Das Entprellen von Drucktastenschaltern verhindert, dass eine mechanische Betätigung oder Freigabe als mehrere schnelle elektrische Übergänge interpretiert wird. Die Kontakte in einem physischen Schalter können kurzzeitig Kontakt herstellen und trennen, während sie sich setzen; ein schneller Controller kann diese Änderungen als mehrere Eingabewerte registrieren. Eine SPS, ein Mikrocontroller oder eine externe Logikschaltung kann die Eingabe filtern, aber die richtige Methode und Zeit hängen vom Schalter, der Eingangshardware, dem Signalweg und der erforderlichen Reaktion ab. Es gibt keine universelle Entprellzeit, die für jeden Knopf oder jede Maschine sicher ist.
Beginnen Sie damit, Kontaktprellen von elektrischem Rauschen, lockeren Terminals, einem beschädigten Kontaktblock oder einer Anwendung zu unterscheiden, die den Eingang wiederholt liest. Messen oder beobachten Sie das Signal am relevanten Eingang, prüfen Sie die integrierten Filteroptionen des Controllers und testen Sie sowohl das Drücken als auch das Loslassen. ONPOW’s GQ22-L-11E/S Drucktaster-Beispiel zeigt eine Panel-Taster-Form; bestätigen Sie den genauen Kontaktblock, die Verkabelung und die Steuerungsanforderungen für das Modell, das Sie bestellen. Die breitere Tasterreihe umfasst andere Bedienerschnittstellen.
So sieht Kontaktprellen bei einem Controller-Eingang aus
Ein mechanischer Knopf wechselt nicht immer in einem perfekt sauberen Übergang von offen zu geschlossen. Wenn die Kontakte sich treffen, können kleine mechanische Rückpralle eine kurze Reihe von Zustandsänderungen verursachen, bevor sich der Kontakt setzt. Ein digitaler Eingang kann mehrere Übergänge erkennen, obwohl der Bediener den Knopf nur einmal gedrückt hat. Kontaktprellen kann sowohl beim Drücken als auch beim Loslassen auftreten, und verschiedene Schalter oder Muster desselben Produkts können sich unterschiedlich verhalten.
Auch die Reaktion des Eingangs ist wichtig. Einige Controller messen langsam oder enthalten einen Eingangfilter; andere verwenden Interrupts oder Hochgeschwindigkeits-Eingangslogik, die auf kurze Übergänge reagieren kann. Ein Signal, das für einen langsam abgefragten Status-Eingang harmlos ist, kann für einen Zähler, eine kantengetriggerte Routine oder eine Ereigniswarteschlange problematisch sein. Texas Instruments’ Anwendungsübersicht zum Schalter-Entprellen beschreibt, wie physische Schalter falsche Trigger an Logikeingängen erzeugen können und warum ein Filter helfen könnte. Das Komponentenbeispiel ist keine Spezifikation für einen ONPOW-Schalter oder ein PLC-Modul.
Bestätigen Sie, dass Prellen die tatsächliche Fehlerursache ist
Bevor Sie eine Verzögerung hinzufügen, prüfen Sie, was das System tut. Sehen Sie sich den rohen digitalen Eingangszustand, die Kanten-Erkennungslogik des Programms und die Ausgangsaktion an. Wenn ein einzelner Druck mehrere Übergänge am Eingang erzeugt, könnten Kontaktprellen oder elektrisches Rauschen beteiligt sein. Wenn der rohe Eingang stabil ist, aber die Maschine mehrmals reagiert, liegt das Problem möglicherweise in der Softwarelogik, der Aufgabenplanung oder einem wiederholten Befehlsweg.
Andere Symptome können Prellen ähneln:
- Elektrische Störungen: Schalten von Lasten, lange Parallelläufe, schlechte Abschirmung oder ein Erdungsproblem können die Eingabe stören. Ein Filter kann ein Symptom verbergen, ohne die Verkabelungsursache zu korrigieren.
- Lose oder abgenutzte Kontakte: Intermittierendes Verhalten, das sich beim Berühren oder Vibrieren des Schalters ändert, kann auf einen Fehler im Terminal, Anschluss oder Schalter hinweisen.
- Falsche Eingangreferenz: Ein Sourcing/Sinking-Mismatch, fehlender gemeinsamer Bezug oder ungeeigneter Pull-up können die Eingabe schweben lassen oder invertieren.
- Anwendungslogik: Code, der jeden Scan zählt, bei dem die Eingabe hoch ist, kann einen langen Druck mehrfach registrieren, auch wenn der elektrische Übergang sauber ist.
Verwenden Sie ein Oszilloskop oder ein geeignetes Logikinstrument an einem sicheren, zugänglichen Niederspannungssignalpunkt, wenn das Design dies zulässt. Vergleichen Sie das rohe Kontakt- oder Eingabeverhalten mit dem interpretierten Zustand des Controllers. Verbinden Sie niemals eine geerdete Sonde mit einer unbekannten oder netzgeführten Schaltung; verwenden Sie entsprechend bewertete isolierte Messgeräte und qualifiziertes Personal, wo erforderlich.
Wählen Sie eine Entprellmethode, die zum Eingang passt
Entprellen kann in Software, durch einen Eingangsfilter eines SPS oder in Hardware erfolgen. Diese Methoden haben unterschiedliche Vor- und Nachteile. Ein Firmware-Filter kann leicht angepasst werden, während ein Hardware-Filter vor einem Interrupt oder Scan des Controllers wirken kann. Ein Eingangsfilter der SPS ist möglicherweise bereits Teil des Moduls. Die gewählte Methode muss kurze, aber gültige Drücke bewahren und die Reaktionszeit erfüllen, die die Maschine benötigt.
| Methode | Wo das Filtern erfolgt | Nützlich bei | Vor der Verwendung prüfen |
|---|---|---|---|
| Software-Statusstabilisierung | Anwendungscode akzeptiert einen Zustand, nachdem er für einen definierten Zeitraum unverändert bleibt | Ein Steuerungsprogramm kann die zusätzliche Reaktionszeit tolerieren | Testen von Drücken und Loslassen, Aufgabenzeitplanung, kurze Drücke und wiederholte Ereignisse |
| Eingangsfilter der SPS/Modul | Eingangshardware oder Konfigurationsfilter, die Übergänge vor dem Lesen durch das Programm filtern | Ein Eingang der SPS bietet einen dokumentierten, konfigurierbaren Filter | Verwenden Sie das genaue Modulhandbuch; bestätigen Sie, wie Filtereinstellungen die Antwort und schnelle Eingaben beeinflussen |
| RC plus Schmitt-trigger-Logik | Analoge Kantenglättung und Hysterese konditionieren das Signal vor digitaler Logik | Ein Hardware-Filter ist geeignet und die Toleranzen der Komponenten sind bekannt | Überprüfen Sie Eingangsschwellen, Anstiegs-/Abfallverhalten, Leckströme und minimale Pulsbreite |
| Dedizierte Schnittstelle oder sicherheitsgeprüfte Funktion | Ein entwickeltes Modul verarbeitet die Eingangskondition | Die Anwendung erfordert eine qualifizierte Schnittstelle oder eine sicherheitsgeprüfte Architektur | Verwenden Sie die genauen Geräteanweisungen und validieren Sie die vollständige Maschinenfunktion |
Für eine einfache Softwaremethode kann ein Controller einen Kandidatenstatus aufzeichnen und ihn nur akzeptieren, wenn wiederholte Proben für das konfigurierte Intervall konsistent bleiben. Eine Zustandswechselroutine kann dann ein Ereignis erzeugen, anstatt auf jede Abfrage zu reagieren, während die Taste gedrückt bleibt. Die Schwelle muss gemessen und validiert werden; das Kopieren einer festen Verzögerung aus einem Arduino-Beispiel oder einer anderen Maschine kann eine industrielle Steuerung träge erscheinen lassen oder einen kurzen Befehl verpassen.
Bei einem Hardware-RC-Filter formen Widerstand und Kondensator die Kante, und ein Schmitt-trigger-Eingang sorgt für Hysterese. TI’s Anwendungsbrief zeigt einen solchen Ansatz und diskutiert die Auswahl einer Zeitkonstante für das relevante Schaltverhalten. Die dort gezeigten Werte gelten für diesen Schaltkreis und diese Logikfamilie, nicht für jeden Controller-Eingang. Microchip’s AN1450 Verzögerungs-/Entprell-Hinweis zeigt eine gerätespezifische Logikimplementierung. Verwenden Sie diese Quellen, um Methoden zu verstehen, und überprüfen Sie dann die tatsächlichen Eingangsschwellenwerte und Komponentenbegrenzungen für Ihr Design.
Stellen Sie den Filter basierend auf dem gemessenen Verhalten und der erforderlichen Reaktion ein
Wählen Sie eine Entprellzeit nicht nur, weil sie eine gängige Zahl in einem Forum ist. Bestimmen Sie den kürzesten legitimen Tastendruck, den der Bediener oder Prozess erkennen muss, messen Sie dann das Kontaktverhalten bei repräsentativen Schaltern und Testbedingungen. Berücksichtigen Sie sowohl das Öffnen als auch das Schließen, da das Prellen zwischen Tast- und Freigabekanten variieren kann. Wählen Sie einen Filter, der die beobachteten transienten Signale ablehnt, aber dennoch einen gültigen kurzen Befehl erkennt.
Tests sollten mehr als einen einzelnen neuen Schalter abdecken. Berücksichtigen Sie mehrere Proben, Betriebstemperatur, Montage, Vibrationen, Kabellänge, Eingangskabelverbindung und den Scan- oder Abtastintervall des Steuergeräts, falls zutreffend. Ein Filter, der am Prüfstand funktioniert, kann sich anders verhalten, wenn der tatsächliche Kabelbaum, das Modul und die Maschine verbunden sind. Halten Sie die gewählte Einstellung in der elektrischen oder Software-Dokumentation fest, damit sie während des Service überprüft werden kann.
Für Ereigniszählung oder schnelle Operationen prüfen Sie, ob die Entprellung eine unzulässige Latenz verursacht oder echte Impulse unterdrückt. Ein vom Menschen gestarteter Startbefehl und ein Hochgeschwindigkeits-Encoder sind nicht die gleiche Signalquelle. Verwenden Sie den Hochgeschwindigkeits-Eingang des Steuergeräts oder eine speziell dafür entwickelte Schnittstelle, wenn die erforderliche Ereignisrate die normale Eingangsschnittstelle übersteigt. Wenn das Prellen nach angemessener Filterung weiterhin besteht, inspizieren Sie den physischen Schalter und die Verkabelung, anstatt die Verzögerung unbegrenzt zu erhöhen.
Inbetriebnahme des Schalters und Controllers zusammen
Der Schaltschrank-Schalter, Kontaktblock, Verkabelung, Eingangsmodule und Programm bilden eine Schnittstelle. Bestätigen Sie die NO/NC-Kontaktanordnung anhand der genauen Produktdokumentation und prüfen Sie, wie dieser Kontakt auf den elektrischen Eingangstyp des Steuergeräts abgebildet wird. Für Kontext zu Kontaktbezeichnungen und Verkabelung siehe die bestehende Push-Button-Installations- und Verkabelungsanleitung und Artikel zur Verkabelung von 4-poligen Drucktastern. Weder ein Frontfoto noch ein Farbring bestimmen die Anschlussbelegung für einen montierten Bediener.
Während der Inbetriebnahme zeichnen Sie rohe Eingangstransitionen, gefilterte Eingangszustände und die daraus resultierenden Befehle für einen Tastendruck und eine Freigabe auf. Testen Sie einen absichtlichen kurzen Druck, einen langen Druck, schnelle wiederholte Drücke mit der erforderlichen Rate und die Wiederherstellung nach einem Stromzyklus, falls relevant. Bestätigen Sie, dass die Maschine jeden gültigen Befehl einmal ausführt und kein Befehl verloren geht. Bitten Sie einen Bediener, die installierte Steuerung in der realen Position zu verwenden, und prüfen Sie, ob die Reaktion klar und zeitnah bleibt.
Fügen Sie keinen allgemeinen Softwareverzögerungseffekt zu einem Not-Aus, Schutzschloss oder einer anderen Sicherheitsfunktion hinzu. Sicherheitsrelevante Steuerungen erfordern eine geeignete sicherheitsgerechte Architektur und Validierung anhand der Risikobewertung der Maschine und der geltenden Anforderungen. IEC 60204-1 behandelt elektrische Ausrüstung von Maschinen, aber eine Entprellungseinstellung allein macht einen Stromkreis nicht sicher. Folgen Sie dem genehmigten Design des Maschinenherstellers und dem qualifizierten Sicherheitsingenieurprozess.
Häufige Fehler beim Entprellen
Filterung ohne Beobachtung des Eingangs. Bestimmen Sie zunächst, ob die mehrfachen Übergänge elektrisch vorhanden sind oder durch Programmlogik eingeführt werden.
Verwendung einer großen festen Verzögerung überall. Ein langes Fenster kann dazu führen, dass eine Steuerung träge wirkt oder gültige kurze Drücke verpasst werden. Verwenden Sie das gemessene Verhalten und die erforderliche Ereigniszeit.
Nur die Tastenkante filtern. Freigabeprellen kann ebenfalls zusätzliche Ereignisse erzeugen. Testen Sie beide Richtungen und verifizieren Sie die vom Steuergerät gewählte Methode.
Verwendung eines Kondensators ohne Überprüfung des Eingangs. Langsame Flanken, Leckströme, Eingangsschwellen und Hysterese können beeinflussen, wie ein Controller das Signal liest. Befolgen Sie die Komponenten- und Modul-Dokumentation.
Ein fehlerhafter Kontakt wird als Softwareproblem behandelt. Ein loses Terminal, beschädigter Kontaktblock, Kontamination oder Störung erfordern möglicherweise eine physische Reparatur, nicht mehr Filterung.
Entprellen eines Sicherheitsschaltkreises mit gewöhnlichem Code. Ein Allzweck-Timer ist keine sicherheitsgeprüfte Funktion. Verwenden Sie das dafür vorgesehene Sicherheitsgerät und eine validierte Architektur.
Lehrvideo
Dieses kurze Maker-Tutorial zeigt Software-Entprellung für einen Mikrocontroller-Drückknopf. Es ist nützlich, um die grundlegende Idee “ein physischer Tastendruck, ein logisches Ereignis” zu verstehen, aber Controller und Timing sind nur Beispiele. Sie geben keine Einstellung für eine SPS oder ONPOW-Drückknopf vor.
Sehen Sie sich das Beispiel für Mikrocontroller-Drückknopf-Entprellung an.
Allgemeine Fragen
Muss jeder Drucktastenschalter entprellt werden?
Nein. Der Bedarf hängt vom Schalter, Eingangsmodul, Anwendungslogik und den Reaktionsanforderungen ab. Überprüfen Sie die Rohsignaleingabe und die Modul-Dokumentation, bevor Sie einen Filter hinzufügen.
Kann Kontaktprellen auch beim Loslassen des Tasters auftreten?
Ja. Das Verhalten beim Drücken und Loslassen kann unterschiedlich sein. Überprüfen Sie daher beide Signalflanken und stellen Sie sicher, dass die gewählte Software- oder Hardwaremethode das für die Maschine erforderliche Ereignis korrekt verarbeitet.
Welche Entprellzeit sollte ich für einen SPS-Eingang verwenden?
Es gibt keinen allgemeingültigen Wert. Verwenden Sie den dokumentierten Filterbereich des Moduls, messen Sie das typische Schaltverhalten und stellen Sie sicher, dass die resultierende Verzögerung keinen gültigen kurzen Steuerbefehl unterdrückt.
Verbessert ein größerer RC-Kondensator die Entprellung immer?
Nein. Eine größere Zeitkonstante kann die Reaktionszeit verlangsamen, die Logikschwellen beeinflussen und gültige Ereignisse unterdrücken. Überprüfen Sie die Toleranzen von Widerständen/Kondensatoren, Eingangsleckage, Hysterese und die vom Controller angegebenen Kantenanforderungen.
Sollte ein Not-Aus in gewöhnlichem SPS-Code entprellt werden?
Keine allgemeine Entprellungseinstellung sollte durch ein validiertes Sicherheitsdesign ersetzt werden. Verwenden Sie die vorgesehenen sicherheitsbewerteten Geräte und die Steuerungsarchitektur, die durch die Risikobewertung der Maschine festgelegt wurde.
Referenzen
- Texas Instruments: Entprellen eines Schalters (SCEA094)
- Microchip AN1450: Verzögerungsblock/Entpreller
- IEC 60204-1 — Sicherheit von Maschinen, elektrische Ausrüstung von Maschinen
