وفي نظم المراقبة الحديثة، تشكل الضوضاء تحدياً قائماً على الدوام، إذ إن التدخُّل المغناطيسي، والثغرات الأرضية، وتقلبات الإمداد بالطاقة يمكن أن تؤدي إلى إشارات حساسية فاسدة، مما يؤدي إلى حدوث انحرافات زائفة، أو إلى فساد في الحركة، أو إلى فساد في البيانات، وفي حين أن أجهزة التصفح ذات المقياس المنخفض يمكن أن تخفف من حدة هذه الضوضاءة.

ما هو "شيميت ترايجر"؟

A Schmitt trigger is a comparator circuit that employs positive feedback to create two distinct threshold voltages: an upper trigger point (VUT) and a lower trigger point (V)[FLT[FLarts:3]).

The Transfer Characteristic

(أ) في إطار [الإطار] [الإطار] في حالة حدوث انخفاض في الانبعاثات، حيث يرتفع حجم المدخلات إلى أعلى من [الإطار] [الإطار] [الإطار]] في حالة انخفاض (الإطار الاستراتيجي) (الإطار المرجعي) حيث يُحتفظ بالناتج (الحجم) في حالة منخفضة (الحجم السلبي)

كيف يُرفض (هيستريس)

(ب) النظر في إشارة مزعجة ترتفع ببطء نحو عتبة واحدة مقارنات، وحتى الضوضاء الصغيرة التي تُقترب من العتبة يمكن أن تتسبب في تحولات سريعة متعددة في الإنتاج - ظاهرة معروفة بالثرثرة.

بناء مُتجر شميت مع أوب أمب

([FLT]) على الرغم من أن المتجانسات المخصصة (مثل LM393 أو LM311) تستخدم عادة في محركات شميت، فإن الاختراعات يمكن أن تكون قادرة على العمل على نحو مماثل في شكل من أشكال الترددات المفتوحة مع تعليقات إيجابية.

غير المتعمدة

The most common formation feeds the input signal to the non-inverting (+) input, while the inverting (−) input is held at a reference voltage (VREF[F), often derived from a voltage divider. A resistor divider (R]1 and R[4]

  • Upper threshold: V] [FLT:] [FLT:]
  • Lower threshold: V][FLT[3] = VREF · (R1 + R
  • Hysteresis voltage:] VH = (VOH] - V]OL)

For single-supply operation with VOL] plo 0 and V]OH ◂ voCC], the equations streamline. More accurate formulas account for the op amp’s output loadtages,

Inverting Schmitt Trigger

ويمكن تطبيق المدخلات على نحو بديل على إبطال المدخلات عن طريق مقاوم، مع الإشارة إلى المدخلات غير المحولة إلى الأرض أو VREF[F].() وتربط شبكة التغذية المرتدة مرة أخرى الناتج بالمدخلات غير المقصودة، وكثيرا ما تقدم التشكيلة أداة نقل مختلفة: إنقلبات النواتج على نحو يُستخدم فيما يتعلق بالمدخلات.

الجدول الزمني للاختيار

[FLT] width is determined by the ratio R1/R

اعتبارات التصميم

ويتطلب إنشاء محفز قوي في شميت الاهتمام بالعديد من المعايير التي تتجاوز القيم الأساسية للمقاومة، ويمكن أن يؤدي إغفالها إلى الارتداد، أو تعويض الأخطاء، أو عدم كفاية رفض الضوضاء.

مستويات الحيازات والمراجع

In a non-inverting Schmitt trigger, VREF] should be stable and noise-free. Use a precision voltage reference or a resistive divider from a clean supply with a bypass capacitor. If VREF]]

Hysteresis Width vs. Response Time

ويوفّر الهيستريس الأكبر حصانة أكبر من الضوضاء، ولكن بتكلفة الاستجابة البطيئة لتغيرات الإشارة الصحيحة، مثلا، فإن الإشارة التي يجب أن تعبر 500 متر من الهيستيريز لتحويل الناتج ستستغرق وقتا أطول (بمعدل النسيج المحدود) من إشارة واحدة لا تزال تبلغ 50 مترا من الفيسترات، وفي حلقات مراقبة عالية السرعة (مثلا، 100 من الضوضاء على السيارات)(71).

إمدادات الطاقة والمخرجات

(د) التحقق من أن المضخة يمكن أن تُسكّر داخل بضعة ملليفولت من سكك الحديد المزودة بالإمدادات تحت الحمولة المتوقعة، وبعض أمطار العمليات (مثل LM741) تقتصر على 12 V على إمدادات V؛ وتُفضّل عمليات التكسير الحديثة في إنتاج السكك الحديدية إلى السككك الحديدية على 3.3 V أو 5 نظم V.FT.

Input Bias Current Effects

(أ) إذا كانت القيم المقاومة عالية جداً (الغموضات الضخمة)، فإن الانخفاض في عدد المقاومين يمكن أن يغير العتبات (الشكل الحالي: 1(أ)

السرعة ومعدل الذروة

ويجب أن يكون الاختبار سريعاً بما يكفي للاستجابة لعمليات الانتقال دون تأخير كبير، وبالنسبة لنظم المراقبة التي تتناول إشارات الاستشعار التي تحتوي على بضعة كيلوهرتز، فإن منافذ ذات الغرض العام (مثلاً، LM358, TL081) قد تكفي، وبالنسبة لتشكيل النبضات السريعة أو الكشف عن عدم التعرض للضغط عند مئات الكيلورتز، تختار ملاحظات مقارنات عالية السرعة (100).

الفروق المتقدمة

وبمجرد فهم الزناد الأساسي للشميت، كثيرا ما يصل المصممون إلى أعلىيات أكثر تطورا لتلبية متطلبات نظامية محددة.

مقارنات ثنائية مع الهيستريسات القابلة للتعديل

وبالنسبة للطلبات التي تحتاج إلى مراقبة مستقلة للعتبات العليا والدنيا، يمكن تشكيل لجنة دولية ثنائية مقارنات (مثل TLV3502) ذات نواتج مشتركة مفتوحة، لتكون بمثابة مقارن للنافذة مع الهيستريز المبني، إضافة عدد قليل من المقاومين يسمح بالهيستيريز القابل للتعديل والمحدد، وهذا أمر مفيد في الكشف عن البطاريات المحتوية على زيادة في الضلوع/الضغط.

Window Schmitt Trigger

ويكشف مشغل نافذت شيميت عندما تدخل إشارة (أو تغادر) نطاقاً محدداً من فولتات، ويستخدم جهازين من طراز Schmitt-one مع عتبات عالية ونقطة ذات عتبات منخفضة - تجمع النواتج بصورة منطقية (الدان أو أو أو) لتوليد ناتج واحد، فمثلاً، فإن قراءة أجهزة الاستشعار عن درجة الحرارة في حدود 100 متر مربع من نقطة معينة ستبقي الإنتاج منخفضاً؛ مع عبورها خارج نطاق الإنتاج المرتفع.

Schmitt Trigger Oscillators

([FT]) بإضافة شبكة توقيتية بين الناتج والمدخلات اللافائية، يصبح محرك شميت متعدد المعالم - منظف مخفف، ويُحدَّد الناتج بين OH و

التطبيقات في نظم الرقابة

(شميت) المسببات مُتذبة في تصميمات التحكم بالفيوج والرقمية على حد سواء، وتتبعها عدة سيناريوهات عملية تحل فيها الدائرة مشاكل ضوضاء حقيقية في العالم.

Debouncing Mechanical Switches and Encoders

ويعود الفضل في ذلك إلى وجود مشغل للزوارق ومفاتيح مفاتيح السحب في كثير من الأحيان قبل التسوية، حيث يقوم مشغل شميت بعد التحول )مع مرشح بسيط من طراز RC منخفض التجويف( بتحويل الاتصال غير المنتظم إلى إشارة رقمية نظيفة، ويمنع الهيستيريز الكشف عن أطراف متعددة خلال فترة التعبئة، ويستخدم جهازا للتصميم الدوار، وجهازين لاصقان ثابتان من طراز RC( مقترن مع مركبة.

دراسة حالة: إزالة البستون

(أ) إذاً، فإنَّ مقاومَة الاتصال بالزر يمكن أن تتباين، وتنقل السيارات القريبة من السفينة 5 ذروة إلى 60 هرتز على خط الإشارة، وقاعدة بيانات مُحدَّدة تبلغ 2.5 درجة مئوية واحدة، وتحملها عدة مرات في كل دورة رئيسية.

تحديد الاشارات لأجهزة الاستشعار

(أ) أجهزة الاستشعار الصناعية مثل أجهزة تحديد درجات الحرارة، ومنتجات الضغط، ومنتجات الأشعة المقطعية التي يمكن أن تفسد بـ 50/60 Hz hum أو برقية، ويمكن أن يُضفي عليها رقماً حرفياً على الإشارة بمستوى محدد، مثلاً، ناتجات الاستشعار الغازي من 0 إلى 5 V تمثل التركيز، وينبغي أن تطلق إنذاراً عند 3.5 V.L.

الكشف عن المستوى وأجهزة الكشف عن الأسلحة

In power electronics, zero-crossing detection for AC mains uses a Schmitt trigger to convert the sinusoidal input into a clean square wave at the zero-crossing points. Hysteresis prevents multiple edges near zero due to noise. Typical design: use a voltage divider to scale 230 VC down to 05 V, then feed into a Schmitt trigger with V[FT:0

وفرة الموجات للتحكم الرقمي

ويحتاج العديد من أجهزة التحكم في السيارات القائمة على المراكب الصغرى إلى موجة مربعة نظيفة للتوقيت، حيث يمكن أن تولد هذه الساعة أجهزة توقيت من طراز Smitt، أو الشاشة، التي تُصنع من مصباح أوتوماتيكي (مثل LM358) وبعض المكونات السلبية إشارة من طراز 1Hz-100 كيلوهرتز دون بلورة، ويمكن لهذه الساعة أن تدفع أجهزة توقيت PWM أو تطلق أجهزة للتثبيت، وإن كان استقرار التردد متواضعاً (Or time-55) في حالة أفضل.

نُهج التنفيذ العملي

وحتى إذا كان من الممكن أن يفشل محفز شميت مصمم جيداً إذا كان تصميم مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور واختيار مكوناتها دون المستوى الأمثل، اتبع هذه المبادئ التوجيهية لضمان التشغيل الموثوق به في بيئة نظام الرقابة.

PCB العيون والغطاء الأرضي

(أ) أن تبقي مقاومي التغذية المرتدة على مقربة من مفاتيح التلقيح الضوئية قدر الإمكان للتقليل إلى أدنى حد من القدرة الطفيلية والتخدير، وأن تستخدم طائرة أرضية صلبة تحت إشارة التلقيم لتقليل الضجيج، وأن تضع مشغلاً سمياً واحداً من ملصقات القوة الضوئية إلى الأرض، وأن تكون محركاً كهربائياً ممتداً إلى حد كبير.

الناتج: سحب أو سحب

وإذا لم يكن ناتج الطوفان بحاجة إلى دفعة من طراز totem-pole (مثل بعض الموصلات المفتوحة) يضيف مقاوماً للسحب إلى V) وCC لتحقيق تقلب ناتج السكك الحديدية إلى السككك الحديدية، ولبعض العمليات الحديثة انعكاسات قوية تؤدي إلى كل حد؛ وتحقق من مخرج البيانات الذي يضيف إلى سلسلة طولها 100 قدماً.

الاختبار والتحقق

(د) استخدام مفترق للمسحات لمراقبة المدخلات والناتج في وقت واحد، وحقن موجة من المثلثات النظيفة للتحقق من عتبات الهيستريس، ثم إضافة ضوضاء من مولد الإشارة أو مسبار اختباري يقع بالقرب من إمدادات الطاقة البديلة.

مقارنة مع الطرائق الأخرى

بينما (شيميت) يحفز بقوة، فهي ليست الطريقة الوحيدة لمحاربة الضوضاء، فهم مبادلاتهم يساعدك على اختيار الحل الصحيح.

RC Low-Pass Filter + Comparator

ويمكن لمرشح بسيط من طراز RC يتبعه مركب لا يحمل هستيريس أن يزيل الضوضاء العالية التردد، ولكنه يستحدث تأخيراً في المرحلة ولا يمكنه منع حدوث أطراف متعددة من الضوضاء التي تقع في نطاق عرض القذيفة، وكثيراً ما يكون مزيج مرشح رشاش من طراز RC مع محفز من نوع شميت هو أفضل من كلا العالمين: فالجهاز يزيل التوابل العالية التردد، والاضطرابات الناجمة عن التقلبات.

البرمجيات

ويمكن للمراقبين المتناهي الصغر أن ينفذوا عملية التنقيب عن طريق أخذ عينات من مدخلات رقمية عدة مرات والبحث عن تغيير مستقر، ويستهلك هذا النظام دورات وحدة تحليل البرامجيات ويدخل الطاقات، وقد يكون من الأفضل، بالنسبة لثوابت المراقبة السريعة (مثل مراقبة السيارات في نظام PWM)، أن تقطع أجهزة الحاسوب عن طريق مشغل شميت لأنه يعمل فورا دون وجود برامجيات عامة.

إشارة مختلفة

وإذا كان الأزواج الضوضاء متساوين في كلا الأسلاك (الطريقة المشتركة)، فإن جهاز استقبال متمايز مع ارتفاع معدل الارتداد والصدمات يمكن أن يرفض الضوضاء دون هستيريس، وهذا أمر شائع في انتقال أجهزة الاستشعار البعيدة المدى (RS-485، 4-20 mA) ولكن إذا كان الضوضاء متمايزا (مثلاً من التحول الأرضي)، فإن الإشارة المتفاوتة وحدها قد لا تكفي.

خاتمة

إن دائرة شميت التي تعمل على إحداث الارتداد، والتي تنفذ بمضخم عملي موحد وبضعة مقاومين، لا تزال واحدة من أكثر الطرق فعالية واقتصادية لضمان حصانة الضوضاء في نظم التحكم، وذلك بتوفير مجموعة من الهيستريز محددة جيداً، وتتجاهل الضوضاء الكهربائية دون تأخير في أخذ العينات الرقمية أو عمليات التصفير السلبية، وسواء ما إذا كنت تزيل زر البداية، وتنظف نظاماً للقراءة

وللحصول على مزيد من القراءة، يرجى الرجوع إلى الموارد الموثوقة التالية: