4.7. Примеры применения последовательностных схем

Круг задач, решаемых при помощи последовательностных схем, весьма разнообразен. Помимо типовых узлов хранения информации и счета, рассмотренных в предыдущем пункте, в системах управления последовательностные схемы применяются для выполнения многих других, зачастую неочевидных функций. Ниже рассматриваются некоторые примеры решения практических задач.

З ащита от дребезга. При коммутации механических контактов возникает так называемый дребезг – в течение нескольких миллисекунд наблюдается многократное замыкание и размыкание. При этом на входе логического устройства возникают несколько импульсов, которые могут восприниматься как многократное нажатие. Схемы начальной установки триггеров (R и S) нечувствительны к дребезгу, однако помехи в тактовом сигнале неизбежно приводят к сбоям. Для подавления дребезга может быть использован RS-триггер (рис. 4.34), изображенный для определенности с использованием отдельных ТТЛ-элементов. В исходном состоянии (показанном на схеме) триггер находится в состоянии 0. При отрыве подвижного контакта от нижнего по схеме неподвижного контакта триггер не меняет своего состояния. При первом же касании верхнего контакта триггер переключается в состояние 1, и последующие замыкания подтверждают это состояние. Таким образом, на выходе формируется однократный перепад.

К онтроль чередования фаз. При подключении к трехфазной сети асинхронных двигателей и силовых полупроводниковых преобразователей требуется соблюдать порядок чередования фаз. Устройство, схема которого показана на рис. 4.35, а, при правильном чередовании фаз формирует последовательность импульсов с частотой 50 Гц (рис. 4.35, б). При обратном порядке следования или при пропадании напряжения любой из фаз импульсы не формируются.

Ц ифровое устройство временной задержки может быть выполнено на основе счетчика с параллельной записью (рис. 4.36). На входы D0 – D3 подается число N, на вычитающий тактовый вход поступают импульсы с частотой F. В исходном состоянии на входе устройства уровень - логического нуля, поэтому счетчик находится в режиме параллельной записи, выходной триггер обнулен. При подаче на вход сигнала логической единицы режим параллельной записи снимается, и содержимое счетчика начинает уменьшаться с каждым тактовым импульсом на единицу. Через N импульсов сигналом с выхода переполнения счетчика " 0" триггер устанавливается в состояние 1. Таким образом, выходной сигнал задержан относительно входного на время t_зад = N/F. Время задержки можно устанавливать выбором как N, так и F. На практике обычно частота F выбирается постоянной, а время задержки регулируется установкой перемычек, с помощью которых набирается число N. Подобные устройства применяются в судовых системах контроля для задержки срабатывания сигнальных и защитных устройств.

Ш ифратор клавиатуры формирует двоичный код, соответствующий номеру нажатой клавиши. Шифратор (рис. 4.37) состоит из мультиплексора, счетчика и регистра. На тактовый вход счетчика поступает непрерывная последовательность импульсов f; для обеспечения быстрой реакции на нажатие их частота должна быть не менее 200 Гц. Когда код на выходе счетчика совпадает с номером нажатой клавиши, на выходе мультиплексора формируется перепад 1  0, который с помощью дифференцирующей RC-цепи преобразуется в короткий импульс записи кода в регистр. Разумеется, описанная схема иллюстрирует только идею: полноценный шифратор клавиатуры должен содержать защиту от ложного кода при одновременном нажатии двух клавиш, а также стирание кода при отпускании клавиши.