「バウンス」に連絡する
スイッチが作動し、作動力の下で接点が互いに接触すると、それらは単一の鮮明な瞬間に連続性を確立することになっています。
ただし、残念ながら、スイッチはこの目標を正確に達成していません。可動接点の質量と、メカニズムおよび/または接点材料に固有の弾性により、接点は、完全に静止して途切れのない接触を提供する前に、数ミリ秒の閉鎖時に「跳ね返り」ます。
多くのアプリケーションでは、スイッチのバウンスは重要ではありません。白熱灯を制御するスイッチが作動するたびに数サイクル「バウンス」しても、ほとんど問題になりません。ランプのウォームアップ時間はバウンス期間を大幅に超えるため、ランプの動作に異常は発生しません。
ただし、スイッチを使用して電子増幅器やその他の回路に応答時間が速い信号を送信する場合、接点のバウンスによって非常に目立つ望ましくない影響が生じる可能性があります。
オシロスコープのディスプレイを詳しく見ると、スイッチを1回操作すると、かなり醜い一連のメイクとブレークがわかります。
たとえば、このスイッチを使用してデジタルカウンタ回路に「クロック」信号を提供する場合、押しボタンスイッチを操作するたびにカウンタの値が1ずつ増加することになっているため、代わりにカウンタが発生します。スイッチが作動するたびに数カウントずつ増加します。
最近のシステムでは、機械式スイッチがデジタル電子回路とインターフェースすることが多いため、スイッチの接点バウンスは設計上頻繁に考慮されます。どういうわけか、バウンスする接点によって生じる「チャタリング」を排除して、受信回路がクリーンで鮮明なオフ/オン遷移を確認できるようにする必要があります。
スイッチ接点のデバウンス
スイッチの連絡先はデバウンスされる場合があります いくつかの異なる方法。最も直接的な手段は、その原因であるスイッチ自体で問題に対処することです。バウンスを最小限に抑えるためのスイッチメカニズムを設計するためのいくつかの提案を次に示します。
- 可動接点の運動エネルギーを減らします。これにより、固定接点にかかる衝撃力が減少し、バウンスが最小限に抑えられます。
- 固定接点に「バッファスプリング」を使用して、可動接点からの衝撃力を自由に反動させて穏やかに吸収できるようにします。
- 直接的な衝撃ではなく、接点を「拭く」または「スライドさせる」ようにスイッチを設計します。 「ナイフ」スイッチの設計では、スライド接点を使用しています。
- 空気またはオイルの「ショックアブソーバー」メカニズムを使用して、スイッチメカニズムの動きを減衰させます。
- 接触のセットを互いに並列に使用します。それぞれの質量または接触ギャップはわずかに異なります。これにより、1つが静止接触から跳ね返ったときに、他の少なくとも1つがしっかりと接触します。
- 密閉された環境で液体水銀との接触を「濡らし」ます。最初の接触が行われた後、移動する接触が静止した接触で数回跳ね返る可能性がある場合でも、水銀の表面張力は回路の導通を維持します。
これらの提案はそれぞれ、バウンスを制限するためにスイッチのパフォーマンスの一部を犠牲にしているため、すべてを設計することは現実的ではありません。 接触バウンスが制限されているスイッチ。
接点の運動エネルギーを減らすために変更を加えると、開いた接点のギャップが小さくなったり、接点の動きが遅くなったりする可能性があります。これにより、スイッチが処理できる電圧の量と、スイッチが遮断する電流の量が制限されます。
スライド接点は、バウンドしないものの、依然として「ノイズ」(移動時の不規則な接触抵抗によって引き起こされる不規則な電流)を生成し、通常の接点よりも多くの機械的摩耗に悩まされます。
複数の並列接点はバウンスを少なくしますが、スイッチの複雑さとコストが大きくなります。水銀を使用して接点を「濡らす」ことは、バウンスを軽減する非常に効果的な手段ですが、残念ながら、電流容量の小さい接点を切り替えることに限定されています。
また、水銀で湿らせた接点は通常、取り付け位置が制限されています。重力により、誤った方向に向けると接点が誤って「ブリッジ」する可能性があるためです。
スイッチメカニズムを再設計することができない場合は、他の回路コンポーネントを使用して信号を調整し、機械的なスイッチ接点を外部でデバウンスすることができます。
たとえば、スイッチの出力に取り付けられたローパスフィルタ回路は、接点のバウンスによって生成される電圧/電流の変動を低減します。
スイッチの接点は、時間遅延が組み込まれたヒステリシストランジスタ回路(ハイ状態またはロー状態で「ラッチ」する回路)(「ワンショット」回路と呼ばれる)、またはダブルで制御される2つの入力を使用して電子的にデバウンスできます。スイッチを投げます。
マルチバイブレータと呼ばれるこれらのヒステリシス回路 、詳細については、後の章で説明します。
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