чтобы сначала происходила установка потенциала сенсора в исходное состояние (потенциал сенсора при индикации положения триггера 12 может принимать состояние логической 1 или логического 0). В рассматриваемой схеме исходным состоянием сенсора, которое не вызывает переключения триггера 12, является состояние логического О. После установки исходного состояния на сенсорный датчик 10 от формирователя 3 поступает импульс, предназначенный для стробирования состояния сенсора во время закрытого состояния первого и второго ключей 5 и 7, Поскольку сенсор находится в состоянии О, то со время опроса сенсора не возникает импульсов через сенсорный датчик 10, формирователь-интегратор 11 не возбуждается и триггер 12 не изменяет своего состояния,

При касании катода сзетодиода & потенциал оператора, образованный за счет гальванической связи с истом ником напряжения, проходит.во-время запирания первого и зторого ключей 5 и 7 и опроса сенсорного датчика 10 импульсами формирователя 3 на вход фор?/1ирователя-интегратора 11 и образует на выходе положительный перепад напряжения (переход от логического 0 к логической 1 который изменяет состояние счетного триггера 12 на противоположное. Физической причиной сенсорного эффекта является прохождение тока от оператора через сенсорный датчик 10 на вход усилителя, роль которого в данном случае выполняют элементы 5 и 20. Если оператор заземлен з момент касания, то через него потечет ток “Утечки: источник питания, входное сопротивление сенсорного датчика 10, катод светодиода ’ 6, тело оператора, токоограничивающий элемент 9, корпус устройства. За время касания оператором катода светодиода 6 генератор 1 может выработать несколько периодов импульсов. Чтобы исключить многократные переключения триггера 12 выдержка формирователяинтегратора -11 выбирается большей периода колебаний генератора . При поступлении во время выдержки второго импульса (или пакета импульсов) на формирователь-интегратор 11 от сенсорного датчика 10 выдержка формиоователя-интегратора 11 соответственно удлиняется. Таким образом, при продолжительном касании сенсора триггер 12 переключается всего один раз.

Формирователь-интегратор 11 функционирует следующим образом.

В исходном (устойчивом) состоянии потенциал входа элемента ИЛИ 20 равен О, так как на его вход через четвертый резистор 17 поступает уровень логического 0.

Конденсатор 19 разряжен до нуля, посколь^ ку оба его вывода имеют одинаковый (нулевой) потенциал. При поступлении на вход формирователя-интегратора 11 импульса (кратковременного сигнала логической 1) происходит заряд конденсатора 19. При этом выход элемента ИЛИ 20 остается в состоянии логического 0 (если ток заряда конденсатора не превышает нагрузочной способности элемента ИЛИ 20), а потенциал входа элемента ИЛИ 20 возрастает. По прекращении импульса происходит медленный разряд конденсатора 19 через четвертый резистор 17, поскольку он выбирается большим и определяет постоянную времени накопления (интегрирования).

Если в результате накопления импульсов (зарядов) на конденсаторе 19 потенциал входа элемента ИЛИ 20 превысит его порог, то произойдет повышение выходного потенциала и за счет положительной обратной связи через конденсатор 19 возникнет регенеративный перескок схемы в состояние, при котором на выходе элемента ИЛИ 20 лог. 1, на. входе элемента ИЛИ 20 - потенциал, превышающий уровень лог. 1 на величину напряжения заряда конденсатора 19, равного порогу переключения элемента ИЛИ 20. Выдержка (время нахождения схемы в неустойчивом состоянии) будет определяться перезарядом конденсатора 19 через четвертый резистор 17, при котором потенциал входа элемента ИЛИ 20. падая, достигает порога переключения элемента ИЛИ 20 и произойдет регенеративный переброс потенциала его выхода в состояние лог. 0. Если во время выдержки схемы на вход формирователя-интегратора 11 будут поступать дополнительные импульсы, то будет происходить подзаряд конденсатора 19 и соответствующее увеличение выдержки, которая закончится только после прекращения импульсов и завершения перезаряда конденсатора 19.

Формирователь-интегратор 11 необходим для устранения многократного переключения счетного триггера 12 от импульсов коммутации светодиода 6, обеспечивающих работу его в качестве сенсора. При этом регенеративный характер его переключения обеспечивает правильную работу счетного триггера 12, а интегрирующие свойства - помехоустойчивость и устранение эффекта дребезга.

Токоограничивающий элемент 9 ограничивает ток и напряжение сенсорного входа до величин, безопасных для оператора, которые определяются параметрами соответствующих стандартов по электробезо пасности (например, ГОСТ 12.1.038 Электробезопасность. Предельно допустимые уровни напряжения прикосновения и токов или ГОСТ 12.2.066-83 Аппаратура радиоэлектронная бытовая. Требования безопасности и методы испытаний).

Элемент 9 представляет собой третий резистор 16.

Claims (4)

Формула изобретения

1. Переключающее устройство с сенссрным управлением, содержащее корпус, блок питания, светоизлучающий дио!д в металлостеклянном корпусе, сенсорный датчик, генератор, первый ключ, элемент И, счетный триггер и формирователь импульсов, причем катод светодиода соединен с токовым входом первого ключа и информационным входом сенсорного датчика, выход счетного триггера соединен с первым входом элемента И, отличающееся тем, что, с целью повышения электробезопасности оператора, упрощения устройства, повышения его помехоустойчивости и уменьшения эффекта дребезга, в него введены токоограничивающий элемент, формирователь-интегратор. элемент задержки и второй ключ, примем выход сенсорного датчика через формирователь-интегратор подключен к входу счетного триггера, выход генератора подключен к второму входу элемента И и через элемент задержки - к входу формирователя импульсов и входу управления второго ключа, токовый вход которого подключен к положительному выводу блока питания, а выход подключен к аноду светодиода, выход Формирователя импульсов подключен к входу управления сенсорного датчика, выход элемента И подключен к входу управления первого ключа, выход которого подключен к отрицательному выводу блока питания и через токоограничивающий элемент - к корпусу устройства.

2. Устройство поп.1, отличающеес я тем, что сенсорный датчик содержит первый и второй резисторы и КМОП элемент И, причем информационный вход сенсорного датчика через первый резистор подключен к первому входу КМОП элемента И и через второй резистор подключен к положительной шине блока питания, второй вход КМОП элемента И подключен к входу управления сенсорного датчика, а выход КМОП элемента И подключен к выходу сенсорного датчика.

3. Устройство по п. 1, отличающеес я тем, что токоограничивающий элемент выполнен в виде третьего резистора, выводы которого подключены к одноименным выводам токоограничивающего элемента.

4. Устройство по п. 1, отличающеес я тем, что формирователь-интегратор содержит диод, элемент ИЛИ, четвертый резистор и конденсатор, включенный параллельно элементу ИЛИ, четвертый ре- 5 зистор подключен параллельно диоду, анод которого подключен к входу формирователя-интегратора, а катод подключен к входу элемента ИЛИ, выход которого подключен к выходу формирователя-интегратора.