Zaloguj się
Wszystkie
27 października 2025
22
Czym jest odbijanie styków?
Podczas obsługi przełącznika lub przekaźnika oczekujemy natychmiastowej i jednoznacznej odpowiedzi na wyjściu. Jeśli napięcie zostanie przyłożone do obwodu poprzez naciśnięcie przycisku, powinno pojawić się ono w momencie naciśnięcia przycisku i zniknąć w momencie jego zwolnienia. W praktyce jednak nigdy tak się nie stanie. Konstrukcja mechaniczna przełącznika podlega drganiom mechanicznym. Metalowa płytka, która otwiera lub zamyka styk, będzie podczas obsługi przełącznika krótko wibrować lub odbijać się, zanim trwale zmieni położenie. Energia mechaniczna wtłaczana do płytki podczas obsługi przełącznika jest przekształcana w energię uderzenia w momencie dotknięcia styku przez płytkę. Ta energia powoduje drgania mechaniczne. Zatem po naciśnięciu przycisku mogą wystąpić dziesiątki cykli otwierania lub zamykania, zanim styk zostanie trwale zamknięty.
Elektronika staje się zawodna
Te zjawiska zwykle trwają zaledwie kilkadziesiąt milisekund, ale mogą sprawić, że sterowanie elektroniką stanie się zawodne. Załóżmy na przykład, że musimy policzyć liczbę zagranicznych ciężarówek przejeżdżających codziennie przez ulicę. Teoretycznie nic trudnego. Budujesz szereg kaskadowych 10-liczników i sterujesz wejściem pierwszego licznika za pomocą przycisku. Naciskasz przycisk, gdy przejeżdża ciężarówka z zagraniczną tablicą rejestracyjną. Musisz jednak upewnić się, że wartość licznika po naciśnięciu przycisku zwiększa się tylko o jedną jednostkę. Bez środków zapobiegających odbiciom okaże się, że wartość licznika przekracza 100 po zaledwie dziesięciokrotnym naciśnięciu przycisku.
Przykład 1: Przycisk
Jeśli, jak pokazano na poniższym rysunku, podłączysz rezystor do masy za pomocą przycisku, teoretycznie powinny pojawić się dwa ładne, jednorazowe skoki napięcia na przełączniku, najpierw z +Ub do GND, a następnie ponownie z GND do +Ub.
W praktyce jednak nic z tego nie jest prawdą! Zmontowaliśmy powyższy układ z tanim, chińskim przyciskiem i obserwowaliśmy przebieg napięcia na jego stykach za pomocą oscyloskopu. Na poniższym panoramicznym oscylogramie widać, jak zmienia się napięcie na przełączniku. Podczas naciśnięcia przycisku napięcie na stykach rzeczywiście spada do zera, ale po około 100 μs ponownie skacze do poziomu +Ub, ponieważ blaszka kontaktowa na chwilę odbija się z powrotem.
Pomiędzy tymi dwoma momentami można zauważyć bardzo wąski impuls, w którym napięcie zatrzymuje się mniej więcej w połowie drogi. Zjawiska tego typu nazywa się „brudnymi odbiciami” (dirty bounces). Natomiast odbicia, w których napięcie osiąga drugi stan logiczny, określa się mianem „czystych odbić” (clean bounces). Również przy puszczaniu przycisku napięcie na stykach nie wraca płynnie do poziomu +Ub – przełącznik wielokrotnie odbija, powodując powstanie szeregu czystych odbić. Jeśli wykonasz to doświadczenie samodzielnie, przekonasz się, że każde naciśnięcie przycisku daje inny układ „brudnych” i „czystych” odbić, ale praktycznie nigdy nie zdarza się, by te zjawiska w ogóle nie wystąpiły.
Przykład 2: przełącznik kołyskowy
Powtórzyliśmy doświadczenie, tym razem z jednym ze znanych miniaturowych przełączników kołyskowych. Przełącznik S1 łączy napięcie zasilania +Ub z jednym z dwóch rezystorów: R1 lub R2. Podczas przełączania oba wyjścia przez pewien czas ∆t pozostają połączone z masą (GND), ponieważ w idealnym przypadku blaszka stykowa przez chwilę „wisi w powietrzu” pomiędzy dwoma stykami przełącznika.
Na poniższym oscylogramie widać, co dzieje się w praktyce. Wyjście Uwy2 (żółty przebieg) przełącza się prawidłowo z poziomu +Ub na masę, natomiast wyjście Uwy1 (niebieski przebieg) jest silnie zakłócane przez drgania styków. Tak więc nawet taki przełącznik kołyskowy przełącza się w sposób niepewny i zawodny.
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
