AUI_D_FF_HYS

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Einleitung

Der Funktionsbaustein AUI_D_FF_HYS realisiert ein Daten-Latch (D-Flipflop) mit einer Hysteresefunktion. Er dient zum zuverlässigen Übernehmen eines analogen oder digitalen Werts, wobei kleine Schwankungen (Rauschen) durch ein einstellbares Hystereseband unterdrückt werden. Der Baustein ist für den Einsatz in der Automatisierungstechnik konzipiert und folgt der Norm IEC 61499-1 Annex A.

Schnittstellenstruktur

Ereignis-Eingänge

Ereignis	Typ	Kommentar
INIT	EInit	Setzt die Hysteresebreite

Ereignis-Ausgänge

Ereignis	Typ	Kommentar
INITO	EInit	Bestätigung der Initialisierung

Daten-Eingänge

Daten	Typ	Kommentar
HYSTERESIS	UINT	Breite des Hysteresebandes

Daten-Ausgänge

Keine dedizierten Datenausgänge; der latched Wert wird über den Adapter Q bereitgestellt.

Adapter

Name	Typ	Richtung	Kommentar
I	adapter::types::unidirectional::AUI	Socket	Wert zum Latchen
Q	adapter::types::unidirectional::AUI	Plug	Gelatchter Wert

Die Adapter I und Q vom Typ AUI (unidirektional) transportieren sowohl Daten (z.B. D1) als auch zugehörige Ereignisse (z.B. E1).

Funktionsweise

Der Baustein enthält intern die Instanz E_D_FF_ANY_HYS (Typ logiBUS::signalprocessing::hysteresis::E_D_FF_ANY_HYS), die das eigentliche Latch mit Hysterese ausführt. Die Signalflüsse sind:

• Das Ereignis I.E1 (vom Adapter I) wird direkt als Takt (CLK) an den inneren Baustein weitergegeben.
• Der Datenwert I.D1 wird als D-Eingang an das interne Flipflop übergeben.
• Das Hystereseband wird über den Parameter HYSTERESIS gesetzt.
• Der Ausgang des internen Bausteins (Q) wird auf den Adapter Q.D1 gelegt, das Ausgangsereignis (EO) auf Q.E1.
• Das Ereignis INIT wird sofort auf INITO durchgeschliffen (keine Verzögerung).

Die Hysterese bewirkt, dass der latched Wert nur dann auf den neuen Eingangswert springt, wenn sich dieser um mehr als die festgelegte Schwelle (HYSTERESIS) vom aktuell gespeicherten Wert unterscheidet. Dadurch werden Flankenrauschen und unstete Signalwechsel unterdrückt.

Technische Besonderheiten

• Der Baustein ist ein reiner Composite-Funktionsbaustein, der die gesamte Logik an eine interne Instanz delegiert.
• Die Hysterese wird als vorzeichenloser Integer (UINT) übergeben.
• Die Adapter sind unidirektional ausgelegt – Daten und Ereignisse fließen nur in einer Richtung (Socket → Plug).
• Der Baustein enthält keine eigene Zustandsmaschine; der Zustand wird im inneren Flipflop gehalten.

Zustandsübersicht

Da AUI_D_FF_HYS kein eigenes ECC (Execution Control Chart) besitzt, ergibt sich das Verhalten allein aus dem internen Baustein E_D_FF_ANY_HYS. Typischerweise besitzt ein D-Flipflop mit Hysterese zwei stabile Ausgangszustände, die durch den angelegten Takt und die Hysteresebedingung umgeschaltet werden. Eine detaillierte Zustandsbeschreibung ist der Dokumentation des internen Bausteins zu entnehmen.

Anwendungsszenarien

• Entprellung von Sensordaten: Werte, die aus analogen oder digitalen Sensoren kommen, werden mit einer einstellbaren Hysterese stabilisiert.
• Schwellwertschalter: Der Baustein kann als Schmitt-Trigger verwendet werden, wenn ein Eingangswert nur oberhalb einer Ober- und unterhalb einer Unterschwelle (bestimmt durch Hysterese) seinen Ausgang wechselt.
• Signalaufbereitung in der Prozessautomatisierung: Rauschbehaftete Signale werden geglättet, bevor sie an nachfolgende Logikbausteine weitergegeben werden.

Vergleich mit ähnlichen Bausteinen

• E_D_FF: Ein reines D-Flipflop ohne Hysterese. Es übernimmt den Eingangswert bei jeder Taktflanke, unabhängig von minimalen Schwankungen. AUI_D_FF_HYS bietet eine verbesserte Störsicherheit.
• E_RS_BISTABLE: Ein Set-Reset-Flipflop, das keine Hysterese besitzt und auf binäre Zustände beschränkt ist. AUI_D_FF_HYS arbeitet mit analogen/ganzzahligen Werten und ermöglicht eine dynamische Schwelle.
• E_SPLIT_HYS: Ein Baustein, der ein Signal mit einer festen Hysterese aufteilt. Im Gegensatz dazu kann die Hysterese in AUI_D_FF_HYS über den Eingang HYSTERESIS zur Laufzeit geändert werden.

Fazit

Der AUI_D_FF_HYS ist ein nützlicher Baustein zur stabilen Latchung von Werten in Umgebungen mit Rauschen oder Signalinstabilitäten. Er vereint die Funktionalität eines D-Flipflops mit einer einstellbaren Hystereseschwelle und ist durch die Verwendung von Adaptern leicht in modulare IEC‑61499-Steuerungen integrierbar.