Fichas lógicas. Parte 10. Cómo deshacerse del rebote de contactos

Usando un gatillo como interruptor

En las partes anteriores del artículo, se describieron desencadenantes como D y JK. Será apropiado recordar que estos disparadores pueden funcionar en modo de conteo. Esto significa que cuando el siguiente pulso llega a la entrada del reloj (para ambos disparadores, esta es la entrada C), el estado del disparador cambia al contrario.

Esta lógica de funcionamiento es muy similar al botón eléctrico habitual, como en una lámpara de mesa: presionada - encendida, presionada nuevamente - apagada. En dispositivos basados ​​en microcircuitos digitales, la función de dicho botón se realiza con mayor frecuencia mediante disparadores que funcionan en modo de conteo. Se suministran pulsos de alto nivel a la entrada de conteo, y las señales de salida de disparo se usan para controlar los circuitos ejecutivos.

Parecería muy simple. Si simplemente conecta un botón a la entrada C que conecta esta entrada a un cable común cuando se presiona, con cada presión, el estado del disparador cambiará, como se esperaba, al contrario. Para asegurarse de que esto no sea así, es suficiente ensamblar este circuito y presionar el botón: el gatillo no se instalará en la posición correcta cada vez, sino más a menudo después de presionar varios botones.

La mejor manera de monitorear la condición del disparador es mediante un indicador LED, que se ha descrito repetidamente en las partes anteriores del artículo, o simplemente usando un voltímetro. ¿Por qué sucede esto? ¿Por qué el disparador funciona tan inestable? ¿Cuál es la razón?

¿Qué es el rebote de contacto?

Resulta que el rebote de los contactos es el culpable de todo. Que es esto Cualquier contacto, incluso el mejor, incluso interruptores de láminasResulta que no cierran de inmediato. Su conexión confiable se ve obstaculizada por toda una serie de colisiones, que dura aproximadamente 1 milisegundo o incluso más. Es decir, si presionamos el botón y lo presionamos durante medio segundo, esto no significa en absoluto que solo se haya formado un impulso de tal duración. Su aparición está precedida por varias decenas, o tal vez incluso cientos de impulsos.

Al llegar a la entrada de conteo del disparador, cada pulso lo cambia a un nuevo estado, que corresponde completamente a la lógica del disparador en modo de conteo: se contarán todos los pulsos y el resultado corresponderá a su número. Y la tarea es presionar el botón una vez para cambiar el estado del disparador solo una vez.

Un problema similar es aún más notable cuando el contacto mecánico es un sensor de velocidad, por ejemplo, en un dispositivo para bobinar transformadores o en un medidor de flujo de líquido: cada operación de contacto aumenta el estado del medidor electrónico no en uno, como se esperaba, sino en un número aleatorio. La historia sobre los contadores será un poco más tarde, pero por ahora, solo crea que esto es exactamente así, y no de otra manera.

Cómo deshacerse del rebote de contactos

La salida se muestra en la Figura 1.

Figura 1. Formador de pulso en el disparador RS.

La forma más fácil de eliminar el rebote de contacto es con el RS-trigger ya familiar, que se ensambla en un chip lógico K155LA3, más precisamente en sus elementos DD1.1 y DD1.2. Acordemos que la salida directa RS - disparador este es el pin 3, respectivamente, la salida inversa es el pin 6.

Cuando el disparador RS se ensambla a partir de elementos de circuitos lógicos, es necesario llegar a tal acuerdo. Si el disparador es un microcircuito terminado, por ejemplo K155TV1, la posición de las salidas directas e inversas se especifica por sus datos de referencia. Pero, incluso en este caso, si no se usan las entradas JK y C, y el microcircuito se usa simplemente como un disparador RS, el acuerdo anterior puede ser bastante apropiado. Por ejemplo, para facilitar el montaje del chip en el tablero.Por supuesto, al mismo tiempo, las entradas RS también se intercambian.

En la posición del interruptor que se muestra en el diagrama, en la salida directa del disparador RS, el nivel es una unidad lógica, y en el inverso, por supuesto, un cero lógico. El estado del disparador de conteo DD2.1 hasta ahora sigue siendo el mismo que cuando se encendió la alimentación.

Si es necesario, se puede restablecer con el botón SB2. Para restablecer el gatillo cuando se enciende la alimentación, se conecta un pequeño condensador entre la entrada R y el cable común, dentro de 0.05 ... 0.1 μF, y una resistencia con una resistencia de 1 ... 10 KOhm entre la fuente de alimentación y la entrada R. Hasta que el capacitor se cargue en la entrada R, un voltaje cero lógico está presente brevemente. Este breve pulso cero es suficiente para restablecer el disparador. Si, de acuerdo con las condiciones de funcionamiento del dispositivo, es necesario establecer el gatillo en el encendido en un solo estado, entonces dicha cadena RC se conecta a la entrada S. Consideraremos el párrafo sobre la cadena RC como una digresión lírica, y ahora continuamos luchando contra el rebote de los contactos.

Al presionar el botón SB1 se cerrará su pin de contacto derecho al cable común. Al mismo tiempo, en la terminal 5 del microcircuito DD1.2, aparecerá una serie completa de pulsos de rebote. Pero el rendimiento de los microchips de incluso la serie más lenta es mucho mayor que la velocidad de los contactos mecánicos. Y, por lo tanto, el primer impulso de RS: el disparador se restablecerá a cero, lo que corresponde a un nivel alto en la salida inversa.

En este momento, se forma una caída de voltaje positiva que, en la entrada C, cambia el disparador DD2.1 al estado opuesto, lo que se puede observar con el LED HL2. Los pulsos de rebote posteriores no afectan el estado del disparador RS, por lo tanto, el estado del disparador DD2.1 permanece sin cambios.

Cuando suelta el botón SB1, el disparador de los elementos DD1.1 DD1.2 vuelve a un solo estado. En este momento, se forma una caída de voltaje negativa en la salida invertida (pin 6 DD1.2), que no cambia el estado del disparador DD2.1. Para devolver el gatillo de conteo a su estado original, el botón SB1 deberá presionarse nuevamente. Con el mismo éxito en un dispositivo similar funcionará y JK - disparador.

Tal moldeador es un circuito típico y funciona de manera clara y sin fallas. Su único inconveniente es el uso de un botón de contacto plegable. A continuación se mostrarán moldeadores similares, trabajando desde un botón con un solo contacto.

Medidas para eliminar falsas alarmas, anti-jamming

En el diagrama, puede ver una nueva parte: el condensador C1, instalado en el circuito de alimentación del gatillo. ¿Cuál es su propósito? Su tarea principal es proteger contra la interferencia, a la cual no solo los disparadores son sensibles, sino también todos los demás microcircuitos.

Si toca los elementos de montaje con un objeto metálico, crearán un ruido de impulso que puede cambiar el estado de los disparadores a su gusto. La misma interferencia en el circuito se crea cuando se usa incluso un disparador, especialmente varios. Esta interferencia se transmite a través de los buses de alimentación de un chip a otro y también puede provocar una conmutación de disparo falsa.

Para evitar que esto suceda en los buses de potencia e instale condensadores de bloqueo. En la práctica, dichos condensadores con una capacidad de 0.033 ... 0.068 μF se instalan a la velocidad de un condensador por cada dos o tres microcircuitos. Estos condensadores están montados lo más cerca posible de los terminales de alimentación de los microcircuitos.

Otra fuente de activación falsa de microchips pueden ser los pines de entrada no utilizados. Se inducirán pulsos de interferencia espurios principalmente en tales conclusiones. Para combatir las falsas alarmas, los terminales de entrada no utilizados deben conectarse a través de resistencias con una resistencia de 1 ... 10 KOhm al bus positivo de la fuente de alimentación. Además, si el esquema no se ha utilizado elementos lógicos Y NO, entonces sus entradas deben estar conectadas a un cable común, razón por la cual aparecerá una unidad lógica en la salida de dichos elementos, y conectará ya las entradas de disparo no utilizadas.

Si se usa un interruptor de palanca o botón como fuente de señal para un microcircuito, entonces la situación en la que el contacto está abierto y un cable lo suficientemente largo "colgando en el aire" es completamente inaceptable. Ya dicha antena recibirá interferencia con mucho éxito. Por lo tanto, dichos conductores deben conectarse al bus de alimentación positiva a través de una resistencia con una resistencia de 1 ... 10 KOhm.

Supresión de charla de botones con un par de contactos

Usar botones con un par de contactos es mucho más simple, por lo que se usan con más frecuencia que los botones con contactos basculantes. En la Figura 2 se muestran varios circuitos diseñados para suprimir la vibración de los contactos de dichos botones.

Figura 2

El funcionamiento de estos circuitos se basa en retrasos de tiempo creados mediante cadenas RC. La Figura 2a muestra un circuito cuya operación retrasa el encendido y apagado, la Figura 2c contiene un circuito con un retraso solo activado, y la Figura 2d muestra un circuito con un apagado retardado. Estos circuitos son vibradores individuales, que ya se han escrito en una parte de este artículo. Las figuras 2b, 2d, 2e muestran sus diagramas de tiempo.

Es fácil ver que estos formadores están hechos en microcircuitos de la serie K561, que se refiere a microcircuitos CMOS, por lo tanto, los valores de resistencias y condensadores se indican específicamente para dichos microcircuitos. Estos moldeadores deben usarse en circuitos construidos en microcircuitos de las series K561, K564, K176 y similares.

Boris Aladyshkin