Пристрій захисту від дзенькоту контактів

Пристрій захисту від дзенькоту контактів, що містить D-тригер із статичним тактовим входом, інформаційний вхід якого з'єднаний із входом пристрою, а виходи є виходами пристрою, та формувач імпульсу блокування, котрий містить послідовно з'єднані часозадавальний вузол і логічний елемент, вихід якого підключений до тактового входу тригера, який відрізняється тим, що часозадавальний вузол формувача імпульсу блокування виконаний у вигляді двох спускових схем із входами запуску, інверсними відносно один одного, перший і другий входи логічного елемента, що виконує функцію логічного додавання в позитивній або негативній логіці, з'єднані з відповідними виходами першої та другої спускових схем, а входи запуску спускових схем з'єднані із входом пристрою. 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 стійка, надійна зміна стану "замкнуто" або "розімкнуто" відбувається не одразу, а з деякою затримкою. На початку комутації, незважаючи на постійність механічного зусилля, що керує контактною парою, новий стан з'єднання пари контактів має переривчастий характер, короткочасно переходячи в попередній стан, і лише після серії таких переходів, які звуться "дзенькотом", новий стан стає стійким. Дзенькіт контактів як електричне явище залежить від багатьох факторів, і згідно з даними літератури [Патент Великобританії №1495689, кл. Н3Т, публ. 21.12.77] 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 та періодичності, то такий сигнал в багатьох випадках може порушити правильність функціонування логічних пристроїв, що приймають цей сигнал, наприклад, лічильників. Тому існує 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 (пристрої першого типу), або співпадають з початком дзенькоту відповідно прямої та зворотної комутації (пристрої другого типу), що вимагається в деяких випадках в системах автоматики, де необхідна точна інформація про момент початку замикання та розмикання контактів. Пристрої другого типу створюють імпульс, який максимально наближається по формі та тривалості до того (19) UA (11) 76204 (13) (21) 20040402888 (22) 20.04.2004 (24) 17.07.2006 (46) 17.07.2006, Бюл. № 7, 2006 р. (72) Багацький Валентин Олексійович, Бугаєнко Віталій Васильович, Жуков Ігор Анатолійович, Фабричев В'ячеслав Анатолійович (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ (56) SU 809523, H03K5/01, 28.02.1981 GB 1495689, H03K17/02, 04.11.1975 SU 1537106 A1, H03K5/01, 20.01.1995 SU 1598133 A1, H03K5/153, 07.10.1990 SU 1556505 A1, H03K5/153, 20.01.1996 RU 2036551 C1, H03K5/153, 27.05.1995 RU 93051945 A, H03K17/00, 10.07.1996 RU 2036551 C1, H03K5/153, 27.05.1995 US 2003210079, H03K5/153, 13.11.2003 JP 56019223, H03K5/04, 23.02.1981 US 5448174 A, H03K5/153, H03H11/26, 05.09.1995 C2 1 3 76204 4 ідеального імпульсу, котрий сформувався би тактовим входом тригера. ідеальною контактною парою без дзенькоту. Пристрій-прототип і пропонований пристрій Відомий, наприклад, пристрій для усунення формують імпульс, початок і кінець якого дзенькоту контактів [А.с. СРСР №1287273, МПК співпадають з початком дзенькоту відповідно Н03К5/153, публ. 30.01.87], що містить тригер, випрямої та зворотної комутації. Після запису в триходи якого є виходами пристрою, два гер нового стану по першому імпульсу переднього одновібратори і логічний елемент І-НЕ, вихід якого і заднього дзенькоту прямокутний імпульс "О", що з'єднаний із S-входом тригера, причому R-вхід генерується формувачем імпульсу блокування, тригера, перший вхід елемента І-НЕ і входи запуснадалі забороняє перезапис на протязі всієї ку одновібраторів, одного прямий і другого тривалості дзенькоту. інверсний, підключені до входу пристрою, а Проте у прототипі внаслідок підключення обінверсні виходи одновібраторів з'єднані відповідно кладок конденсатора часозадавального вузла до з другим і третім входами елемента І-НЕ. входів активного логічного елемента І-НЕ імпульс Суттєвими ознаками аналога, спільними з на цих входах при великих затримках (одиниці і пропонованим пристроєм, є тригер, виходи якого є більше мілісекунд) має дуже пологий спад (задній виходами пристрою, дві спускові схеми фронт), в той час, як імпульс на входах цього елеформувачі прямокутних імпульсів (в аналозі застомента і тактовому вході D-тригера повинен мати сований окремий вид спускової схеми круті (тривалістю не більше 5 мкс) фронт і спад, одновібратор), одна з прямим і друга з інверсним особливо, коли логічний елемент і тригер являють входами запуску, та логічний елемент, вихід якого собою мікросхеми КМОН-серій. Ця обставина з'єднаний з першим входом тригера, причому друвимагає застосування в якості логічного елемента гий вхід тригера і входи запуску одновібраторів лише спеціальних схем, наприклад, тригера підключені до входу пристрою, а виходи першого і Шмітта зі схемою І на вході, призначеною для другого одновібраторів з'єднані із входами прийому пологих сигналів (мікросхема К561ТЛ1 та логічного елемента. її аналоги), і виключає використання як пасивних, Недоліком аналога є те, що при подачі на вхід наприклад, діодно-резисторних схем, неспроможпристрою імпульсу "1" із дзенькотом пристрій них збільшувати крутість фронтів і спадів створює імпульс "1" не в момент подачі вхідного імпульсів, так і звичайних активних мікросхем сигналу, а з затримкою, рівною часу витримки КМОН-серій із-за їх виходу з ладу при пологих одновібратора із прямим запуском, котрий з метою вхідних сигналах. Другий недолік прототипу надійного перекриття дзенькоту на початку полягає в тому, що внаслідок однократного запусвхідного імпульсу перевищує тривалість цього ку формувача імпульсу блокування лише на подзенькоту, що вносить похибку визначення моменчатку пакета імпульсів дзенькоту ємність конденту початку комутації від рівня "0" до рівня "1". Це сатора повинна бути розрахована на тривалість викликано блокуванням формування імпульсу "0" блокуючого імпульсу, яка перевищує тривалість на виході елемента І-НЕ, який установлює тригер дзенькоту, що при значній тривалості дзенькоту в положення "1", імпульсом одновібратора із прявимагає великої ємності конденсатора, мим запуском. Крім того, якщо час спрацьовування пропорційній цій тривалості, і заважає одновібратора із прямим запуском виявиться мініатюризації апаратури. більшим часу спрацьовування тригера, то можлиКрім того, оскільки у прототипі заявлений чаве помилкове короткочасне спрацьовування трисозадавальний вузол із конденсатором, де часогера на початку вхідного одиничного імпульсу. задаючим параметром є ємність конденсатора, Найбільш близьким за технічною суттю до вияка обмежує мініатюризацію апаратури, то цим находу є формувач дискретних сигналів [А.с. самим виключається застосування інших типів СРСР №809523, МПК Н03К5/01, публ. 15.03.81], формувачів імпульсу блокування, які основані на що вибраний за прототип, котрий містить D-тригер інших фізичних явищах, технічних принципах та із статичним тактовим входом, інформаційний вхід схемних рішеннях, і сприяють мініатюризації, наякого підключений до входу пристрою, а його виприклад, цифрових спускових схем, що використоходи є виходами пристрою, і формувач імпульсу вують лічбу імпульсів для задання часового блокування, вихід якого з'єднаний з тактовим вхоінтервалу. дом тригера. В основу винаходу поставлена задача вдоскоУ прототипі формувач імпульсу блокування налення пристрою захисту від дзенькоту контактів складається із часозадавального вузла і двовхошляхом відповідного виконання формувача дового логічного елемента І-НЕ, причому часозаімпульсу блокування з тим, щоб підвищити давальний вузол виконаний на конденсаторі, кожкрутість імпульсів на входах і виходах елементів на обкладка якого підключена: через паралельно пристрою, тим самим підвищуючи надійність робоз'єднані резистор і діод - до виходу тригера та ти, і розширити клас припустимих для використанбезпосередньо - до входу елемента І-НЕ, вихід ня в пристрої імпульсних схем і логічних якого з'єднаний з тактовим входом тригера. елементів, а також забезпечити можливість поСпільними ознаками прототипу і пристрою, що вторного запуску (так званого "перезапуску") форзаявляється, є D-тригер із статичним тактовим мувача сигналу блокування від кожного імпульсу в входом, інформаційний вхід якого підключений до пакеті імпульсів дзенькоту, що при використанні входу пристрою, а його виходи є виходами приспускової схеми з перезапуском як часозадавальстрою, і формувач імпульсу блокування, який ного вузла дає істотне зменшення ємності часозамістить послідовно з'єднані часозадавальний вудавального елемента (ємності конденсатора, чисзол і логічний елемент, вихід якого з'єднаний з ла розрядів лічильних схем і т. п.), а, отже, і 5 76204 6 габаритів апаратури. Це пояснюється тим, що спускової схеми 4, з затримкою, рівною часу спускова схема з перезапуском може формувати спрацьовування спускової схеми від першого одискільки завгодно довгий імпульс, залежний тільки ничного імпульсу переднього дзенькоту, на первід числа запускаючих імпульсів, при умові, що ший вхід 7 елемента 6 подається імпульс "1", який тривалість номінального імпульсу спускової схеми, перекриває пакет дзенькоту (Фіг.2, графік b). В розрахована для однократного запуску, буде результаті на тактовий вхід С тригера 1 з виходу більше інтервалу між запускаючими імпульсами. елемента 6, тобто з виходу формувача імпульсу Поставлена задача вирішується тим, що в блокування 3, надходить імпульс "0", котрий пристрої захисту від дзенькоту контактів, що блокує запис нової інформації в тригер (Фіг.2, містить D-тригер із статичним тактовим входом, графік d). Записана раніше інформація інформаційний вхід якого з'єднаний із входом призберігається до кінця імпульсу блокування, незвастрою, а виходи є виходами пристрою, та формужаючи на змінення сигналу на вході пристрою. В вач імпульсу блокування, котрий містить момент закінчення імпульсу блокування стан трипослідовно з'єднані часозадавальний вузол і гера 1 і сигналу на виходах пристрою не логічний елемент, вихід якого підключений до такзмінюється, бо на вході пристрою присутнє вже тового входу тригера, згідно винаходу часозадаусталене значення "1" сигналу, записане раніше. вальний вузол формувача імпульсу блокування З появою далі на вході 2 пристрою пакета виконаний у вигляді двох спускових схем із входаімпульсів заднього дзенькоту тригер 1 переходить ми запуску, інверсними відносно один одного, в положення "0", відповідно рівню першого перший і другий входи логічного елемента, що імпульсу заднього дзенькоту, і імпульс "1" на прявиконує функцію логічного додавання в позитивній мому виході Q пристрою закінчується. Першим або негативній логіці з інверсією на виході чи без імпульсом "0" в пакеті заднього дзенькоту неї, з'єднані з відповідними виходами першої і запускається спускова схема 5, яка подає імпульс другої спускових схем, а входи запуску спускових "1" на другий вхід 8 елемента АБО-НЕ 6. Елемент схем з'єднані із входом пристрою. 6 формує імпульс блокування "0", який забороняє Введення в пристрій нових елементів і зв'язків подальший запис інформації в тригер 1 і змінення забезпечує круті імпульси на входах та виходах сигналу на виходах пристрою. По закінченні вузлів пристрою, що дозволяє запобігти виходу з імпульсу блокування, який перекриває задній ладу мікросхем КМОН-серій і підвищує надійність, дзенькіт, дається дозвіл на запис усталеного зната дає можливість використовувати широкий набір чення "0" вхідного сигналу, тобто відбувається імпульсних і логічних елементів, які відповідають підтвердження раніше записаної інформації, і сигконкретним вимогам. Безпосереднє підключення нали на виходах пристрою не змінюються. входів запуску спускових схем до входу пристрою На Фіг.1 показана схема, в котрій використазабезпечує перезапуск формувача імпульсу блоний логічний елемент 6, який виконує функцію кування кожним імпульсом дзенькоту і АБО в позитивній логіці з інверсією на виході, і мініатюризацію апаратури при простій схемі привходи елемента підключені до прямих виходів строю та меншій ємності часозадаючого параметспускових схем. Можна використати елемент з ра спускових схем. функцією АБО в негативній логіці, що еквівалентно Суть запропонованого винаходу пояснюється елементу І в позитивній логіці без інверсії на кресленнями, де зображені: виході, тоді входи елемента треба з'єднати з на Фіг.1 - схема пристрою; інверсними виходами спускових схем. на Фіг.2 - часові діаграми напруг цього приПісля запуску будь-якої спускової схеми строю. відповідним перепадом вхідного сигналу пристрою Пристрій (Фіг.1) містить D-тригер 1 із статичвід протилежного перепаду з затримкою ним тактовим входом С, інформаційний вхід D спрацьовує інша спускова схема, і імпульси на якого з'єднаний із входом 2 пристрою, а виходи є входах елемента 6 перекриваються в часі - кожна виходами пристрою, та формувач імпульсу блокуспускова схема формує імпульс на протязі як певання 3, який містить першу спускову схему 4 з реднього так і заднього дзенькоту. прямим входом запуску, другу спускову схему 5 з Запропонований пристрій практично легко інверсним входом запуску і двовходовий логічний реалізувати на стандартних інтегральних елемент АБО-НЕ 6, перший вхід 7 і другий вхід 8 мікросхемах, які випускаються промисловістю. якого з'єднані з прямими виходами спускових схем Для надійної роботи витримку часу спускової 4 і 5 відповідно, а вихід з'єднаний з тактовим вхосхеми, яка принципово повинна перевищувати дом тригера 1. Входи запуску спускових схем 4 і 5 тривалість відповідного дзенькоту, необхідно випідключені до входу 2 пристрою. бирати із достатнім перевищенням, враховуючи В початковому положенні на прямих виходах можливе збільшення з часом тривалості дзенькоспускових схем 4 і 5 рівень сигналів рівний "0", і на ту. З метою зменшення величини ємності конденвиході елемента АБО-НЕ 6, який є виходом форсатора, як головного елемента, що впливає на мувача імпульсу блокування 3, формується сигнал габарити спускової схеми з аналоговим форму"1", котрий, поступаючи на тактовий вхід С тригера ванням часового інтервалу, а також з метою 1, дозволяє запис рівня вхідного сигналу призменшення розрядності лічильника в спусковій строю. Приймемо за початковий рівень "0", котрий схемі з цифровим формуванням часового і записується в тригер. При надходженні на вхід 2 інтервалу, віддавати перевагу слід спусковій схемі пристрою імпульсу "1", ураженого дзенькотом на з перезапуском. початку і в кінці (Фіг.2, графік а), в тригер 1 записується сигнал "1" (Фіг.2, графік Q), і з виходу 7 Комп’ютерна верстка М. Клюкін 76204 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601