Was ist Contact Bounce und wie kann man das beheben?
Definition und Wesen des Problems in der Elektronik
Ein Kontaktsprung tritt auf, wenn Sie die Taste und den Schalter drücken. Er tritt aufgrund realer Vibrationen der Kontaktplatte auf, wenn diese bewegt wird. Jeder Schalter ist so konstruiert, dass er einen beweglichen und festen Kontakt hat. Wie der Name schon sagt, ist das Bewegen dasjenige, das mit dem Drücker oder Hebel verbunden ist, der bereits von einer Person oder einem Mechanismus gedrückt wird, wenn das Gerät in Betrieb ist.
Da die Tasten über ein mechanisches Gerät verfügen, hängt die Genauigkeit der Druckmaschinen von ihrer Qualität ab. In diesem Fall kann das Phänomen des Abpralls auf keinen Fall vollständig beseitigt werden. Was führt er dazu?
Wenn eine Taste eine Art elektronisches Gerät mit einem digitalen Eingang steuert, z. B. einen Mikrocontroller, ein Logikelement usw., erkennt ihr Eingang so viele Klicks, wie aufgrund eines Ratterns Impulse gesendet wurden.
Ein Beispiel für eine Wellenform des Kontaktsprungs ist in der folgenden Abbildung dargestellt:
Effekteliminierung
Um Kontaktsprünge zu vermeiden, kann eine Hardware- oder Softwarelösung verwendet werden. Hardwarelösungen umfassen:
- Installieren Sie Kondensatoren parallel zum Eingang. Dann kann die Geschwindigkeit der Reaktion auf das Drücken abnehmen, wenn die Kapazität zu groß ist, und die unvollständige Beseitigung des Abpralls, wenn sie zu klein ist.
- Die Einführung von Schmidt löst im Eingangsstromkreis des Gerätes aus. Eine komplexere Lösung, die bei der Fertigstellung eines bereits fertigen Produkts schwer zu implementieren ist, aber auch technologischer und perfekter.
Wenn wir dieses Phänomen als Beispiel für ein Schieberegister betrachten, wird in diesem Video seine Wirkung deutlich gezeigt. Nach jedem Tastendruck sollte die nächste LED aufleuchten.
Die Schaltung für Register und LEDs in der folgenden Abbildung:
Die Taste ist wie in der Abbildung gezeigt angeschlossen:
Ein Beispiel für eine Wellenform eines Signals mit ausgeprägtem Sprung:
Wenn Sie den Kondensator parallel zur Taste auf 1 μF einstellen, um ihn zu unterdrücken, erhalten Sie eine stabile und genaue Reaktion:
Unterdrückungsschema:
Und die Vorderseite des Schaltsignals ist, wie Sie sehen können, wirklich verschmutzt, aber ohne zusätzliche Bursts.
Eine Alternative zu einer solchen Lösung zum Schutz vor diesem Effekt, ohne die Front zusammenzufallen und mit hoher Geschwindigkeit, ist die Verwendung des Schmidt-Abzugs. Das typische Schema ist unten dargestellt:
Die folgende Abbildung zeigt andere Optionen für Logikgatter zur Bekämpfung von Kontaktsprüngen:
Neben der Entfernung der Hardware gibt es, wie bereits erwähnt, auch eine Softwaremethode, um dieses Problem zu lösen.Es besteht darin, Code zu schreiben, dessen Bedeutung darin besteht, die Signaländerungen zu lesen, eine bestimmte Zeit zu halten und sie erneut zu lesen.
Sie können ein Beispiel für die Unterdrückung von Kontakten durch Software-Chattering in Arduino IDE herunterladen, indem Sie auf den Link klicken: Bounce-Steuercode.
Rassel rasseln
Neben dem Klappern von Tasten in digitalen elektronischen Schaltkreisen verursacht es auch Probleme beim Klappern von Kontakten in Relaissteuerkreisen. Diese Schemata umfassen das Dämmerungsrelais oder verschiedene Durchflusssensoren sowie Temperaturregler. Wenn der Sensor ein Signal an der Schwelle des Geräts erzeugt, wird ein undefinierter Zustand erhalten und die Logik der Schaltung schaltet es ein und aus. Und wenn das Relais ausgelöst wird, wird nicht immer eine stetige Kontaktretention beobachtet, es beginnt zu vibrieren und schaltet sich ein und aus. Das folgende Diagramm veranschaulicht dieses Problem am Beispiel eines Temperaturreglers:
Die Lösung für dieses Problem ist auch die Installation eines Schwellenelementes mit einer Hystereseschleife in seinen statischen Übertragungseigenschaften, dh eines Schmidt-Triggers oder eines Komparators an einem Operationsverstärker. Das folgende Diagramm zeigt die ursprüngliche Version mit dem in der Tabelle berücksichtigten Problem:
Und es sieht aus wie eine Schaltung mit einem Zusatz in Form einer Einschaltverzögerung auf den logischen Elementen 2I-NOT des inländischen K561LA7-Chips:
Manchmal bewältigen sie das gleiche Problem, indem sie eine Zenerdiode in Signalschaltungen installieren.
Ähnlich wie beim Rasseln der Tasten beim Einschalten des Relais können die Kontakte mehrmals wieder angeschlossen werden. Das Phänomen ist gefährlich, da in diesem Moment eine Entzündung und ein Erlöschen des Lichtbogens auftreten, was die Lebensdauer des Geräts erheblich verkürzt. Besonders häufig geschieht dies, wenn das Relais mit Wechselstrom betrieben wird.
All dies hängt mit der mechanischen Struktur zusammen. Reed-Schalter, Relais und andere Schalter. Ihre Kontakte schließen nicht sofort, sondern innerhalb von Brüchen, Einheiten oder zehn Millisekunden. Um die Lebensdauer des Relais zu verlängern, lesen Sie die Methoden, die wir im Artikel über beschrieben haben warum Funkenkontakte.
Wir empfehlen außerdem, ein gutes Video zu diesem Thema anzusehen:
Jetzt wissen Sie, wie die Relaiskontakte abprallen und welche Methoden am effektivsten sind. Wenn Sie Fragen haben, fragen Sie in den Kommentaren unter dem Artikel!
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