Формирование цифровых сигналов от механических контактов, сенсорные переключатели

При использовании механических контактов (переключателей, тумблеров, кнопок контактов реле) вследствие вибраций, возникающих при замыкании и размыкании контактов («дребезга» контактов) вместо одного фронта или спада за промежуток времени порядка 5…20 ms возникает несколько коротких импульсов, которые могут восприниматься последующей схемой как отдельные сигналы.

Для исключения ложного срабатывания от дребезга осуществляют считывание информации с механических переключателей, тогда, когда процесс переключения установился, применяют временные задержки и селекцию импульсов, специальные схемотехнические решения. На рис. 5.7 а, б, в, г приведены схемы устранения дребезга механических контактов.

Рисунок 5.7 – Схемы устранения дребезга на ТТЛ элементах

В них использована особенность механического контакта во время дребезга не переключатся из одного положения в другое. Схемы представляют собой RS-триггеры, которые переключаются по первому замыканию контакта и последующие вибрации либо переводят триггер в режим хранения, либо подтверждают предыдущую установку. Резисторы R₁ и R₂ задают требуемые уровни логических сигналов на входах элементов, когда контакт разомкнут. При использовании ИС К155ЛИ1 (рис. 5.7 в) эти резисторы совмещены с нагрузочными резисторами выходной цепи инвертора и установка RS-триггера осуществляется по выходу.

При вводе информации с пульта вместо механических переключателей целесообразно использовать сенсорные переключатели. Энергетическим воздействием оператора на такие переключатели может служить изменение сопротивления, емкости, внесение сигнала помехи и т.д. Отсутствие механических контактов повышает надежность устройства ввода.

Высокое входное сопротивление КМОПТЛ элементов и коэффициент усиления, доходящий до 100, позволяет эффективно использовать их в схемах сенсорных переключателей. Несколько таких схем приведено на рис. 5.8.

Рисунок 5.8 – Схемы устранения дребезга на КМОП-элементах

В схемах а, б рис. 5.8 имеются по две контактные площадки для раздельной установки триггеров в 0 и 1. К этим площадкам при сенсорном воздействии прикладывается сигнал помехи. Под действием помехи RS-триггер переключается в соответствующее состояние. Сложность входных цепей обусловлена необходимостью защиты микросхем КМОПТЛ от статического электричества. В схеме рис. 5.8 а для развязки применены биполярные транзисторы, например КТ315, в схеме рис. 5.8 б установлены дополнительные защитные резисторы и диодный ограничитель VD₁…VD₄.

На рис. 5.9 показана схема сенсорного переключателя, управляемого изменением сопротивления между контактами Т при касании их рукой. Схема состоит из двух инверторов ИС К561ЛН2, образующих совместно с и триггер и цепочки , запоминающей состояние триггера до переключения и обеспечивающей устойчивое состояние схемы при отпускании контакта после кратковременного нажатия.

Рисунок 5.9 – Сенсорный переключатель

Вопросы для самопроверки

1. Охарактеризуйте задачи, возникающие при согласовании устройств обработки информации с внешними устройствами.

2. Назовите несколько вариантов формирования импульсов заданной длительности.

3. В чем заключаются особенности формирования сигналов от механических контактов.