Связаться с «Bounce»

Когда срабатывает переключатель, и контакты соприкасаются друг с другом под действием силы срабатывания, предполагается, что они образуют непрерывность в один четкий момент.

К сожалению, переключатели не совсем достигают этой цели. Из-за массы подвижного контакта и любой эластичности, присущей механизму и / или материалам контактов, контакты будут «подпрыгивать» при замыкании в течение нескольких миллисекунд, прежде чем придут в состояние полного покоя и обеспечат непрерывный контакт.

Во многих приложениях дребезг переключателя не имеет значения:он не имеет большого значения, если переключатель, управляющий лампой накаливания, «дергается» в течение нескольких циклов каждый раз, когда он приводится в действие. Поскольку время прогрева лампы значительно превышает период отказов, никаких сбоев в работе лампы не произойдет.

Однако, если переключатель используется для отправки сигнала на электронный усилитель или какую-либо другую схему с малым временем отклика, дребезг контактов может привести к очень заметным и нежелательным эффектам:

При более внимательном рассмотрении дисплея осциллографа можно увидеть довольно уродливый набор деталей и поломок при однократном нажатии переключателя:

Если, например, этот переключатель используется для подачи «тактового» сигнала в схему цифрового счетчика, так что каждое нажатие кнопочного переключателя должно увеличивать счетчик на значение 1, вместо этого произойдет то, что счетчик будет увеличивается на несколько единиц каждый раз при нажатии переключателя.

Поскольку механические переключатели часто взаимодействуют с цифровыми электронными схемами в современных системах, дребезг контактов переключателя часто рассматривается при проектировании. Каким-то образом необходимо устранить «дребезг», возникающий из-за дребезга контактов, чтобы приемная цепь видела чистый, четкий переход «включено / выключено»:

Отключение контактов переключателя

Контакты переключателя могут быть заблокированы несколько разных способов. Самый прямой способ - решить проблему в самом источнике:в самом коммутаторе. Вот несколько предложений по разработке механизмов переключения с минимальным дребезгом:

• Уменьшите кинетическую энергию движущегося контакта. Это снизит силу удара, поскольку он будет опираться на неподвижный контакт, тем самым минимизируя отскок.
• Используйте «буферные пружины» на неподвижных контактах, чтобы они могли свободно откатываться и мягко поглощать силу удара от движущегося контакта.
• Разработайте переключатель для «протирки» или «скользящего» контакта, а не прямого удара. В конструкции «ножевого» переключателя используются скользящие контакты.
• Сгладьте движение механизма переключателя с помощью воздушного или масляного «амортизатора».
• Используйте наборы контактов, параллельных друг другу, каждый из которых немного отличается по массе или зазору между контактами, чтобы, когда один отскакивает от неподвижного контакта, по крайней мере, один из других по-прежнему находится в плотном контакте.
• «Смочите» контакты жидкой ртутью в герметичной среде. После первоначального контакта поверхностное натяжение ртути будет поддерживать непрерывность цепи, даже если подвижный контакт может несколько раз отскочить от неподвижного контакта.

Каждое из этих предложений жертвует некоторым аспектом производительности переключателя ради ограниченного отскока, и поэтому нецелесообразно разрабатывать все переключатели с ограниченным дребезгом контактов.

Изменения, внесенные для уменьшения кинетической энергии контакта, могут привести к небольшому разомкнутому зазору контакта или медленно движущемуся контакту, что ограничивает величину напряжения, которое может выдержать переключатель, и количество тока, которое он может прервать.

Скользящие контакты, хотя и не подпрыгивают, все же производят «шум» (нерегулярный ток, вызванный неравномерным контактным сопротивлением при перемещении) и подвержены более сильному механическому износу, чем обычные контакты.

Множественные параллельные контакты обеспечивают меньший дребезг, но только за счет большей сложности и стоимости переключения. Использование ртути для «смачивания» контактов - очень эффективное средство смягчения дребезга, но, к сожалению, оно ограничено переключением контактов с низкой токовой нагрузкой.

Кроме того, контакты, смоченные ртутью, обычно ограничены в монтажном положении, так как сила тяжести может привести к случайному «замыканию» контактов, если они ориентированы неправильно.

Если перепроектирование механизма переключения невозможно, контакты механического переключателя могут быть заблокированы извне, с использованием других компонентов схемы для формирования сигнала.

Например, схема фильтра нижних частот, подключенная к выходу переключателя, уменьшит колебания напряжения / тока, возникающие из-за дребезга контактов:

Контакты переключателя могут быть отключены электронным способом, с использованием гистерезисных транзисторных схем (схем, которые «защелкиваются» в высоком или низком состоянии) со встроенными временными задержками (так называемые «одноразовые» схемы) или двух входов, управляемых двойным сигналом. бросить переключатель.

Эти гистерезисные цепи, называемые мультивибраторами , подробно рассматриваются в следующей главе.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ТАБЛИЦЫ:

• Дизайн-проект:рабочий лист счетчика событий