Hubungi “Bounce”

Saat sakelar digerakkan dan kontak saling bersentuhan di bawah kekuatan penggerak, mereka seharusnya membangun kontinuitas dalam satu momen yang tajam.

Sayangnya, switch tidak benar-benar mencapai tujuan ini. Karena massa kontak yang bergerak dan elastisitas yang melekat pada mekanisme dan/atau bahan kontak, kontak akan "memantul" setelah ditutup selama beberapa milidetik sebelum berhenti total dan memberikan kontak yang tidak terputus.

Dalam banyak aplikasi, sakelar bouncing tidak berpengaruh:tidak ada artinya jika sakelar yang mengendalikan lampu pijar "memantul" selama beberapa siklus setiap kali dinyalakan. Karena waktu pemanasan lampu jauh melebihi periode pantulan, tidak ada ketidakteraturan dalam pengoperasian lampu yang akan terjadi.

Namun, jika sakelar digunakan untuk mengirim sinyal ke penguat elektronik atau sirkuit lain dengan waktu respons yang cepat, pantulan kontak dapat menghasilkan efek yang sangat nyata dan tidak diinginkan:

Melihat lebih dekat pada tampilan osiloskop mengungkapkan serangkaian merek dan kerusakan yang agak jelek saat sakelar digerakkan satu kali:

Jika, misalnya, sakelar ini digunakan untuk memberikan sinyal "jam" ke rangkaian penghitung digital, sehingga setiap penggerak sakelar tombol seharusnya menaikkan penghitung dengan nilai 1, yang akan terjadi adalah penghitung akan bertambah beberapa hitungan setiap kali sakelar diaktifkan.

Karena sakelar mekanis sering kali berinteraksi dengan sirkuit elektronik digital dalam sistem modern, pemantulan kontak sakelar sering menjadi pertimbangan desain. Entah bagaimana, "celoteh" yang dihasilkan oleh kontak yang memantul harus dihilangkan sehingga sirkuit penerima melihat transisi mati/hidup yang bersih dan tajam:

Debouncing Switch Kontak

Ganti kontak mungkin di-debounce beberapa cara yang berbeda. Cara paling langsung adalah mengatasi masalah pada sumbernya:sakelar itu sendiri. Berikut adalah beberapa saran untuk merancang mekanisme sakelar untuk pantulan minimum:

• Kurangi energi kinetik dari kontak yang bergerak. Ini akan mengurangi kekuatan benturan saat berhenti pada kontak stasioner, sehingga meminimalkan pantulan.
• Gunakan “pegas penyangga” pada kontak stasioner sehingga bebas untuk mundur dan menyerap gaya tumbukan dari kontak yang bergerak dengan lembut.
• Desain sakelar untuk kontak "menyeka" atau "menggeser" daripada benturan langsung. Desain sakelar “Pisau” menggunakan kontak geser.
• Peredam pergerakan mekanisme sakelar menggunakan mekanisme “peredam kejut” udara atau oli.
• Gunakan set kontak secara paralel satu sama lain, masing-masing sedikit berbeda dalam massa atau celah kontak, sehingga ketika salah satu memantul dari kontak stasioner, setidaknya salah satu dari yang lain akan tetap berada dalam kontak yang kuat.
• Basah kontak dengan merkuri cair di lingkungan tertutup. Setelah kontak awal dilakukan, tegangan permukaan merkuri akan mempertahankan kontinuitas sirkuit meskipun kontak bergerak dapat memantul dari kontak stasioner beberapa kali.

Masing-masing saran ini mengorbankan beberapa aspek kinerja sakelar untuk pantulan terbatas, sehingga tidak praktis untuk mendesain semua sakelar dengan mempertimbangkan kontak terbatas.

Perubahan yang dilakukan untuk mengurangi energi kinetik kontak dapat mengakibatkan celah kontak terbuka kecil atau kontak yang bergerak lambat, yang membatasi jumlah tegangan yang dapat ditangani sakelar dan jumlah arus yang dapat terputus.

Kontak geser, meskipun tidak memantul, masih menghasilkan “noise” (arus tidak beraturan yang disebabkan oleh hambatan kontak yang tidak teratur saat bergerak), dan mengalami lebih banyak keausan mekanis daripada kontak normal.

Beberapa kontak paralel memberikan sedikit pantulan, tetapi hanya dengan kompleksitas dan biaya sakelar yang lebih besar. Menggunakan merkuri untuk "membasahi" kontak adalah cara yang sangat efektif untuk mengurangi pantulan, tetapi sayangnya terbatas untuk mengganti kontak dengan ampacity rendah.

Selain itu, kontak yang dibasahi merkuri biasanya terbatas pada posisi pemasangan, karena gravitasi dapat menyebabkan kontak "menjembatani" secara tidak sengaja jika diarahkan ke arah yang salah.

Jika mendesain ulang mekanisme sakelar bukanlah pilihan, kontak sakelar mekanis dapat di-debounce secara eksternal, menggunakan komponen sirkuit lain untuk mengkondisikan sinyal.

Rangkaian filter lolos rendah yang dipasang pada keluaran sakelar, misalnya, akan mengurangi fluktuasi tegangan/arus yang dihasilkan oleh pantulan kontak:

Kontak sakelar dapat di-debounce secara elektronik, menggunakan sirkuit transistor histeris (sirkuit yang "mengunci" baik dalam keadaan tinggi atau rendah) dengan penundaan waktu built-in (disebut sirkuit "satu tembakan"), atau dua input yang dikendalikan oleh saklar ganda. tombol lempar.

Sirkuit histeris ini, yang disebut multivibrator , dibahas secara rinci di bab selanjutnya.

LEMBAR KERJA TERKAIT:

• Proyek Desain:Lembar Kerja Penghitung Acara