Формувач одиночного логічного імпульсу

Винахід належить до автоматики та обчислювальної техніки і призначений для перетворення імпульсів, краї яких спотворені дробленнями із-за дзенькоту електромеханічних контактів, в одиночні логічні імпульси, нормовані по рівню і формі. При комутації електричного кола електромеханічними контактами стійке, надійне змінення стану "замкнуто" або "розімкнуто" відбувається не зразу, а з деякою затримкою. На початку комутації, незважаючи на постійність механічного зусилля, яке діє на контактну пару, новий стан з'єднання контактної пари має переривчастий характер, короткочасно переходячи в попередній стан, і тільки після серії таких переходів, званих "дзенькотом", цей стан стає стійким. Такий же характер має і електричний сигнал в комутованому контактами колі. Отже за цикл комутації "увімкнено-вимкнено" формується не одиночний імпульс напруги, а серії коротких імпульсів на початку і в кінці комутації, які теж звуться "дзенькотом контактів", в комбінації із сталим рівнем сигналу між цими серіями. Дзенькіт контактів як. електричне явище залежить від багатьох факторів, а величина періоду повторення імпульсів дзенькоту в серії перебуває в межах від декількох сотень мікросекунд до декількох мілісекунд і може змінюватися в процесі експлуатації, як і сама тривалість дзенькоту. Оскільки уражений дзенькотом імпульс являє собою не один імпульс, а серію імпульсів різної тривалості і періодичності, то такий сигнал в багатьох випадках може порушити правильність функціонування логічних пристроїв, що приймають цей сигнал, наприклад, лічильників. Тому виникає необхідність перетворення імпульсу, ураженого дзенькотом, в одиночний нормований логічний імпульс. Відомі пристрої захисту від дзенькоту пари контактів вимикача, які перетворюють уражений дзенькотом імпульс в одиночний прямокутний імпульс, вільний від дзенькоту, початок і кінець якого, в залежності від вимог, або довільно розміщені відносно первинного імпульсу, або співпадають з початком дзенькоту відповідно прямої та зворотної комутації, що вимагається в деяких випадках в системах автоматики, де необхідна точна інформація про момент початку замикання та розмикання контактів. В останньому випадку пристрої створюють імпульс, який максимально наближається по формі та тривалості до того ідеального імпульсу, котрий сформувався би ідеальною контактною парою без дзенькоту. Відомий, наприклад, пристрій для усунення дзенькоту контактів [А.с. СССР №1287273, МПК Н03К5/153, публ. 30.01.87], що містить логічний елемент І-НЕ, перший вхід якого з'єднаний із входом пристрою, два одновібратори, один з прямим, а другий з інверсним входами запуску, інверсні виходи яких підключені відповідно до другого і третього входів елемента І-НЕ, і RS-тригер, виходи якого є виходами пристрою, причому S-вхід тригера з'єднаний з виходом елемента І-НЕ, а R-вхід тригера і входи запуску одновібраторів з'єднані із входом пристрою. Суттєвими ознаками аналога, спільними з пропонованим пристроєм, є дві спускові схеми-формувачі прямокутних імпульсів (в аналозі застосований окремий вид спускової схеми-одновібратор), одна з прямим і друга з інверсним входами запуску, підключеними до входу пристрою, та логічний елемент, один вхід якого з'єднаний із входом пристрою, а другий - з виходом однієї із спускових схем. Причиною, яка перешкоджає одержанню очікуваного технічного результату є те, що при подачі на вхід пристрою імпульсу "1" із дзенькотом пристрій створює імпульс "1" не в момент подачі вхідного сигналу, а з затримкою, рівною часу витримки одновібратора із прямим запуском, котрий з метою надійного перекриття дзенькоту на початку вхідного імпульсу перевищує тривалість цього дзенькоту, що вносить похибку визначення моменту початку комутації від рівня "0" до рівня "1". Це викликано блокуванням формування сигналу "0" на виході елемента І-НЕ, який установлює тригер в положення "1", імпульсом одновібратора із прямим запуском. Крім того, якщо час спрацьовування одновібратора із прямим запуском виявиться більшим часу спрацьовування тригера, то можливе помилкове короткочасне спрацьовування тригера на початку вхідного одиничного імпульсу, тобто знижується надійність роботи пристрою. Тут і далі термін "одиничний дзенькіт " означає дзенькіт при комутації вхідного кола пристрою від рівня "0" до рівня "1", коли дзенькіт являє собою пакет імпульсів "1", а термін "нульовий дзенькіт" означає дзенькіт при комутації вхідного кола пристрою від рівня "1" до рівня "0", коли дзенькіт являє собою пакет імпульсів "0". Відомийтакож пристрій усунення дзенькоту контактів [Куценко А.В. и др. Импульсные устройства на монолитных интегральных схемах. Приборы и техника эксперимента, №4, 1973, с.19, рис.40], вибраний за прототип, що містить два одновібратори, перший із запуском від одиничного перепаду сигналу на вході пристрою, який блокує одиничний дзенькіт, другий - із запуском від нульового перепаду вказаного сигналу для блокування нульового дзенькоту, блок обробки вхідного сигналу, який складається з першого логічного елемента І-НЕ, вхідного, перший вхід якого з'єднаний із входом пристрою, та другого логічного елемента ІНЕ, вихідного, перший вхід якого з'єднаний з виходом першого елемента, а вихід є виходом пристрою, та третій логічний елемент І-НЕ, перший вхід якого з'єднаний із входом пристрою, причому вхід запуску першого одновібратора через інвертор з'єднаний з виходом першого елемента І-НЕ, нульовий вихід з'єднаний з другими входами другого і третього елементів І-НЕ, вхід запуску другого одновібратора з'єднаний з виходом третього елемента І-НЕ, а нульовий вихід з'єднаний з другим входом першого елемента І-НЕ. Спільними суттєвими ознаками прототипу і пропонованого пристрою є дві спускові схеми (одновібратори в прототипі як окремий випадок виконання спускових схем), перша з запуском при одиничному перепаді на вході пристрою і друга з запуском при нульовому перепаді на вході пристрою. Причиною, яка перешкоджає одержанню очікуваного технічного результату в прототипі є те, що ланцюг запуску кожної спускової схеми виконує також функцію ланцюга блокування запуску при спрацьовуванні іншої спускової схеми, який необхідний для заборони одночасної роботи спускових схем, що потребує відносно великої кількості елементів схеми. В основу винаходу поставлена задача розмежування ланцюгів запуску і блокування шляхом відповідного з'єднання спускових схем одна з одною, входом пристрою та з введеними в пристрій новими логічними елементами, що забезпечує зменшення кількості елементів пристрою, тобто його спрощення. Поставлена задача вирішується тим, що в формувачі логічного імпульсу, що містить дві спускові схеми, перша з запуском при одиничному перепаді на вході пристрою і друга з запуском при нульовому перепаді на вході пристрою, згідно винаходу прямий вхід запуску першої та інверсний вхід запуску другої спускових схем підключені до входу пристрою, скидний вхід другої спускової схеми з'єднаний з інверсним виходом першої спускової схеми, причому перший вхід логічного елемента І з'єднаний з входом пристрою, а його другий вхід з'єднаний з інверсним виходом другої спускової схеми та скидовим входом першої спускової схеми, перший вхід логічного елемента АБО з'єднаний з виходом логічного елемента І, а його другий вхід з'єднаний із прямим виходом першої спускової схеми, а вихід підключений до виходу пристрою. Введення нових зв'язків спускових схем, а саме, перехресних зв'язків скидних входів та відповідних виходів спускових схем і нових зв'язків спускових схем із входом пристрою та з нововведеними логічними елементами, дозволяють забезпечити формування одиночного імпульсу, початок і кінець якого співпадають відповідно з початком прямої і зворотної комутації (початком переднього і заднього дзенькоту) та зменшити кількість елементів схеми пристрою, тобто спростити його. Зазначені вище нові ознаки запропонованого пристрою дозволяють вирішити поставлену задачу. Суть винаходу пояснюється кресленнями, де зображені: на Фіг.1 - схема запропонованого формувача; на Фіг.2 - часові діаграми напруг. Пристрій (Фіг.1) містить логічний елемент І 1, перший вхід якого з'єднаний із входом пристрою, логічний елемент АБО 2, перший вхід якого з'єднаний з виходом логічного елемента І 1, а вихід з'єднаний з виходом пристрою, першу спускову схему 3 із прямим запуском та другу спускову схему 4 з інверсним запуском. Входи запуску спускових схем підключені до входу формувача, при цьому прямий вихід першої спускової схеми 3 з'єднаний з другим входом логічного елемента АБО 2, а інверсний вихід - із скидним входом другої спускової схеми 4, інверсний вихід другої спускової схеми 4 з'єднаний з другим входом логічного елемента І 1 та із скидним входом першої спускової схеми 3 (на схемі Фіг.1 зображені інверсні скидні входи спускових схем, тому кожен такий вхід з'єднаний з інверсним виходом іншої спускової схеми, який формує імпульс "0", відповідний рівню скиду; якщо входи скиду прямі, то вони повинні з'єднуватися з прямими виходами спускових схем). Формувач функціонує таким чином. Приймемо за початковий рівень вхідного сигналу рівень "0". При цьому з інверсного виходу другої спускової схеми 4 і прямого виходу першої спускової схеми 3 відповідно на другий вхід логічного елемента I 1 і другий вхід логічного елемента АБО 2 надходять сигнали "1" і "0", а вихідний сигнал пристрою дорівнює "0". З подачею на вхід пристрою сигналу "1", ураженого дзенькотом на початку і в кінці (Фіг.2, графік а), першою спрацьовує перша спускова схема 3, і з її прямого виходу на другий вхід логічного елемента АБО 2 надходить імпульс "1" тривалістю tімп1 (Фіг.2, графік b), який перекриває передній дзенькіт, а з її інверсного виходу на скидний вхід другої спускової схеми 4 подається імпульс "0". Друга спускова схема 4 на протязі переднього, одиничного дзенькоту утримується вказаним імпульсом в початковому, нульовому стані, і на перший вхід логічного елемента АБО 2 з виходу логічного елемента І 1 надходить прямий вхідний сигнал із дзенькотом (Фіг.2, графік d). Імпульс "1" першої спускової схеми 3 на протязі переднього дзенькоту спричиняє формування сигналу "1" на виході логічного елемента АБО 2 і на виході пристрою (Фіг.2, графік, e). Після закінчення імпульсу першої спускової схеми 3 сигнал на виході логічного елемента АБО 2 і на виході пристрою залишається рівним "1" до початку заднього, нульового дзенькоту. З появою першого імпульсу "0" в серії імпульсів заднього дзенькоту першою спрацьовує друга спускова схема 4, яка блокує роботу першої спускової схеми 3, утримуючи рівень "0" сигналу на її прямому виході. Імпульс "0" другої спускової схеми 4 тривалістю tімп2 (фіг.2, графік с), перекриваючи задній дзенькіт, подається на другий вхід логічного елемента І 1 і створює на його виході сигнал "0", котрий, співпадаючи з сигналом "0" на другому вході логічного елемента АБО 2, формує на його виході сигнал "0" (Фіг.2, графік d). Отже імпульс "1" на виході пристрою закінчується, і встановлюється рівень "0" до появи на вході пристрою наступного сигналу "1". Таким чином, формувач генерує одиночний імпульс "1", початок якого співпадає з початком першого імпульсу переднього дзенькоту вхідного сигналу "1", а кінець - з початком першого імпульсу заднього дзенькоту. Крім того, на виходах першої спускової схеми 3 формуються імпульси, які відповідають початку прямої комутації контактів вимикача, а на виходах другої спускової схеми 4 формуються імпульси, які відповідають початку зворотної комутації. Запропонований пристрій легко реалізувати на стандартних інтегральних мікросхемах, які випускаються промисловістю. Тому пристрій є придатним для освоєння в промисловому виробництві.