DE1437238C - Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer prellfreien Impulsfolge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung

^J zum Umwandeln einer durch Kontaktprellungen störbehafteten Eingangsimpulsfolge in eine mit einer Uhrtaktimpulsfolge synchronen Aüsgangsimpulsfolge unter Verwendung einer bistabilen Kippstufe, die über Torschaltungen von einem mechanischen Schal-

• ter gesteuert wird.

In elektronischen Schaltungen müssen gelegentlich mechanische Schalter verwendet werden, um mit willkürlichen Schaltmaßnahmen von Hand oder mit sonstigen mechanischen Mitteln in den Ablauf der internen Schaltvorgänge eingreifen zu können. Dabei sind unter anderem hauptsächlich die beiden folgenden Gesichtspunkte zu beachten. Zunächst läßt sich mit einem mechanischen Schalter wegen des sogenannten Prellens der metallischen Kontakte kein einmaliger sprungartiger Übergang der geschalteten Spannung zwischen zwei Grenzwerten erreichen. Im Verlauf des Schaltvorganges stellt sich der neue Spannungswert vielmehr erst nach mehrfachem Pendeln ein und erzeugt somit aus einer Schalterbetätigung nicht nur einen, sondern mehrere Spannungssprünge an den Schalterklemmen. Andererseits ist es

: meistens erforderlich, die willkürliche Schaltmaßnahme in eine bestimmte zeitliche Beziehung zu einem in seinem Ablauf fest vorgegebenen Schaltvorgang zu setzen. Dies geschieht z. B. durch Synchronisierung der Schaltmaßnahmen mit einer gleichförmigen Impulsfolge, etwa einer Uhrtaktimpulsfolge. Es sind ; bereits Schaltungen bekannt, die zur Vermeidung der unerwünschten Folgen des Prellens mechanischer ■Kontakte geeignet sind. Die deutsche Auslegeschrift 1131730 zeigt eine solche Schaltung, in der eine Gasentladungsröhre verwendet wird, deren Hauptentladungsstrecke in Reihe mit einem Ärbeitswider-' stand und parallel zu einem Kondensator liegt. Der

- Umschalter, dessen Kontakte das Prellen verursachen, schließt in der Bereitschaftsstellung den Stromweg

. für die Aufladung des Kondensators und unterbricht in der Auslösestellung die Verbindung zur Stromquelle. Gleichzeitig schließt er die Startelektrode der Gasentladungsröhre an ein positives Potential der Schaltung, so daß der Kondensator sich über die Röhre entlädt. ·■■' .-;S :

Die deutsche Auslegeschrift 1131731 zeigt eine ähnliche Schaltungsanordnung, bei der Kondensator, Gasentladungsröhre und Arbeitswiderstand in Reihe geschaltet und an die Stromquelle angeschlossen sind. Hier überbrückt der Umschalter den Kondensator in der Bereitschaftsstellung riiederohmig, während er in der Auslösestellung den Kondensator freigibt und die Starterelektrode an ein positives Potential anschließt. Der Kondensator wird über die Hauptentladungssirecke aufgeladen.^: % ^s₁; -.·"■

Eine weitere Lösung zeigt die deutsche Auslegeschrift 1115 288. Der Schalter wirkt hier mit einem Transformator mit Rechteck-Hysterese-Kern derart

> zusammen, daß das Schließen eines Kontaktes eine

'' Ummagnetisierung des Kernes mittels einer Wicklung zur Folge hat. Im weiteren Verlauf wird über eine weitere Wicklung ein Transistor leitend gemacht, der mittels einer dritten Wicklung den Kern in die volle Sättigung treibt. Der Strom des Transistors wird außerdem zu einer Impulsausgangsleitung abgezweigt. Das Umschalten des Schalters in die Ausgangsstellung bewirkt mittels einer vierten Wicklung und eines Kondensators ein Rückholen des Kernes in die entgegengesetzte Sättigung. .

Allen diesen Schaltungen haftet der gemeinsame Nachteil an, daß die Schaltungsanordnungen den Eigenschaften des mechanischen Schalters angepaßt werden müssen, was häufig mit den übrigen Anforderungen und Aufgaben der Schaltung in Widerspruch steht. An die Gasentladungsröhren der beiden erstgenannten Lösungen.müssen definierte Potentiale an-. gelegt werden, und das Erzeugen rasch aufeinanderfolgender Schaltimpulse stößt infolge der Aufladezeiten der Kondensatoren und des erforderlichen Zündens der Gasentladungsföhre auf Schwierigkeiten. Auch bei der Lösung unter Verwendung eines Transformators liegt die Hauptschwierigkeit in der zeitliehen Abhängigkeit der Schaltvorgänge von der Ummagnetisierung des Kernes. Bei allen beschriebenen Lösungen erschwert außerdem das Zeitverhalten der genannten Elemente vielfach die Synchronisierung mit Impulsfolgen, deren Folgefrequenz im Bereich der mittleren Prellfrequenz des Schalters liegt.
Schließlich ist vorgeschlagen worden, aus nicht prellfreien" Impulsen unter Verwendung bistabiler Kippstufen Impulse mit genau bestimmter Amplitude, . Dauer und Form zu erzeugen (deutsche Patentschrift 1 209 594). Einem Impulsgenerator ist ein Jogischer Teil nachgeschaltet, in dem eine erste Impulsfolge des Generators und die nicht prellfreien Impulse über eine UND-Schaltung einer bistabilen Kippstufe und von dort mit einer zweiten Impulsfolge des Genera-. tors einer weiteren UND-Schaltung zugeführt werden. Für die Rückstellung der ersten bistabilen Kippschaltung sind eine zweite Kippschaltung und eine UND-Schaltung vorgesehen. ■-'.....,:■'

Die deutsche Auslegeschrift 1 097 477 beschreibt ein Verfahren zur Erzeugung prellfreier Impulse, bei dem ein erster Impuls eine bistabile Kippstufe aus ihrer Ruhelage in die Arbeitslage und ein nachfolgender Hilfsimpuls die bistabile Kippstufe wieder zurück in die Ruhelage schaltet. Dabei gibt die bistabile .:'·; Kippschaltung einen prellfreien Nutzimpuls ab. Hier-V bei ist es erforderlich, -zwischen dem ersten Impuls j und dem Hilfsimpuls eine Impulspause einzulegen, i damit die Kippstufe, die durch den ersten Impuls j aus der Ruhelage in die Arbeitslage gelangt ist, nach ' der Impulspause durch den zweiten Impuls wieder in die Ruhelage zurückgeschaltet werden kann. Eine ■.; Synchronisierung mit einer von den inneren Schalt-.1 vorgängen einer Maschine abhängigen Impulsfolge ist mit dieser Schaltungsanordnung nicht möglich. ; Außerdem erschwert auch ,hier das geschilderte Zeitverhalten die Anpassung an einen Maschinengang. ί Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, mittels -einer möglichst einfachen und wenig aufwendigen Schaltungsanordnung, die mechanisch zu betätigende Kontakte aufweist, prellfreie und mit den. Impulsflanken einer vorgegebenen Uhrtaktimpulsfolge synchrone Ausgangsimpulse zu erzeugen.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe unter Ver-. meidung der erwähnten Nachteile bekannter Anordnungen dadurch, daß die beiden gegenphasigen Einstell- bzw. Rückstelleingänge der bistabilen Kippstufe :'.·■: mit je einem Ausgang zweier UND-Schaltungen verbunden sind, daß die ersten Eingänge der UND-Schaltungen mit je einem Schalterausgang eines die Eingangsimpulse liefernden L^Tmschalters verbunden sind, daß den zweiten Eingängen der UND-Schaltungen eine Uhrtaktimpulsfolge zuführbar ist und daß einem Ausgang der bistabilen Kippstufe die Ausgangsimpulsfolge entnehmbar ist.

Bei dieser Anordnung wird durch Betätigung des Umschalters der dem jeweiligen Ausgangszustand entgegengesetzte Steuereingang der Kippstufe über die zugehörige UND-Schaltung für die Durchgabe eines Uhrtaktimpulses vorbereitet. Sodann sind zwei Fälle zu unterscheiden: Entweder trifft der nächstfolgende Uhrtaktimpuls mit einer Schließperiode des Prellvorganges zusammen und bewirkt in gewünschter Weise das Umschalten der Kippstufe, oder der Uhrtaktimpuls bzw. seine schaltende Flanke fällt in eine Öffnungsperiode des Prellvorganges, wobei die gewünschte Umschaltung zunächst unterbleibt. ■

Im letzteren Falle wird jedoch schließlich mit Sicherheit einer der weiterhin nachfolgenden Uhrtaktimpulse mit einer Schließperiode bzw. mit dem endgültigen Kontaktschluß zusammenfallen und damit zur Umschaltung der Kippstufe führen. Damit ist in jedem Fall für die gewünschte Synchronisierung, aber auch für die erforderliche Prellfreiheit der an den Ausgängen der Kippstufe abzunehmenden Ausgangsimpulse gesorgt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können mit Hilfe nur einer nach dem gekennzeichneten Prinzip aufgebauten Schaltstufe unter Hinzufügung entsprechender Eingabe- und Ausgabeelemente Schaltimpulse an einem beliebig auszuwählenden Ausgang eines mehrkanaligen Impulsgenerators erzeugt werden.

Dazu ist für jeden Ausgang eine UND-Schaltung mit zwei Steuereingängen vorgesehen, wobei die ersten Steuereingänge der UND-Schaltungen gemeinsam über ein Differenzierglied mit einem Ausgang der bistabilen Kippstufe und die zweiten Steuereingänge der UND-Schaltungen mit je einem ersten Schalterausgang zugehöriger mechanischer Umschalter verbunden sind und die die Kippstufe steuernden, mit Uhrtaktimpulsen beaufschlagten UND-Schaltungen über eine ODER-Schaltung an die ersten Schalterausgänge bzw. eine weitere UND-Schaltung an die zweiten Schalterausgänge angeschlossen sind.

Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie aus den Zeichnungen hervor. Hierin zeigt

F i g. 1 eine einkanalige Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung, . -

F i g. 2 einen Impulszeitplan dazu und

Fig. 3 eine dreikanalige Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung. _

Bei der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 sind die den beiden Kippzuständen zugeordneten Steuereingänge 1 und 2 einer bistabilen Kippstufe 3 über je eine UND-Schaltung 4 bzw. 5 an die beiden Schalterausgänge eines mechanischen Umschalters 6 angeschlossen, der mit einer Gleichspannungsquelle verbunden ist. Die zweiten Eingänge der UND-Schaltungen 4 und 5 sind an einen gemeinsamen (nicht dargestellten) Uhrtaktimpulsgeber angeschlossen. Von den beiden Ausgängen der Kippstufe 3 wird im vorliegenden Fall nur der Ausgang 7 benutzt, von dem die gewünschten Ausgangsimpulse über ein Differenzierglied 8 abgenommen werden. Ein Polaritätsfilter mit einer Diode 9 und einem Widerstand läßt nur positive Impulse durch.

Die Wirkungsweise ist folgende: Der Schaltarm des Umschalters 6 liegt vor Einleitung des Schaltvorganges in der ausgezeichneten Ruhelage. Hierdurch gelangt an den einen Eingang der UND-Schaltung 5 O-Potential, so daß die Taktimpulse nicht an den Eingang 2 gelangen können. Der eine Eingang der UND-Schaltung erhält Minus-Potential, so daß die Taktimpulse an den Eingang 1 der bistabilen Kippstufe gelangen und diese zurückstellen können. Wird der Schalter 6 in die gestrichelte Stellung umgeschaltet, so wird die UND-Schaltung 5 durch Minus-' , Potential vorbereitet, und der nächste Taktimpuls (negative Flanke, s. F i g. 2) schaltet die bistabile Kippstufe 3 in die entgegengesetzte Lage. Dieses

ίο Umschalten ist in der 3. Zeile der F i g. 2 durch einen Wechsel in positiver Richtung gezeigt.

Die bistabile Kippstufe 3 bleibt, solange der Umschalter 6 in der gestrichelten Stellung steht, in dieser umgekippten Lage. Sobald jedoch der Schalter 6 in die ausgezogene, linke Lage zurückbewegt wird, wird die UND-Schaltung 4 vorbereitet, und der nächste Taktimpuls kippt die bistabile Kippstufe 3 in die Ruhelage zurück.

Aus der Rechteckspannung am Ausgang 7 der bi-

ao stabilen Kippstufe 3 wird durch ein Differenzierglied 8 die in F i g. 2 gezeigte Spitzenform abgeleitet, wobei die negativen Spitzen durch die Dioden 9 abgeschnitten werden.

Aus den Impulsfolgen nach F i g. 2 ist also zu eras sehen, daß die von dem Umschalter 6 gelieferte Impulsform (die ausgezogene Linie in Zeile 2 entspricht der Ruhelage, und die gestrichelte Linie entspricht der Arbeitslage des Umschalters) in eine Impulsfolge umgewandelt wird, deren Impulse mit den negativen Flanken der Uhrtaktimpulse synchron sind. Solange sich der Umschalter 6 in der gestrichelten Stellung befindet, sind die nach dem ersten Umkippen der Kippstufe 3 eintreffenden Uhrtaktimpulse unwirksam.

F i g. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung mit drei mechanischen Umschaltern S₁-S₃ und diesen jeweils zugeordneten Impulsausgängen A^A₃. Die Zuordnung zwischen den Umschaltern und den Ausgängen wird durch drei UND-Schaltungen 20 mit je zwei Steuereingängen 20 a bzw. 20 b hergestellt. Die Steuereingänge 20 a sind unmittelbar mit je einem Schalterausgang S₁-S₃' der Umschalter S₁-S₃ und außerdem mit den Eingängen einer ODER-Umschaltung 21 verbunden. Die Steuereingänge 20 b der UND-Schaltungen 20 sind gemeinsam über ein Differenzierglied 22 mit einem Ausgang einer bistabilen Kippstufe 23 verbunden, deren Steuereingänge wiederum entsprechend zu der Schaltung nach Fig. 1 über UND-Schaltungen 24 bzw. 25 mit einer Uhrtaktimpulsfolge beaufschlagt werden. Die beiden letzterwähnten UND-Schaltungen besitzen je einen weiteren Steuereingang, der bei der UND-Schaltung 24 mit dem Ausgang einer ODER-Schaltung 21 und •bei der UND-Schaltung 25 mit dem Ausgang einer weiteren UND-Schaltung 26 verbunden ist. Letztere ist mit ihren drei Steuereingängen an der gezeigten Ruhelage entsprechenden Schalterausgängen J₁"-^" der Umschalter S₁-S₃ angeschlossen. Ferner sind die Ruhekontaktseiten der Umschalter S₁ -S_A jeweils der-

art in Reihe geschaltet, daß die Steuereingänge der UND-Schaltung 26 nur bei gleichzeitiger Ruhestellung sämtlicher Umschalter mit der an Klemme 27 angeschlossenen Steuergleichspannung beaufschlagt werden.

Die an die UND-Schaltung 24 angeschlossene ODER-Schaltung 21 bereitet diese beim Betätigen eines der Umschalter S₁-S₃ für die Durchgabe der Uhrtaktimpulse vor, deren erste mit einer Schließ-

periode des Schalters zusammentreffende Impulsflanke die bistabile Kippstufe 23 umschaltet. Dabei kommt beim Betätigen mehrerer Schalter nur derjenige Umschalter S₁-S₃ zur Wirkung, dessen Schaltarm der Klemme 27 am nächsten gelegen ist, da die übrigen infolge der Hintereinanderschaltung der Schaltarme von der Steuerspannung getrennt werden. Dadurch wird die unerwünschte gleichzeitige Aus- ' , lösung von Schaltvorgängen bei der gleichzeitigen i Betätigung mehrerer Schalter vermieden.

Die Kippstufe 23 kann wegen der UND-Schaltung 26 nur dann in ihre Ruhestellung zurückgebracht und damit zur Abgabe eines neuen Ausgangsimpulses vorbereitet werden, wenn sämtliche Umschalter S₁-S₃ in Ruhestellung sind.

Bei der in F i g. 3 gezeigten, dreikanaligen Schaltungsanordnung genügt also eine einzige .bistabile Kippstufe 23, um. aus einem prellbehafteten Eingangssignal an ihrem Ausgang ein störungsfreies Ausgangssignal zu erzeugen, das nach Differenzierung im Differenzierglied 22 an den zum beteiligten Schalter S₁, S₂ oder S₃ gehörenden Ausgang A₁, A₂ oder A₃ gelangt.

Die Anzahl der Schalter S₁, S₂... kann beliebig erhöht werden. Hierzu ist es lediglich nötig, die Anzahl der Eingänge der Torschaltungen 26 und 21 und die Anzahl der UND-Schaltungen 20.und der Ausgänge A₁, A₂... zu erhöhen.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Umwandeln einer durch Kontaktprellungen störbehafteten Eingangsimpulsfolge in eine mit einer Uhrtakt-

30 impulsfolge synchronen Ausgangsimpulsfolge unter Verwendung einer bistabilen Kippstufe, die über Torschaltungen von einem mechanischen Schalter gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden gegenphasigen Einstell- bzw. Rückstelleingänge (1, 2) der bistabilen Kippstufe (3) mit je einem Ausgang zweier UND-Schaltungen (4, 5) verbunden sind, daß die ersten Eingänge der UND-Schaltungen mit je einem Schalterausgang eines die Eingangsimpulse liefernden Umschalters (6) verbunden sind, daß den zweiten Eingängen der UND-Schaltungen eine Uhrtaktimpulsfolge zuführbar ist und daß einem Ausgang¹ (7) der bistabilen Kippstufe die Ausgangsimpulsfolge entnehmbar ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 mit mehreren Ausgängen und diesen zur Impulsauslösung einzeln zugeordneten mechanischen Umschaltern, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Ausgang [A₁-A₃) eine UND-Schaltung (20) mit zwei Steuereingängen vorgesehen ist, die das zugehörige Ausgangssignal liefert, daß erste Steuereingänge (20 b) der UND-Schaltungen (20) gemeinsam über ein Differenzierglied (22) mit einem Ausgang der bistabilen Kippstufe (23) und zweite Steuereingänge (20 a) der UND-Schaltungen (20) mit je einem ersten Schalterausgang (S₁-S/) zugehöriger mechanischer Umschalter (S₁-J₃) verbunden sind, daß die die Kippstufe (23) steuernden, mit Uhrtaktimpulsen beaufschlagten UND-Schaltungen (24, 25) über eine ODER-Schaltung (21) an die ersten Schalterausgänge (J₁'-^') bzw. eine weitere UND-Schaltung (26) an zweite Schalterausgänge (^"-J₃") angeschlossen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen