Tecnologia / Guida tecnica
Isteresi di Schmitt: soglie, storia e stato mantenuto
Una singola soglia di commutazione può produrre ripetuti cambiamenti di stato quando un ingresso oscilla nelle sue vicinanze. Una relazione di tipo Schmitt utilizza soglie diverse per transizioni opposte e mantiene lo stato tra di esse. La caratteristica centrale è la memoria dello stato precedente, anziché l'affermazione che il rumore sia scomparso dall'ingresso.
Lo stesso input può corrispondere a due stati conservati.
Due soglie definiscono una relazione dipendente dallo stato; la loro separazione è distinta dal ritardo temporale e dall'errore fisico del sensore.
01 / Due soglie
Le transizioni opposte utilizzano soglie diverse.
Texas Instruments descrive l'isteresi di Schmitt attraverso una soglia di commutazione più alta per il segnale crescente e una più bassa per il segnale decrescente.
Texas Instruments descrive l'isteresi di Schmitt mediante una soglia di transizione superiore per il segnale crescente e una soglia di transizione inferiore per il segnale decrescente. La loro differenza è l'ampiezza dell'isteresi. Questo concetto generale è distinto da qualsiasi limite numerico o implementazione all'interno di un particolare controllore.
Utilizzare un ingresso astratto x e gli stati A e B. Sia H maggiore di L. Nella relazione di esempio, A passa a B quando x è almeno H, mentre B passa ad A quando x è al massimo L. Queste sono etichette matematiche, non comandi per la turbina.
02 / Memoria dello stato
All'interno dell'intervallo, lo storico fornisce la risposta.
Per un input strettamente compreso tra L e H, l'esempio mantiene il suo stato attuale.
Per un input strettamente compreso tra L e H, l'esempio mantiene il suo stato attuale. Se entra nell'intervallo da A, rimane A; se entra da B, rimane B. Di conseguenza, x da solo non è sufficiente per determinare lo stato rappresentato.
Uno stato iniziale deve quindi far parte del modello. Partire all'interno dell'intervallo senza conoscere lo stato non implica nessuna delle due risposte. Anche le soglie analogiche reali possono avere intervalli e variazioni specificati; l'esempio ideale con due numeri non è una specifica di tolleranza di un componente.
03 / Sequenza esemplificativa semplificata
Una storia inventata illustra lo stato conservato.
Supponiamo che L = 2 e H = 4 in unità arbitrarie, partendo da A.
Supponiamo che L = 2 e H = 4 in unità arbitrarie, partendo dallo stato A. Per i valori di ingresso successivi 1, 3, 4, 3 e 2, gli stati sono A, A, B, B e A. In questa convenzione scelta esplicitamente, l’uguaglianza con la soglia determina la transizione.
Il valore di ingresso 3 compare due volte, ma corrisponde a stati diversi perché le storie precedenti differiscono. L'ampiezza dell'isteresi è di 2 unità. Non si tratta di una banda morta reale dell'imbardata, di una soglia di tensione o di un valore di protezione raccomandato, e la sequenza non rappresenta alcuna operazione fisica.
04 / Significato del rumore
Mantenere lo stato è diverso dall'eliminare il disturbo.
Nell'esempio, piccole escursioni all'interno dell'intervallo non causano una transizione.
Piccole escursioni all'interno dell'intervallo non causano una transizione nell'esempio. Tuttavia, un'escursione che raggiunge il limite applicabile può comunque cambiare lo stato. Una relazione a due soglie modifica quindi il modo in cui l'ingresso diventa uno stato, anziché rimuovere il rumore dalla grandezza originale.
Il risultato dipende dall'ampiezza del disturbo e dallo stato attuale. Non si può riassumere dicendo che ogni segnale rumoroso viene ripulito. Un intervallo ampio rappresenta anche una maggiore ambiguità dipendente dalla storia; l'isteresi ha conseguenze che vanno oltre la riduzione delle commutazioni ripetute vicino a un livello.
05 / Altri concetti
Una zona morta e una regola di permanenza rappresentano meccanismi diversi.
Una zona morta senza memoria mappa una regione di input verso un'uscita specificata, senza conservare lo stato precedente.
Una zona morta senza memoria associa a una regione di ingresso un'uscita specificata senza conservare lo stato precedente. L'esempio di Schmitt mantiene lo stato A oppure B all'interno del suo intervallo. Valori limite apparentemente uguali non rendono equivalenti le due relazioni.
La qualificazione temporale aggiunge un'altra dimensione: un ingresso può soddisfare una condizione di ampiezza senza rispettare una regola sulla durata. Viceversa, questo modello ideale di isteresi non prevede alcuna durata minima. Anche l'isteresi fisica del sensore, in cui la risposta misurata dipende dalla direzione di avvicinamento, costituisce una diversa origine del comportamento.
06 / Ambito
La logica di stato non è un progetto di protezione verificato.
Una regola matematica di transizione non determina la gestione dei guasti, il trattamento degli ingressi mancanti, l'autorizzazione al reset o una risposta operativa sicura.
Una regola matematica di transizione non determina la gestione dei guasti, il trattamento degli ingressi mancanti, l'autorizzazione al reset o una risposta operativa sicura. Queste questioni richiedono ulteriori relazioni. La selezione di H e L senza quel contesto non sarebbe deducibile dall'esempio concettuale.
Per MARSTON non è confermata alcuna funzione di Schmitt, né alcuna ampiezza dell'isteresi o soglia. Questa pagina non fornisce impostazioni di protezione né modifiche al controllo. La guida al debouncing esamina la qualificazione temporale come concetto distinto relativo ai segnali.
Guide tecniche correlate: Debouncing del segnale: persistenza, campionamento e tempistica degli eventi. · Anelli ad aggancio di fase: fase, frequenza e sincronizzazione · Residui del modello: scarti di previsione e cause ambigue.
Informazioni generali: Texas Instruments: Understanding Schmitt Triggers — definizione di isteresi. Questi riferimenti spiegano concetti del settore; sono distinti dai documenti MARSTON di prodotto e di progetto applicabili.
Concetti e condizioni fondamentali.
Leggere ogni grandezza insieme al riferimento, alle unità e alle condizioni dichiarate. Una relazione generale non stabilisce un valore specifico di un modello.
| Concetto / grandezza | Significato / relazione | Condizioni / limiti |
|---|---|---|
| Soglia superiore H | Soglia per il passaggio da A a B nell'esempio | H supera L; convenzione per il caso di uguaglianza dichiarata |
| Soglia inferiore L | Soglia per il passaggio da B ad A nell'esempio | Si applica allo stato opposto a quello attuale |
| Larghezza H−L | Unità della grandezza di ingresso anziché secondi | Non definisce autonomamente un ritardo di tempo. |
| Stato conservato | A o B all'interno dell'intervallo. | Necessità di conoscere la storia precedente o uno stato iniziale. |
| Validazione temporale | Durata o regola di osservazione. | Logica aggiuntiva, non isteresi implicita |
Domande ingegneristiche.
Qual è la caratteristica fondamentale dell'isteresi di Schmitt?
Soglie opposte e stato mantenuto tra di esse.
È possibile che lo stesso input abbia stati diversi?
Sì. Dentro l'intervallo, lo stato precedente è importante.
La larghezza dell'isteresi è un ritardo temporale?
No. Ha le unità della grandezza in ingresso.
L'isteresi elimina completamente il rumore?
No. Modifica la mappatura dello stato senza eliminare il disturbo.
È identico a una zona morta?
No. Una zona morta senza memoria non conserva lo stato precedente.
Le soglie dell'esempio sono impostazioni di protezione effettive?
No. Descrivono una relazione astratta soltanto.
Richiesta tecnica
Discutere la questione tecnica.
Una singola soglia di commutazione può produrre ripetuti cambiamenti di stato quando un segnale di ingresso oscilla nelle sue vicinanze. Condividi il modello e le informazioni operative o di progettazione applicabili per una discussione tecnica.