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Chip logici. Parte 10. Come sbarazzarsi del rimbalzo dei contatti
Utilizzo di un grilletto come interruttore
Nelle parti precedenti dell'articolo, sono stati descritti trigger come D e JK. Sarà opportuno qui ricordare che questi trigger possono funzionare in modalità conteggio. Ciò significa che quando l'impulso successivo arriva all'ingresso del clock (per entrambi i trigger si tratta dell'ingresso C), lo stato del trigger cambia al contrario.
Questa logica di funzionamento è molto simile a un normale pulsante elettrico, come in una lampada da tavolo: premuto - acceso, premuto di nuovo - spento. Nei dispositivi basati su microcircuiti digitali, il ruolo di tale pulsante viene spesso eseguito da trigger che operano in modalità conteggio. Gli impulsi di alto livello vengono forniti all'ingresso di conteggio e i segnali di uscita del trigger vengono utilizzati per controllare i circuiti esecutivi.
Sembrerebbe molto semplice. Se si collega semplicemente un pulsante all'ingresso C che collega questo ingresso a un filo comune quando viene premuto, ad ogni pressione lo stato del trigger cambierà, come previsto, al contrario. Per assicurarsi che non sia così, è sufficiente assemblare questo circuito e premere il pulsante: il grilletto non verrà installato nella posizione corretta ogni volta, ma più spesso dopo aver premuto più pulsanti.
La condizione di trigger è monitorata al meglio utilizzando un indicatore LED, che è stato ripetutamente descritto nelle parti precedenti dell'articolo o semplicemente utilizzando un voltmetro. Perché questo accade, perché il grilletto funziona in modo così instabile, qual è la ragione?
Che cos'è il rimbalzo del contatto
Si scopre che il rimbalzo dei contatti è la colpa di tutto. Che cos'è questo? Qualsiasi contatto, anche il migliore, anche interruttori reedSi scopre che non si chiudono immediatamente. La loro connessione affidabile è ostacolata da un'intera serie di collisioni, che dura circa 1 millisecondo o anche di più. Cioè, se abbiamo premuto il pulsante e lo abbiamo premuto per mezzo secondo, ciò non significa che si sia formato un solo impulso di tale durata. Il suo aspetto è preceduto da diverse decine, o forse anche da centinaia di impulsi.
Arrivando all'ingresso di conteggio del trigger, ciascuno di questi impulsi lo commuta in un nuovo stato, che corrisponde pienamente alla logica del trigger in modalità di conteggio: verranno contati tutti gli impulsi e il risultato corrisponderà al loro numero. E il compito è premere il pulsante una volta per cambiare lo stato del trigger una sola volta.
Un problema simile è ancora più evidente quando il contatto meccanico è un sensore di velocità, ad esempio in un dispositivo per avvolgimento di trasformatori o in un misuratore di portata del liquido: ogni operazione di contatto aumenta lo stato del contatore elettronico non di uno, come previsto, ma di un numero casuale. La storia dei contatori sarà un po 'più tardi, ma per ora, basta credere che sia esattamente così, e non altrimenti.
Come sbarazzarsi del rimbalzo dei contatti
La via d'uscita è mostrata nella Figura 1.
Figura 1. Innesto di impulsi sul grilletto RS.
Il modo più semplice per eliminare il rimbalzo dei contatti è con il già noto RS - trigger, che è assemblato su un chip logico K155LA3, più precisamente sui suoi elementi DD1.1 e DD1.2. Concordiamo quell'uscita diretta RS - grilletto questo è il pin 3, rispettivamente, l'uscita inversa è il pin 6.
Quando il trigger RS viene assemblato da elementi di circuiti logici, è necessario stipulare un accordo del genere. Se il trigger è un chip finito, ad esempio K155TV1, la posizione delle uscite dirette e inverse è specificata dai suoi dati di riferimento. Ma, anche in questo caso, se gli ingressi JK e C non vengono utilizzati e il microcircuito viene utilizzato semplicemente come trigger RS, l'accordo di cui sopra potrebbe essere del tutto appropriato. Ad esempio, per facilitare il montaggio del chip sulla scheda.Naturalmente, allo stesso tempo anche gli ingressi RS vengono scambiati.
Nella posizione dell'interruttore mostrata nel diagramma, sull'uscita diretta del trigger RS, il livello è un'unità logica e, ovviamente, uno zero logico all'inverso. Lo stato del trigger di conteggio DD2.1 finora rimane lo stesso di quando era accesa.
Se necessario, può essere ripristinato utilizzando il pulsante SB2. Per ripristinare il grilletto all'accensione, un piccolo condensatore è collegato tra l'ingresso R e il filo comune, entro 0,05 ... 0,1 μF, e un resistore con una resistenza di 1 ... 10 KOhm tra l'alimentazione e l'ingresso R. Fino a quando il condensatore non viene caricato sull'ingresso R, una breve tensione logica è presente brevemente. Questo breve impulso zero è sufficiente per ripristinare il trigger. Se, in base alle condizioni operative del dispositivo, è necessario impostare il trigger all'accensione su un singolo stato, tale catena RC è collegata all'ingresso S. Considereremo il paragrafo sulla catena RC come una digressione lirica, e ora continuiamo a combattere il rimbalzo dei contatti.
Premendo il pulsante SB1 si chiuderà il suo pin di contatto destro sul filo comune. Allo stesso tempo, sul terminale 5 del microcircuito DD1.2, apparirà un'intera serie di impulsi di rimbalzo. Ma le prestazioni dei microchip anche delle serie più lente sono molto più elevate della velocità dei contatti meccanici. E quindi, il primo impulso di RS: il trigger si reimposterà su zero, che corrisponde a un livello alto all'uscita inversa.
In questo momento si forma una caduta di tensione positiva che, sull'ingresso C, commuta il grilletto DD2.1 nello stato opposto, che può essere osservato usando il LED HL2. Gli impulsi di rimbalzo successivi non influiscono sullo stato del trigger RS, pertanto lo stato del trigger DD2.1 rimane invariato.
Quando si rilascia il pulsante SB1, il trigger sugli elementi DD1.1 DD1.2 torna a un singolo stato. In questo momento, si forma una caduta di tensione negativa sull'uscita invertita (pin 6 DD1.2), che non cambia lo stato del trigger DD2.1. Per riportare il trigger di conteggio al suo stato originale, il pulsante SB1 dovrà essere nuovamente premuto. Con lo stesso successo in un dispositivo simile funzionerà e JK - grilletto.
Un tale shaper è un circuito tipico e funziona in modo chiaro e senza errori. L'unico inconveniente è l'uso di un pulsante di contatto a fogli mobili. Di seguito verranno mostrati shaper simili, funzionanti da un pulsante con un singolo contatto.
Misure per eliminare falsi allarmi, anti-jamming
Nel diagramma è possibile vedere un nuovo componente: condensatore C1, installato nel circuito di alimentazione del trigger. Qual è il suo scopo? Il suo compito principale è proteggere dalle interferenze, alle quali non solo i trigger sono sensibili, ma anche tutti gli altri microcircuiti.
Se tocchi gli elementi di montaggio con un oggetto metallico, creeranno un rumore di impulso che può cambiare lo stato dei grilletti come preferisci. La stessa interferenza nel circuito viene creata quando viene utilizzato anche un trigger, in particolare diversi. Questa interferenza viene trasmessa attraverso i bus di alimentazione da un chip a un altro e può anche causare una commutazione errata del trigger.
Per evitare che ciò accada sui bus di alimentazione e installare condensatori di blocco. In pratica, tali condensatori con una capacità di 0,033 ... 0,068 μF sono installati alla velocità di un condensatore per ogni due o tre microcircuiti. Questi condensatori sono montati il più vicino possibile ai terminali di potenza dei microcircuiti.
Un'altra fonte di falsi trigger di microchip possono essere i pin di input non utilizzati. Gli impulsi di interferenza spuria saranno indotti principalmente su tali conclusioni. Per combattere i falsi allarmi, i terminali di ingresso non utilizzati devono essere collegati tramite resistori con una resistenza di 1 ... 10 KOhm al bus positivo della fonte di alimentazione. Inoltre, se lo schema non è stato utilizzato elementi logici E NON, quindi i loro ingressi dovrebbero essere collegati a un filo comune, motivo per cui un'unità logica apparirà all'uscita di tali elementi e collegare a loro ingressi di trigger non utilizzati.
Se un interruttore o pulsante a levetta viene utilizzato come fonte di segnale per un microcircuito, la situazione in cui il contatto è aperto e un filo sufficientemente lungo rimane "sospeso in aria" è completamente inaccettabile. Già tale antenna riceverà interferenze con successo. Pertanto, tali conduttori devono essere collegati al bus di potenza positivo attraverso un resistore con una resistenza di 1 ... 10 KOhm.
Soppressione delle vibrazioni dei pulsanti con una coppia di contatti
L'uso dei pulsanti con una coppia di contatti è molto più semplice, quindi vengono utilizzati più spesso dei pulsanti con contatti a bilanciere. Nella Figura 2 sono mostrati diversi circuiti progettati per sopprimere le vibrazioni dei contatti di tali pulsanti.
Figura 2
Il funzionamento di questi circuiti si basa su ritardi temporali creati utilizzando catene RC. La Figura 2a mostra un circuito il cui funzionamento ritarda l'accensione e lo spegnimento, la Figura 2c contiene un circuito con solo un ritardo attivo e la Figura 2d mostra un circuito con un arresto ritardato. Questi circuiti sono singoli vibratori, che sono già stati scritti in una parte di questo articolo. Le figure 2b, 2d, 2e mostrano i loro diagrammi temporali.
È facile vedere che questi former sono realizzati su chip della serie K561, che si riferisce a chip CMOS, quindi i valori di resistori e condensatori sono indicati specificamente per tali chip. Questi shaper dovrebbero essere utilizzati in circuiti costruiti su microcircuiti delle serie K561, K564, K176 e simili.
Boris Aladyshkin
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