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ADI_D_FF_HYS

ADI_D_FF_HYS

Einleitung

Der Funktionsblock ADI_D_FF_HYS realisiert ein datengetaktetes (D‑) Flipflop mit einer einstellbaren Hysterese. Er empfängt Werte über einen unidirektionalen Adapter-Eingang I und gibt den mit Hysterese übernommenen Zustand über den Adapter-Ausgang Q aus. Die Hysterese-Bandbreite wird beim Initialisierungsereignis INIT gesetzt.

Schnittstellenstruktur

Ereignis-Eingänge

Ereignis Typ Beschreibung
INIT EInit Setzt die Hysterese-Bandbreite (in Verbindung mit HYSTERESIS).

Ereignis-Ausgänge

Ereignis Typ Beschreibung
INITO EInit Bestätigt die Ausführung von INIT.

Daten-Eingänge

Variable Typ Beschreibung
HYSTERESIS DINT Hysterese-Bandbreite (ganzzahliger Wert).

Daten-Ausgänge

Der Baustein besitzt keine direkten Datenausgänge; der latched Wert wird über den Adapter Q bereitgestellt.

Adapter

Schnittstelle Typ Richtung Beschreibung
I adapter::types::unidirectional::ADI Socket Eingangswert (bestehend aus Event E1 und Data D1).
Q adapter::types::unidirectional::ADI Plug Latched Ausgabewert (bestehend aus Event E1 und Data D1).

Hinweis: Der Adapter ADI (unidirectional) stellt standardmäßig einen Event- (E1) und einen Datenkanal (D1) zur Verfügung.

Funktionsweise

  1. Initialisierung
    Durch ein Ereignis an INIT wird der Wert an HYSTERESIS übernommen und die interne Hysterese-Bandbreite für das Flipflop gesetzt. Das Initialisierungsereignis wird direkt an INITO weitergegeben.

  2. Datenübernahme
    Der Eingangsadapter I liefert mit jedem Event an I.E1 den aktuellen Datenwert I.D1.
    Der interne Funktionsblock E_D_FF_ANY_HYS übernimmt diesen Wert gemäß der konfigurierten Hysterese:

  3. Liegt der Eingangswert über dem oberen Schwellwert (gespeicherter Wert + Hysterese), wird der Ausgang auf 1 gesetzt.
  4. Liegt der Eingangswert unter dem unteren Schwellwert (gespeicherter Wert - Hysterese), wird der Ausgang auf 0 gesetzt.

  5. Bleibt der Wert innerhalb des Hysteresebandes, ändert sich der Ausgang nicht.

  6. Ausgabe
    Der intern latched Wert wird an den Datenausgang Q.D1 weitergegeben. Gleichzeitig wird ein Event an Q.E1 ausgelöst, um nachgeschalteten Logikbausteinen die Datenverarbeitung zu signalisieren.

Technische Besonderheiten

  • Parametrisierbare Hysterese: Die Hysterese-Bandbreite kann zur Laufzeit über INIT und HYSTERESIS angepasst werden (ganzzahliger Wert, Datentyp DINT).
  • Adapterbasierte Kommunikation: Der Baustein verwendet vollständig unidirektionale Adapter, die eine saubere Trennung von Signalfluss und Ereignissteuerung ermöglichen. Dadurch eignet er sich besonders für modulare und dezentrale Signalverarbeitung.
  • Interne Realisierung: Die Hysterese-Logik wird durch den standardisierten FB E_D_FF_ANY_HYS aus der Bibliothek logiBUS::signalprocessing::hysteresis abgebildet.
  • Keine Verzögerung durch INIT: Die Initialisierung (INIT → INITO) wird im gleichen Zyklus durchgeschleift; die Hysterese steht ab dem Folgezyklus zur Verfügung.

Zustandsübersicht

Der Baustein besitzt keinen expliziten Zustandsautomaten, sondern basiert auf dem internen Zustand des D‑Flipflops E_D_FF_ANY_HYS. Dieser speichert:

  • Den aktuellen Ausgangswert (latched).
  • Den zuletzt übernommenen Eingangswert (für die Hysteresebetrachtung).

Eine Änderung des Ausgangs erfolgt nur, wenn der neue Eingangswert das Hystereseband verlässt.

Anwendungsszenarien

  • Entprellung von Sensorschaltern: Ein- und Ausschaltschwellen mit Hysterese verhindern Flankenrauschen.
  • Schwellwertüberwachung mit Rückfallverzögerung: Temperatur-, Druck- oder Füllstandsregelung mit definierten Ein- und Ausschaltpunkten.
  • Digitalisierung analoger Signale: Umwandlung eines kontinuierlichen Wertebereichs in einen stabilen Binärwert (Schmitt-Trigger-Verhalten).
  • Steuerung von Aktoren mit Hysterese: Vermeidung von schnellem Ein-/Ausschalten, z. B. bei Thermostaten oder Pumpen.

Vergleich mit ähnlichen Bausteinen

Baustein Eigenschaften
E_D_FF Standard-D‑Flipflop ohne Hysterese (direkte Übernahme).
E_D_FF_ANY_HYS Identische Funktion, jedoch mit direkten Datenports statt Adaptern.
Schmitt-Trigger Ähnliches Verhalten, jedoch keine Parametrierbarkeit der Hysterese zur Laufzeit.

Der ADI_D_FF_HYS bietet durch die Adapterschnittstelle eine besonders flexible Einbindung in heterogene Systeme, während die Hysterese zur Laufzeit konfiguriert werden kann.

Fazit

Der ADI_D_FF_HYS ist ein robustes, parametrierbares D‑Flipflop mit Hysterese, das sich ideal für die Signalverarbeitung mit stabilen Schaltschwellen eignet. Die Verwendung unidirektionaler Adapter erleichtert die Integration in prozessnahe Steuerungsanwendungen und ermöglicht eine klare Trennung von Datentransport und Ereignissteuerung.