منع التخميد لمفتاح الضغط يمنع تفسير ضغط أو تحرير ميكانيكي واحد على أنه عدة انتقالات كهربائية سريعة. يمكن للاتصالات داخل مفتاح مادي أن تتصل وتفصل بشكل مؤقت أثناء استقرارها؛ قد يسجل وحدة التحكم السريعة تلك التغييرات كأنها أحداث إدخال متعددة. يمكن لوحدة تحكم PLC أو الميكروكنترولر أو دائرة منطق خارجية تصفية الإدخال، لكن الطريقة والوقت المناسبين يعتمدون على المفتاح، أجهزة الإدخال، مسار الإشارة، والاستجابة المطلوبة. لا يوجد وقت تخميد عالمي آمن لكل زر أو آلة.
ابدأ بتمييز ارتداد الاتصال عن الضوضاء الكهربائية، الأطراف المفكوكة، كتلة الاتصال التالفة، أو تطبيق يقرأ الإدخال بشكل متكرر. قس أو راقب الإشارة عند الإدخال المعني، تحقق من خيارات التصفية المدمجة في وحدة التحكم، واختبر سلوك الضغط والإفراج. على ONPOW’s مثال زر الضغط GQ22-L-11E/S يعرض نموذج لوحة زر واحدة؛ أكد على كتلة الاتصال الدقيقة، التوصيل، ومتطلبات التحكم للنموذج الذي تطلبه. يشمل الأوسع push-button range واجهات تشغيل أخرى.
كيف يبدو ارتداد الاتصال عند إدخال وحدة التحكم
لا ينتقل الزر الميكانيكي دائمًا من مفتوح إلى مغلق بشكل حاد ونظيف. عندما تلتقي الاتصالات، يمكن للارتدادات الميكانيكية الصغيرة أن تتسبب في سلسلة قصيرة من تغييرات الحالة قبل أن يستقر الاتصال. قد يرى الإدخال الرقمي عدة انتقالات على الرغم من أن المشغل ضغط على الزر مرة واحدة. يمكن أن يحدث ارتداد الاتصال على كل من الضغط والإفراج، ويمكن لمفاتيح أو عينات من نفس المنتج أن تتصرف بشكل مختلف.
كما أن استجابة الإدخال مهمة. بعض وحدات التحكم تأخذ عينات ببطء أو تتضمن مرشح إدخال؛ أخرى تستخدم المقاطعات أو منطق الإدخال عالي السرعة الذي يمكن أن يتفاعل مع الانتقالات القصيرة. إشارة غير ضارة لمدخل الحالة الذي يتم استجوابه ببطء يمكن أن تكون مشكلة لمؤقت، روتين يعتمد على الحافة، أو قائمة أحداث. تطبيق شركة Texas Instruments’ موجز تطبيق تخميد المفتاح يصف كيف يمكن للمفاتيح الفيزيائية أن تخلق محركات زائفة عند مداخل المنطق ولماذا قد يساعد مرشح. مثال مكونه ليس مواصفة لمفتاح ONPOW أو وحدة PLC.
أكد أن الارتداد هو العطل الفعلي
قبل إضافة تأخير، تحقق مما يفعله النظام. انظر إلى حالة الإدخال الرقمي الخام، منطق اكتشاف الحافة في البرنامج، وإجراء الإخراج. إذا أنشأ ضغط واحد عدة انتقالات عند الإدخال، فقد يكون هناك ارتداد اتصال أو ضوضاء كهربائية متورطة. إذا كان الإدخال الخام مستقرًا لكن استجابة الآلة أكثر من مرة، فقد تكون المشكلة في منطق البرنامج، جدولة المهام، أو مسار أمر متكرر بدلاً من ذلك.
أعراض أخرى قد تشبه الارتداد:
- التداخل الكهربائي: يمكن أن تتسبب الأحمال المتغيرة، والطرق الطويلة المتوازية، والحماية الضعيفة، أو مشكلة التأريض في اضطراب الإدخال. قد يخفي الفلتر عرضًا دون تصحيح سبب التوصيل السلكي.
- الاتصالات الفضفاضة أو البالية: السلوك المتقطع الذي يتغير عند لمس اللوحة أو الاهتزاز قد يشير إلى عطل في الطرف، أو الموصل، أو المفتاح.
- مرجع الإدخال الخاطئ: عدم تطابق مصدر التيار أو التفريغ، أو فقدان المشترك، أو السحب غير المناسب يمكن أن يترك الإدخال عائمًا أو معكوسًا.
- منطق التطبيق: الكود الذي يحسب كل مسح عندما يكون الإدخال عالي يمكن أن يسجل ضغطًا طويلًا مرات عديدة حتى عندما يكون الانتقال الكهربائي نظيفًا.
استخدم راسم ذبذبات أو أداة منطقية مناسبة عند نقطة إشارة منخفضة الجهد آمنة وسهلة الوصول عندما يسمح التصميم. قارن سلوك الاتصال/الإدخال الخام مع الحالة المفسرة من قبل وحدة التحكم. لا تربط أبدًا مسبارًا مؤرضًا بدائرة غير معروفة أو مرجعية على التيار الرئيسي؛ استخدم معدات قياس معزولة ذات تصنيف مناسب والأشخاص المؤهلين عند الحاجة.
اختر طريقة تخميد تناسب الإدخال
يمكن إجراء عملية التخميد في البرمجيات، بواسطة مرشح إدخال PLC، أو في الأجهزة. هذه الطرق لها موازنات مختلفة. يمكن أن يكون مرشح البرنامج الثابت سهل التعديل، بينما يمكن أن يعمل مرشح الأجهزة قبل مقاطعة أو مسح وحدة التحكم. قد يكون مرشح إدخال PLC جزءًا من الوحدة بالفعل. يجب أن تحافظ الطريقة المختارة على الضغطات القصيرة والصحيحة وتلبي زمن الاستجابة الذي تحتاجه الآلة.
| طريقة | مكان حدوث التصفية | مفيد عندما | التحقق قبل الاستخدام |
|---|---|---|---|
| استقرار حالة البرمجيات | يقوم رمز التطبيق بقبول حالة بعد بقائها غير متغيرة لفترة محددة | يمكن لبرنامج وحدة التحكم تحمل زمن الاستجابة الإضافي | اختبر الضغط والإفراج، توقيت المهمة، الضغوط القصيرة، والأحداث المتكررة |
| مرشح إدخال PLC/الوحدة | تقوم أجهزة أو تكوينات الإدخال بتصفية التحولات قبل أن يقرأها البرنامج | يوفر إدخال PLC مرشحًا موثقًا وقابلًا للتكوين | استخدم دليل الوحدة المحدد بدقة؛ أكد كيف تؤثر إعدادات الفلتر على الاستجابة والمدخلات السريعة |
| منطق RC بالإضافة إلى منطق شميت-تريجر | تشكيل الحافة التناظرية وظروف الهستيريزيز تجهز الإشارة قبل المنطق الرقمي | مرشح الأجهزة مناسب وتفهم تحمّل المكونات | تحقق من عتبات الإدخال، سلوك الارتفاع/الانخفاض، التسرب، وأدنى عرض نبضة |
| واجهة مخصصة أو وظيفة مصنفة للسلامة | وحدة مصممة تتعامل مع حالة الإدخال | يتطلب التطبيق واجهة مؤهلة أو بنية معتمدة للسلامة | استخدم تعليمات الجهاز الدقيقة وحقق وظيفة الآلة الكاملة |
لطريقة برمجية بسيطة، يمكن للمتحكم تسجيل حالة مرشحة وقبولها فقط بعد بقاء العينات المتكررة متسقة للفترة المحددة. يمكن لروتين تغيير الحالة إنشاء حدث واحد بدلاً من الاستجابة لكل مسح بينما يظل الزر مضغوطًا. يجب قياس العتبة والتحقق من صحتها؛ نسخ تأخير ثابت من مثال أردوينو أو آلة أخرى يمكن أن يجعل التحكم الصناعي يبدو بطيئًا أو يفوت أمرًا قصيرًا.
بالنسبة لمرشح RC من الأجهزة، يشكل المقاوم والمكثف الحافة، ويوفر مدخل شميت-تريجر هيسيريزيز. يُظهر موجز تطبيق TI أحد هذه الأساليب ويناقش اختيار ثابت زمني لسلوك المفتاح المعني. القيم المعروضة هناك تنطبق على ذلك الدائرة وعائلة المنطق، وليس على كل مدخلات المتحكم. شركة Microchip ملاحظة تأخير/مزيل الارتباك AN1450 يوضح ذلك تنفيذًا للمنطق خاصًا بجهاز معين. استخدم هذه المصادر لفهم الأساليب، ثم تحقّق من عتبات الإدخال الفعلية وحدود المكونات في تصميمك.
قم بضبط الفلتر استنادًا إلى السلوك المقاس والاستجابة المطلوبة
لا تختر زمن إزالة الارتداد لمجرد أنه رقم شائع في أحد المنتديات. حدّد أقصر مدة ضغط فعلية يجب على المشغّل أو العملية اكتشافها، ثم قِس سلوك نقاط التلامس عبر مفاتيح متعددة وظروف اختبار ممثلة للاستخدام الفعلي. اختبر كلاً من الفتح والإغلاق، لأن ارتداد نقاط التلامس قد يختلف بين حافتي الضغط والتحرير. اختر مرشحًا يرفض الاضطرابات العابرة التي تم رصدها، مع الاستمرار في التعرف على الأوامر القصيرة الصحيحة.
يجب ألا تقتصر الاختبارات على مفتاح جديد واحد. ضع في اعتبارك عينات متعددة، ودرجة حرارة التشغيل، وطريقة التثبيت، والاهتزاز، وطول الكابل، وتوصيلات الإدخال، وفترة المسح أو أخذ العينات الخاصة بوحدة التحكم، عند الاقتضاء. فقد يعمل المرشح بكفاءة على طاولة الاختبار، لكنه يتصرف بشكل مختلف بعد توصيل مجموعة الأسلاك الفعلية والوحدة والآلة. احتفظ بالإعداد المختار في الوثائق الكهربائية أو وثائق البرنامج حتى يمكن مراجعته أثناء أعمال الصيانة.
عند عدّ الأحداث أو التشغيل السريع، تحقّق مما إذا كانت إزالة الارتداد تتسبب في تأخير غير مقبول أو تمنع اكتشاف نبضات حقيقية. فأمر التشغيل الذي يصدره شخص ومشفّر الموضع عالي السرعة ليسا مصدر الإشارة نفسه. استخدم مدخلات وحدة التحكم عالية السرعة أو واجهة مخصصة عندما يتجاوز معدل الأحداث المطلوب قدرة مسار الإدخال العادي. وإذا استمر الارتداد بعد تطبيق ترشيح مناسب، فافحص المفتاح الفعلي والأسلاك بدلًا من زيادة التأخير بلا حدود.
قم بتشغيل الزر ووحدة التحكم معًا
يشكّل مفتاح لوحة التحكم وكتلة نقاط التلامس والأسلاك ووحدة الإدخال والبرنامج واجهة واحدة متكاملة. تحقّق من ترتيب نقاط التلامس المفتوحة عادةً (NO) والمغلقة عادةً (NC) بالرجوع إلى وثائق المنتج المحدد، ثم تحقّق من كيفية توافق نقاط التلامس هذه مع نوع الإدخال الكهربائي لوحدة التحكم. ولمزيد من المعلومات حول تسميات نقاط التلامس والتوصيلات، راجع الدليل الحالي الخاص بـ دليل تركيب مفتاح الضغط وتوصيل أسلاكه و مقال توصيل مفتاح الضغط ذي الأربعة أطراف. لا تكفي صورة الواجهة الأمامية أو الحلقة الملونة لتحديد خريطة أطراف التوصيل الخاصة بمفتاح تحكم مُجمّع.
أثناء التشغيل التجريبي، سجّل انتقالات الإدخال الخام وحالات الإدخال بعد الترشيح والأوامر الناتجة عن ضغطة واحدة وعملية تحرير واحدة. اختبر ضغطة قصيرة متعمدة، وضغطة طويلة، وضغطات متكررة وسريعة بالمعدل المطلوب، واستعادة التشغيل بعد انقطاع الطاقة وإعادتها، إذا كان ذلك مناسبًا. تأكد من أن الآلة تنفّذ كل أمر صحيح مرة واحدة، وألا يتم فقدان أي أمر. اطلب من أحد المشغّلين استخدام وحدة التحكم المثبّتة في موضعها الفعلي، وتحقّق من أن الاستجابة تظل واضحة وسريعة في الوقت المناسب.
لا تضف تأخيرًا برمجيًا عامًا إلى زر إيقاف الطوارئ أو قفل الحماية أو أي وظيفة أمان أخرى. تتطلب أنظمة التحكم المرتبطة بالسلامة بنية مناسبة معتمدة للسلامة والتحقق من صحتها وفقًا لتقييم مخاطر الآلة والمتطلبات المعمول بها. يغطي المعيار IEC 60204-1 المعدات الكهربائية للآلات، لكن ضبط زمن إزالة الارتداد وحده لا يجعل الدائرة آمنة. اتبع التصميم المعتمد من الشركة المصنّعة للآلة وإجراءات الهندسة المتخصصة والمؤهلة للسلامة.
أخطاء التخميد المتكررة
تطبيق الترشيح دون مراقبة إشارة الإدخال. حدّد أولاً ما إذا كانت الانتقالات المتعددة موجودة فعليًا في الإشارة الكهربائية أم أنها ناتجة عن منطق البرنامج.
استخدام تأخير ثابت وكبير في جميع الحالات. قد تجعل فترة التأخير الطويلة عنصر التحكم بطيئ الاستجابة أو تؤدي إلى فقدان الضغطات القصيرة الصحيحة. اعتمد على السلوك المقاس والتوقيت المطلوب للأحداث.
ترشيح حافة الضغط فقط. قد يؤدي ارتداد نقاط التلامس عند التحرير أيضًا إلى إنشاء أحداث إضافية. اختبر كلا الاتجاهين وتحقق من الطريقة التي تعتمدها وحدة التحكم.
استخدام مكثف دون التحقق من توافقه مع المدخل. حواف بطيئة، تسرب، عتبات الإدخال، وهاستيرياس يمكن أن تغير كيفية قراءة وحدة التحكم للإشارة. اتبع وثائق المكون والوحدة.
معاملة اتصال فاشل كمشكلة برمجية. قد يتطلب طرف طرف غير محكم، أو كتلة اتصال تالفة، أو تلوث، أو تداخل إصلاحًا ماديًا، وليس تصفية إضافية.
مقاومة الاهتزاز لدائرة الأمان باستخدام كود عادي. المؤقت العام الاستخدام ليس وظيفة مصنفة للأمان. استخدم جهاز الأمان المصمم والهندسة المعتمدة.
فيديو تعليمي
يوضح هذا الدرس القصير عن الصانع التصفية البرمجية لزر الضغط الخاص بوحدة الميكروكنترولر. وهو مفيد لرؤية فكرة.
شاهد مثال تصفية زر الضغط الخاص بوحدة الميكروكنترولر.
الأسئلة الشائعة
هل يحتاج كل مفتاح زر ضغط إلى تصفية؟
لا. تعتمد الحاجة إلى ذلك على نوع المفتاح، ووحدة الإدخال، ومنطق التطبيق، ومتطلبات الاستجابة. تحقّق من إشارة الإدخال الخام ووثائق وحدة الإدخال قبل إضافة أي مرشح.
هل يمكن أن يحدث اهتزاز نقاط التلامس عند تحرير الزر؟
نعم. قد يختلف سلوك الضغط والتحرير، لذا تحقّق من كلتا الحافتين، وتأكد من أن الطريقة البرمجية أو العتادية المختارة تتعامل مع الحدث الذي تحتاجه الآلة.
ما مدة إزالة ارتداد الإشارة (Debounce) التي ينبغي استخدامها لمدخل وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC)؟
لا توجد قيمة عالمية. استخدم نطاق التصفية الموثق للوحدة، وقم بقياس سلوك المفتاح التمثيلي، وتأكد من أن التأخير الناتج لا يخفي أمرًا قصيرًا صالحًا.
هل يؤدي استخدام مكثف RC ذي سعة أكبر دائمًا إلى تحسين إزالة ارتداد المفتاح؟
لا. يمكن لثابت الزمن الأكبر أن يبطئ الاستجابة، ويؤثر على عتبات المنطق، ويقمع الأحداث الصحيحة. تحقق من تسامح المقاوم/المكثف، وتسرب الإدخال، والهيستريزيس، ومتطلبات الحافة المحددة من قبل المتحكم.
هل يجب ضبط التردد في كود PLC العادي لإيقاف الطوارئ؟
لا ينبغي استبدال إعداد تصفية عام للاستخدام العام بتصميم سلامة موثوق به. استخدم الأجهزة المعتمدة للسلامة المعينة وهيكلية وحدة التحكم التي تحددها تقييمات مخاطر الآلة.
المراجع
- تكساس إنسترومنتس: تصفية مفتاح (SCEA094)
- مايكروشيب AN1450: كتلة تأخير/مقاوم الاهتزاز
- IEC 60204-1: سلامة الآلات — المعدات الكهربائية للآلات
