Как устранить дребезг контактов: Устранение и подавление дребезга кнопок в проектах ардуино

что это за явление, способы его устранения и подавления

В этой статье мы рассмотрим такое распространенное и вредное явление как дребезг контактов. Ознакомимся с основными причинами возникновения дребезга. Изучим основные методы аппаратного и программного устранения данного явления.

Что такое дребезг контактов?

В конструкциях всех электромеханических устройств, предназначенных для замыкания-размыкания цепей, существует одна или несколько контактных пар. С их помощью происходит коммутация соответствующих электрических компонентов. Существенным недостатком электромеханических контактов являются произвольные неконтролируемые многократные повторы коммутации, вследствие упругости элементов контактной системы. Это явление получило название – дребезг контактов, а борьбу с ним ведут практически с того момента когда появились первые элементы автоматизированных систем.

Давайте разберёмся, какие физические факторы вызывают дребезжание и почему при этом возникают негативные последствия.

Причины возникновения

При взаимодействии упругих тел возникает деформация. Сила упругости возвращает первоначальную форму деформированного предмета, в результате чего он получает некий импульс движения. Иллюстрацией может служить металлический шарик, падающий на стальную плиту. Сила упругости возвращает его в положение, близкое к изначальному, откуда шарик снова падает на плиту и процесс повторяется. Происходит колебательное движение с затухающей амплитудой.

Аналогичные колебания происходят при соприкосновении твердых контактов, с той лишь разницей, что вместо силы тяжести на них действует упругость пружины или пластины. Амплитуда колебаний подвижных контактов, естественно, очень незначительная, но её вполне достаточно для провоцирования серии процессов кратковременного размыкания цепи. Результатом колебаний являются импульсы, в промежутке после нажатия и следующие сразу за отпусканием кнопки.

Разницу между идеальной и реальной формой импульсов видно на рис.

1.

Рисунок 1. Сравнение идеального импульса с реальным

Как видно из рисунка идеальным является сигнал с одним прямоугольным импульсом. На практике всё выглядит иначе. Дребезг изменяет осциллограмму сигнала. Определённые коррективы вносит искрение. Форма импульсов на рисунке сильно приукрашена. В реальной ситуации осциллограмма выглядит более потрёпанной.

Частота и количество касаний контактов зависит:

• от свойств компонентов коммутирующего узла;
• уровня напряжения на обмотках реле;
• от упругости пружины и некоторых других факторов.

Дребезг наблюдается и во время размыкания контактов. Обычно при механическом размыкании контакты меньше дребезжат.

На рисунке 2 наглядно изображена осциллограмма напряжения в результате коммутации электрического тока вследствие нажатия на кнопку.

Рисунок 2. Осциллограмма коммутационного тока

На осциллограмме видно серии импульсов, характеризующих процесс дребезга.

Вредное влияние дребезга

Чтобы понять негативные последствия от дребезга, рассмотрим процессы, возникающие при коммутации слабых и мощных электрических цепей. Как только расстояние между контактами оказывается достаточным для зажигания электрической дуги, между ними возникает разряд, который разрушает соприкасающиеся поверхности. Искрение, возникающее при механическом контакте, обычно имеет небольшую разрушающую силу. Но электрическая дуга большой мощности вызывает повышенный износ.

Слабое искрение также приводит к явлению износа контактов, хотя оно не такое разрушительное как при зажигании мощной дуги. В ряде случаев таким износом можно пренебречь. Например, для бытовых выключателей освещения проблемой дребезга никто не занимается, так как он почти не влияет на работу осветительных приборов. Во всяком случае, потребители не замечают последствий такого явления.

Однако повышенный износ контактов не единственная (а во многих случаях даже не самая главная) проблема, с которой сталкиваются электротехники. Частые переключения, вызванные эффектом дребезга – враг номер один для цифровых входов. Схемы различных электронных устройств очень чувствительны к кратковременным частым переключениям токов.

Цифровая электроника воспринимает их за чередование сигналов, состоящих из нулей и единиц. Устройствами считываются ложные коды, вызванные дребезгом при нажатиях кнопки, что приводит к сбоям в работе. Поэтому устранения дребезга является важнейшей задачей, которую приходится решать многим конструкторам и схемотехникам.

Способы устранения и подавления дребезга

Без конструктивного изменения контактной системы устранить либо подавить дребезг принципиально невозможно. Примером таких конструктивных изменения можно наблюдать в узлах галетных переключателей или в кнопках типа П2К. В упомянутых конструкциях дребезг практически отсутствует. Нет его и у механического переключателя ползункового типа.

Аппаратный способ

С целью подавления дребезга в системах слаботочных электромеханических ключей прибегают к смачиванию ртутью контактов, которые помещают в изолирующие колбы. Жидкое состояние ртути частично гасит упругие силы, вызывающие дребезг, а также образует токопроводящие перемычки, не позволяющие разрывать электрическую цепь при соприкосновении контактов.

Для снижения уровня коммутационного износа в различных реле и силовых выключателях применяют искрогасящие цепочки:

• шунтирующие RC-цепи;
• варисторы, препятствующие скачкообразному изменению напряжения;
• обратные диоды, подавляющие напряжения самоиндукции;
• стабилитроны;
• комбинированные схемы (варистор +RC-цепь).

Эти цепочки помогают устранить дребезг путём выравнивания скачкообразных характеристик тока. Их подключают параллельно нагрузке либо к контактам реле. Существуют также схемы, в которых искрогасящие цепи подключаются одновременно и к нагрузке и к реле.

Схемы цепей изображены на рис. 3.

Рисунок 3. Схемы искрогасящих цепей

У каждого способа есть свои преимущества и недостатки. В зависимости от того какого результата необходимо достигнуть, применяют ту или иную схему.

Управление приборами чувствительными к дребезгу осуществляется через ФНЧ (например, через RC-цепочку). Обладая электрической емкостью, конденсатор забирает часть энергии в момент касания контактов. После разрыва цепи вследствие дребезга накопленная энергия возвращается. Таким образом, происходит сглаживание амплитуды колебаний.

Установки триггеров

Ещё один способ борьбы с дребезгом состоит в использовании специальных электронных схем, включающих rs-триггеры.

Роль триггеров заключается в преобразовании входного аналогового сигнала в цифровой и инверсии (переворачивания) логических уровней. Наглядно инверсию объясняет схема на рисунке 4.

Рис. 4. Наглядная схема инверсии сигнала

Устройство учитывает только части сигналов, превосходящие заданные пороговые значения, выдавая логические нули и единицы на выходе. Каждый раз восходящий или нисходящий сигнал переключает триггер, когда он проходит верхнее или нижнее пороговое значение. Проще говоря, провалы напряжения компенсируются инвертированными импульсами триггеров.

Простая схема с триггером показана на рисунке 5.

Рис. 5. Наглядная схема подключения rs-триггеров

Промежутки между пороговыми значениями называются гистерезисом. Форма таких импульсов используется для шумоподавления во время переключения логических сигналов. Сигнал от контакта поступает на схему, имеющую передаточную статическую характеристику в виде петли гистерезиса (триггер Шмидта). Только после этого сигнал с выходов триггера подаётся на вход цифрового устройства для тактирования.

Использование герконов

Выше упоминалось, что наличие ртути на контактах подавляет дребезг. Но общеизвестно, что пары этого жидкого металла очень ядовиты. Использовать их в открытых конструкциях, например в тактовых кнопках, небезопасно. Но контакты можно поместить в герметическую колбу, что позволяет применять ртуть. Такие конструкции называются герконами.

Управление контактами герконов осуществляется внешним магнитным полем. Для этого можно использовать постоянные магниты или электромагнитную индукцию. Устройства могут использоваться в маломощных цепях. Они имеют длительный срок службы, так как контакты в них не изнашиваются.

Программный метод

Для устранения дребезгов в различных вычислительных машинах используют программную обработку сигналов.

При этом для тактирования берётся сигнал не непосредственно от контакта, а связанная с ним однобитная булевая переменная, сформированная специальной программой:

• путём временной задержки сигнала, на период вероятного дребезга контактов;
• методом многократного считывания состояния контактов, на заданном временном интервале. Программа считает цепь замкнутой, если на этом промежутке времени наступает период устойчивого замыкания контакта;
• используя алгоритм подсчёта, при котором учитывается количество совпадающих значений сигналов замкнутости в определённый промежуток времени (в пределах от 10 до 100 мкс). Если программой будет замечено заданное число совпадений состояния замкнутости, она посчитает контакт устойчиво замкнутым и пропустит сигнал.

Сигнал, полученный программным способом, довольно надёжный и устойчивый. К недостаткам такой схемы подавления дребезга можно отнести разве что небольшую задержку сигнала, которая не превышает 0,1 с.

Этот промежуток времени настолько мал, что им можно пренебречь во многих случаях. Обычно палец человека задерживается на клавише до момента отпускания кнопки свыше 0,2 с.

Программированные устройства получают сигналы управления с кнопок и передают идеальные импульсы на устройства-потребители, работающие на цифровых микросхемах. В результате отсечения программой сигналов дребезга, на входы микросхемы поступают только качественные импульсы. Это обеспечивает стабильную работу цифровых устройств, противостоит ложному срабатыванию логических дешифраторов, независимо от уровня сигнала и его качества.

Программируемое устройство для устранения дребезга

Заключение

Подытоживая выше сказанное, приходим к выводу: несмотря на несовершенство современных переключателей, мы можем эффективно подавлять дребезг контактов. В зависимости от решаемых задач, существует достаточно способов устранения дребезга. Самые простые из них – аппаратные, с применением низкочастотных фильтров. Очень распространёнными и практичными оказались схемы подавления дребезга с использованием триггеров.

Для управления высокоточными цифровыми устройствами лучше использовать программный метод. Он более дорогой и сложный, но в ряде случаев – безальтернативный.

Видео в развитие темы

Дребезг контактов и его устранение

Дребезг контактов — это нежелательное многократное их замыкание и размыкание возникающее в результате воздействия на них с целью получения желаемого одного замыкания или размыкания. Т.е. мы например как бы хотим чтобы контакты замкнулись один раз как в идеальном ключе а вместо этого получаем не одно замыкание а много замыканий и размыканий. Эти нежелательные замыкания длятся очень не долго и поэтому во многих случаях не мешают или мешают не сильно но в некоторых случаях они могут помешать, например в том случае если для подсчёта нажатий на кнопку используется достаточно быстрая микросхема-счётчик. Дребезг возникает от того что контакты обладают массой и упругостью. Эти параметры можно считать паразитными и контакты имеющие их как бы являются колебательной системой на подобии грузика на пружинке. Из за потерь в системе колебания затухают. Примерно представить себе этот процесс можно так как показано на анимированной картинке:
На некоторых сайтах в интернете пишут что дребезга контактов при размыкании возникать не должно и это логично однако практика показывает что при соединении тактового входа счётчика с кнопкой с нормально замкнутыми котактами и при нажатиии на эту кнопу, счётчик по каким то причинам считает те нажатия которые не производились. Это можно увидеть из видео ниже т.к. там показан результат действия именно кнопки с нормально замкнутыми контактами на тактовый вход счётчика.
Устранить дребезг у уже сделанной кнопки нельзя но зато, применяя специальные схемы, можно устранить его последствия и получить «чистый ровный» импульс который можно подавать на входы быстродействующих микросхем. Одной из самых распространенных и популярных в интернете схем является схема из одного конденсатора большой ёмкости подключенного параллельно контактам. Конденсатор как бы сглаживает пульсации т.к. по второму закону коммутации напряжение на конденсаторе не может резко измениться однако бывают такие контакты которые дребезжат столь сильно что это не помогает. Увеличение ёмкости — решение не самое лучщее т.к. при замыкании контактов происходит как бы к.з. конденсатора и через эти контакты течёт большой ток что будет приводить к более быстрому износу данных контактов, к тому же большой конденсатор может быть неудобен из за своих размеров. К счастью существуют другие схемы. Логично предположить что для устранения последствий дребезга можно использовать одновибратор т.е. схему которая при подаче на его вход короткого запускающего импульса делает у себя на выходе длинный импульс. Если длинна выходного импульса будет больше длительности дребезга то идея сработает. Одновибратор можно например сделать на основе таймера 555 однако данный таймер имеет некоторые конструктивные недостатки которые мешают сделать на его основе надёжную систему устранения дребезга. На практике хорошо»себя показала» схема на элементах «не»:
Однако она делает задержку на выходе относительно первого касания контактов друг друга. Это не всегда бывает большим недостатком (возможно даже бывает достоинством) но если всё же это мешает то можно применить схему на элементах «и-не»:
В первой схеме выход одного из элементов соединен со входом другого а выход другого со входом одного через конденсатор. В исходном состоянии (контакты кнопки разомкнуты) на входе первого элемента «не» (который слева) имеется логическая единица и на выходе второго тоже, конденсатор разряжен. Когда кнопка нажимается и начинает дребезжать, конденсатор начинает понемногу заряжаться от выхода второго элемента «не» на котором будет единица до тех пор пока конденсатор не зарядиться достаточно для переключения первого элемента в другое состояние. После этого на выходе появиться ноль и конденсатор будет разряжаться, номиналы деталей д.б. такими чтобы он успел это сделать до того как кнопка будет отпущена т.е. возможно времени у него не много, по этому не стоит делать емкость конденсатора и сопротивление резистора RC цепи слишком большими. Слишком малыми тоже делать не стоит чтобы схема исправно устраняла дребезг. После отпускания кнопки пойдут аналогичные процессы и дребезг (или что там ещё происходит) от отпускания будет устранен тоже. Вторая схема аналогична первой но из за того что один из выводов первого элемента «и-не» соединен с кнопкой напрямую, переключение из лог. единицы в лог. ноль на выходе произойдет после первого касания контактов но перехода обратно не будет после первого размыкания по тому что это элемент «и-не» и для его переключения лог. единица нужна на обоих входах а после первого касания на один из входов попал лог. ноль.
Видео по данной теме:

КАРТА БЛОГА (содержание)

Дребезг контактов и защита от него. | Робототехника

Большинство опытных инженеров работающих с электроникой, знакомы с данным явлением и отлично справляются с ним.

Что такое дребезг контактов. Если металлический шарик уронить, на твердую поверхность, например кафельная плитка, то за счет собственной упругости и упругости плитки, шарик несколько раз подскочит.

микроподскоки

Конечно, это будут не супер отскоки как у баскетбольного мяча, но несколько отрывов произойдет. Если посмотреть на фото перекидных контактов реле, то заметим, что они из металла и обладают определенной упругостью.

В момент переключения будет происходит от 3 до 7 касаний, прежде чем они сомкнуться плотно.

Как видим из электрической диаграммы, в момент переключения проходит несколько импульсов. В работе цифровых устройств, дребезг примет уже такой вид.

Хотя в ТТЛ логике данная диаграмма дребезга переднего фронта не «заметит», а вот задний фронт, каждое касание и отрыв, будут формировать новый импульс. Это может сказаться в целом на работе устройства, например работе счетчика импульсов. Даже при работе с Ардуино вы столкнетесь с ним, при работе с кнопками или концевиками.

Следующая задача, это устранение данной технической помехи. Тут можно предложить три варианта решения,

1. Это выбор коммутационных устройств с отсутствием дребезга, точнее они уже конструктивно включают способы устранения или не допущения дребезга. Но по сути его можно приравнять ко второму пункту.

2. Аппаратное решение проблемы — установка дополнительной схемы на входе микроконтроллера.

Здесь, конечно, решений тысячи, начиная от применения RC — фильтров и заканчивая двухтактными D — триггерами.

Решения с фильтром:

В данной схеме, как только нажата кнопка S2 ёмкость через неё мгновенно разряжается по замкнутому контуру через S2. В тот момент, когда S2 кратковременно разомкнута, на разряженной емкости логический 0 и пока она зарядится требуется время, заряд идет по цепи, VCC — R2 -C1 — GND. Но есть у схемы недостаток: в момент отключения S2, ёмкости требуется время для заряда (восстановление заряда) ёмкости, а пока она заряжается, на входе логический 0.

3. Решение — это программное. в целом принято считать, что любое переключение заканчивается в период 50 миллисекунд, но при желании опытным путем можно точно для Вашего случая измерить время дребезга и взять время задержки с запасом. Итак идея программного компенсирования дребезга в том, что после сработки входа, мы выдерживаем паузу и после этого пропускаем импульс в обработку.

Пример программы:

Вводим две переменные

a -текущее состояние

b — предыдущее состояние.

Запускаем цикл опроса кнопки.

Считываем значение значение кнопки а,

Сравниваем a и b

Если а = b то продолжаем цикл опроса.

иначе делаем паузу и снова проверяем Если а <> b то числу b присваиваем число a

Выполняем необходимые процедуры и снова заходим на цикл опроса кнопки.

Это один из простейших примеров, программы. Грамотные программисты пишут под себя модули уже сразу с задержкой в командах.

Обратите внимание, что недостаток это программы в том, что в момент делаем паузу : программа ожидает заданное время, то есть общая остановка процесса вычисления, при этом на входе в эту паузу, может творится все, что угодно.

Достоинство алгоритма в том, что он прост и понятен.

При работе с енкодером (преобразователь вращения в импульсы), обязательно ставятся фильтры и настраивается система в целом, так как при быстром вращении, нужный импульс может проигнорироваться как дребезг.

Эта тема важна именно тем, кто работает с кнопками, концевиками и любыми сухими контактами.

Учитесь с нами, если видите недочеты, то пишите лично.

Для поиска публикаций через поисковые системы, просто вводите слово Вивитроника.

Свои комментарии можете предлагать в группе вконтакте,

Если есть вопросы или по желания, то пишите, через Обратную связь.

Канал телеграм.

защита от дребезга, причины позникновения.

Дребезг контактов электрического или электронного переключателя — распространенное явление, которое возникает в результате нестабильного переключения. В этом случае вместо четкого переключения появляются случайные неконтролируемые многократные замыкания и размыкания контактов. Все это происходить в короткий момент переключения, длятся такие замыкания приблизительно 40—100 миллисекунд.

Если говорить другими словами, то кнопки и переключатели находятся в «состоянии неопределенности», а переключатель не в состоянии выбрать одно из дискретных состояний.

Неидеальность источника, приемника и наличие теплового шума вызывают на выходе резкие колебания, которые называют треском или дребезгом. Во время замыкания механического контакта осциллограмма показывает мелкие и резкие скачки волны, которые больше похожи на единый импульс.

Из-за подобного треска непосредственная подача сигнала от переключателей и кнопок микросхем является в большинстве случаев недопустимой.

Входы начальной установки триггеров, и счетчиков не проявляют чувствительность к дребезгу, но вот подача логического уровня сигнала на счетные входы микросхемы требует особой «чистоты сигнала» и устранения дребезга, без этого появится очень нежелательный эффект — случайное многократное срабатывание счетчика.

Подобный треск может провоцировать сбои в работе устройства, а также вызывать серьезные поломки с последующей порчей электронных и электрических компонентов. В таких случаях элементы, которые имеют ограниченный ресурс числа циклов включения/отключения досрочно выходят из строя. Стоит отметить тот факт, что подобному дребезгу подвержены практически все механические кнопки, тумблера, контакторы и другие переключатели.

Исключением являются только жидкостные переключатели, например ртутные контакторы.

Методы решения проблемы дребезга

В качестве компенсаторов используют специальные переключатели с обратной связью, которые имеют характеристики прямоугольных петель гистерезиса. Микропроцессорные системы имеют свои программные методы избавления от данной «проблемы». Наиболее распространенные два из них:

1. Установка временной задержки. Программы такого типа отслеживают состояние контакта и временно запрещают его опрос на тот отрезок времени, который превышает длительность переходного процесса.

2. Второй вариант – метод подсчета числа значений сигнала. Программа считывает многократные щелчки с контакта, и если количество удачных запросов совпадает с количеством щелчков контакта (определяется экспериментальным путем), то контакт считается успешно замкнутым.

Про Ардуино и не только: Устранение дребезга контактов. Часть 1

В предыдущей статье мы познакомились с энкодерами вращения и попробовали подключить инкрементный энкодер к Ардуино. При этом для определения факта вращения наша программа постоянно опрашивала выводы энкодера. Использовать прерывания для работы с энкодером мы не могли, поскольку его сигнал искажен высокочастотными помехами, вызванными дребезгом контактов. Поэтому сегодня мы попробуем устранить эти помехи и для этого нам потребуется познакомиться с еще одним устройством: триггером Шмитта.

Что такое триггер Шмитта

Триггер Шмитта — это электронный двухпозиционный переключающий элемент, статическая характеристика которого имеет зону неоднозначности (петлю гистерезиса). Это означает, что у данного элемента 2 порога переключения: при возрастании сигнала на входе от 0 до напряжения питания порог срабатывания будет одним (Uср), а при уменьшении от напряжения питания до 0 — другим (Uотп — отпускания). Причем Uср > Uотп. Таким образом для триггера Шмитта принципиально направление изменения сигнала. Изображение ниже иллюстрирует зависимость сигнала на выходе инвертирующего триггера Шмитта от уровня сигнала на входе.

Передаточная характеристика триггера Шмитта. Петля гистерезиса

Получившаяся на графике петля — это и есть петля гистерезиса (запаздывания), т.е. при изменении входного сигнала к исходному уровню выходной сигнал как бы запаздывает переключаться. Это свойство позволяет использовать триггеры Шмитта в фильтрах дребезга и для восстановления цифрового сигнала, искажённого в линиях связи. Давайте сравним реакцию на искаженный входной сигнал инвертирующего триггера Шмитта и обычного инвертора.

Сравнение сигналов на выходе обычного инвертора и инвертирующего триггера Шмитта (нижние два графика соответственно) при подаче на вход искаженного сигнала

При возрастании сигнала на входе инвертора до порога переключения Uпор на его выходе устанавливается низкий уровень. При повторном прохождении искаженным сигналом данного порога меняется и сигнал на выходе инвертора, что приводит к неверной интерпретации сигнала. Триггер Шмитта в данном случае изменит свое состояние при прохождении сигналом уровня Uср и дальнейшие колебания в зоне неоднозначности (между Uср и Uотп) не повлияют на его выход. Следующее переключение произойдет при снижении уровня сигнала на входе триггера до Uотп. Наличие гистерезиса у триггера Шмитта позволяет отсеять помехи, амплитуда которых меньше разности Uср и Uотп. Конкретные значения порогов переключения зависят от подаваемого на триггер напряжения, их можно найти в документации к соответствующей микросхеме.

Фильтр дребезга из триггера Шмитта

Итак, наша задача — очистить сигналы энкодера от помех, вызванных дребезгом контактов. Дребезг — это многократные неконтролируемые замыкания и размыкания контактов в электромеханических коммутационных устройствах за счет упругости материалов и деталей контактной системы — некоторое время контакты «подпрыгивают» при соударениях, размыкая и замыкая электрическую цепь. В зависимости от размеров, массы, материала и конструкции контактной системы время дребезга (время от первого соприкосновения контактов до затухания механических колебаний и установления стабильного контактирования) составляет от сотен микросекунд у миниатюрных герконов до сотен миллисекунд у мощных контакторов. В нашем же случае дребезг может наблюдаться на протяжении всего времени контактирования при движении скользящего контакта в энкодере. Однако длительность возникающих ложных импульсов будет чрезмерно мала, а значит для их подавления можно использовать фильтр нижних частот. Очистив сигнал от высокачастотных помех, останется выпрямить его пологие фронты, здесь-то и пригодится триггера Шмитта.

Таким образом простой фильтр дребезга может быть собран из триггера Шмитта, и RC-цепочки. Причем резистор подходящего номинала уже присутствует в модуле энкодера (подтягивающий резистор на 10 кОм). Остается добавить конденсатор между выводом энкодера и землей. Емкость конденсатора определяется временем дребезга контактов: чем дольше дребезг, тем больше должна быть емкость. Я подобрал подходящую емкость опытным путем: конденсатор 104 позволил устранить большую часть шумов, но временами небольшие всплески все же проскакивали. После добавления второго конденсатора скачки на вход триггера Шмитта уже не проходили, т.е. мне хватило емкости 0.2 мкФ. Можно было бы использовать конденсатор с кодом 224 на 0.22 мкФ, у меня таких не нашлось. Касаемо используемого триггера: в стандартные серии цифровых микросхем входят триггеры Шмитта, представляющие собой инверторы (ТЛ2 — 6 инверторов), элементы 2И-НЕ (ТЛ3 — 4 элемента) и элементы 4И-НЕ (ТЛ1 — 2 элемента). Поэтому в схеме используется инвертирующий триггер Шмитта (я использую микросхему SN74HC14N, аналог отечественной К561ТЛ2).

В приведенной схеме фильтра сигнал на входе триггера будет нарастать постепенно, пока заряжается конденсатор. Но при замыкании контакта конденсатор будет быстро разряжаться через него. Если требуется обеспечить плавность затухания сигнала, то в схему добавляется второй резистор между кнопкой и конденсатором. В моем случае это не требуется.

Для проверки работы фильтра я подготовил стенд из мотора с редуктором и энкодера, т.к. планирую сравнить разные способы устранения дребезга. Стенд поможет сравнить их при одинаковых условиях. Итак, ниже представлен результат использования RC-цепочки с триггером Шмитта для  подавления дребезга энкодера. Напоминаю, что энкодер имеет 2 сигнальных вывода, поэтому на осциллограммах показаны 2 сигнала, для каждого используется свой фильтр дребезга.

Искаженный дребезгом сигнал на выводах энкодера

Сигнал, сглаженный RC-цепочкой

Устранение дребезга контактов программным способом

Работая на одном из объектов, столкнулся с тем, что на входе контроллера кратковременно пропадает дискретный сигнал от датчика типа «сухой контакт». После принятия необходимых в таком случае мер (обжатие контактов клеммника, перекручивание фишек, продергивание проводов, замена интерфейсных реле и т.п.), ничего не поменялось. Изредка, но это пропадание происходило.

Как всегда, времени разбираться с проблемой глубоко не было (заказчик кричит «давай-давай запускай!»). Поэтому было принято решение применить одну из схем устранения дребезга контактов. Естественно, программным способом.

Но, поскольку это был «дребезг наоборот», т.е. сигнал кратковременно размыкался, а потом восстанавливался, я воспользовался таймером. Таким образом, попросту создал задержку в 1,5 секунды на пропадание сигнала.

Все делалось на языке программирования ПЛК LD, контроллер OMRON CS1D. Поэтому пришлось немножко по извращаться. И выглядело это вот так:

Здесь схемка немножко сложнее, чем я описал словами.

Дело в том, что результирующий сигнал  формировался из реального сигнала от фотодатчика на входе контроллера и виртуального сигнала имитатора. И задержку на таймере я поставил на оба сигнала, собранные по схеме ИЛИ.

В контроллерах Omron функциональный блок таймера немного отличается от прописанных стандартом МЭК 61131-3. Он называется TIM. Фактически, это таймер с задержкой включения. И выглядит он больше похожим на катушку реле времени с настройкой времени задержки срабатывания и отдельным контактом (Т0491 на схеме).

Когда на входе TIM появляется логическая «1», он начинает отсчет времени. Если «1» исчезает, таймер прекращает отсчёт. При следующем появлении «1» отсчёт начинается сначала. Если «1» остается «висеть» на входе таймера, то и выход таймера (контакт Т0491) через заданное время становится равным «1».

В этой схеме при, включении контроллера и отсутствии сигнала имитатора и датчика («дребезжащий» контакт на схеме), через 1,5 секунды таймер сбросит сигнал «Факел (суммарный) горелки» был он или его не было. Если сигнал (реальный или имитируемый) появляется, то он сразу попадает на выход (SET K2G1_FG_ON), становится логической «1», а вход и, соответственно, выход таймера сбрасываются. И, соответственно, RSET K2G1_FG_ON не работает. Наш сигнал уходит в схему дальше для использования по назначению.

Если сигнал K2G1UDF_IYFG пропадает, то таймер начинает отсчёт. В случае кратковременного пропадания сигнала (<1,5секунд), выход таймера не появится, т.к. таймер не успеет отсчитать 1,5 секунды и команда RSET K2G1_FG_ON не сработает.

Если же сигнал пропадает больше, чем на 1,5 секунды, то K2G1_FG_ON сбросится в «0» и этим нулем уйдет дальше в схему.

Вот такая схемка задержки пропадания сигнала. Или устранения дребезга контактов наоборот. 🙂

Смело можете использовать, проверено на практике — работает.

Делитесь своими мыслями в комментариях, делитесь ссылкой на статью с друзьями и коллегами в соцсетях.

Похожие статьи:

Дребезг

Пользователи также искали:

arduino прерывания дребезг, дребезг кнопки ардуино millis, дребезг контактов ардуино, как устранить дребезг контактов реле, дребезга, Дребезг, дребезг, контактов, ардуино, дребезг контактов ардуино, дребезг контактов stm, дребезг контактов конденсатор, arduino прерывания дребезг, защита, прерывания, программно, stm, конденсатор, кнопки, millis, устранить, реле, arduino, дребезг контактов программно, аппаратная, дребезг контактов stm32, дребезг кнопки ардуино millis, как устранить дребезг контактов реле, stm32, аппаратная защита от дребезга контактов, список контактов. дребезг,

…

Связаться с «Bounce» | Переключатели | Учебник по электронике

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

К сожалению, коммутаторы 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 дребезга, нарушения в работе лампы не будут возникать.

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 обнаруживается 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 будет происходить счетчик. будет увеличиваться на несколько единиц при каждом 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 включения / выключения:

Контакты выключателя для подавления дребезга

Переключающие контакты могут быть отклонены несколькими способами. Самый прямой способ — решить проблему в самом источнике: в самом коммутаторе.Вот несколько предложений по разработке механизмов переключения с минимальным дребезгом:

• Уменьшите кинетическую энергию подвижного контакта. Это снизит силу удара, когда он будет опираться на неподвижный контакт, тем самым сведя к минимуму отскок.
• Используйте «буферные пружины» на неподвижном контакте (-ах), чтобы они могли свободно откатываться и мягко поглощать силу удара от движущегося контакта.
• Конструкция переключателя для «протирки» или «скользящего» контакта, а не прямого удара.В конструкции «ножевого» переключателя используются скользящие контакты.
• Демпфируйте 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 все еще 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 характеристик переключателя ради ограниченного дребезга, и поэтому непрактично проектировать все переключатели с учетом ограниченного дребезга 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 величину тока, которую он может прервать.

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

Несколько параллельных контактов обеспечивают меньший дребезг, но только за счет большей сложности и стоимости переключения. Использование ртути для «смачивания» контактов является очень эффективным средством смягчения дребезга, но, к сожалению, оно ограничивается переключением контактов с низкой токовой нагрузкой.

Кроме того, контакты, смоченные ртутью, обычно ограничены в монтажном положении, поскольку сила тяжести может вызвать случайное «замыкание» контактов при неправильной ориентации.

Если перепроектирование механизма переключения не является вариантом, контакты механического переключателя могут быть отключены извне, с использованием других компонентов схемы для формирования сигнала.

Цепь фильтра нижних частот, подключенная к выходу переключателя, например, уменьшит колебания напряжения / тока, вызванные дребезгом контактов:

Контакты переключателя могут быть отключены электронным способом, используя гистерезисные транзисторные схемы (схемы, которые «защелкиваются» в высоком или низком состоянии) со встроенными временными задержками (так называемые «одноразовые» схемы), или два входа, управляемые двойным -метровый переключатель.

Эти гистерезисные схемы, называемые мультивибраторами , подробно обсуждаются в следующей главе.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Интерфейсные переключатели и реле к Re

Аннотация: В этой заметке обсуждается влияние переключателей при их использовании для подключения нагрузок. Высокие токи, протекающие через переключатель, ухудшают его качество при использовании в качестве переключателя питания. И механические переключатели, и реле демонстрируют дребезг переключателя во время работы. MAX6816 / MAX6817 / MAX6818 обеспечивают устранение дребезга переключателя и защиту от электростатического разряда ± 15 кВ.

Разработка внешнего интерфейса для промышленного или автомобильного приложения может оказаться сложной задачей для непосвященного системного инженера.Дребезг контактов переключателя и реле может привести к возникновению дуги, угрожающей надежности системы. Электростатический разряд (ESD) также может поставить под угрозу надежность и время безотказной работы. Цель этого обсуждения — облегчить задачу проектирования интерфейса между входами микроконтроллера и агрессивной промышленной или автомобильной средой.

Переключатель отказов

Идеальной операции переключения, описанной в большинстве учебников — единственного перехода, который происходит мгновенно при срабатывании, за которым следует нулевое сопротивление в открытом состоянии — никогда не существовало! Настоящие переключатели демонстрируют конечное сопротивление, называемое «контактным сопротивлением», которое со временем увеличивается с количеством срабатываний переключателя.Сопротивление контактов для нового переключателя составляет от менее 50 мОм до 100 мОм, в зависимости от материала контактов, мощности нагрузки, условий окружающей среды и использования переключателя.

Когда переключатель меняет состояние, его контакты проходят несколько циклов открытия-закрытия, называемых «дребезгом контактов», прежде чем перейти в конечное состояние. В некоторых случаях этот быстрый отскок контакта вызывает изменяющееся сопротивление, когда движущийся контакт скользит по неподвижному контакту. В Рис. 1 кнопочный переключатель подает на резистор 24 В (типичное промышленное управляющее напряжение).Обратите внимание, что по крайней мере четыре основных коммутационных перехода происходят до того, как выход перейдет в состояние покоя на 24 В. Для цифровой системы управления эти переходы можно интерпретировать как четыре отдельных замыкания контактов.

Рисунок 1. Переключите контакт на дребезг и тестовую схему.

Дребезг контактов недопустим, потому что автомобильные и промышленные системы управления требуют точных данных в реальном времени в виде определенных изменений состояния. (Для получения дополнительной информации о отказов переключателя и связанных проблемах см. Примечание к приложению «Отказ от переключателя и другие маленькие грязные секреты».») Факторы, которые влияют на номинальную емкость переключателя, включают коэффициент мощности, напряжение переменного или постоянного тока, амплитуду напряжения, тип нагрузки (лампа или двигатель; то есть, является ли нагрузка резистивной, индуктивной или емкостной), а также величину. тока через переключатель. Как правило, номинальное напряжение переменного тока для переключателя указывается для данного уровня тока и коэффициента мощности. Его рабочее напряжение должно быть меньше, чем это номинальное напряжение переменного тока.

Тип нагрузки на коммутаторе влияет на его рейтинг резко.Резистивная нагрузка, такая как вольфрамовый нагреватель, вызывает наименьшее напряжение. Индуктивные нагрузки и нагрузки двигателя создают дополнительную нагрузку на переключатель при его размыкании и замыкании. На подпрыгивающих контактах переключателя могут возникать пусковые токи, в 3–10 раз превышающие установившиеся уровни. Отскок возникает как при открытии, так и при закрытии, и возникающая в результате дуга вызывает износ контактов, более высокое сопротивление и более низкую надежность.

Ламповая и емкостная нагрузки представляют собой наихудший случай. В момент замыкания переключателя обе эти нагрузки вызывают короткое замыкание переключателя.Холодное сопротивление лампы близко к 0 Ом, а разряженный конденсатор — короткое замыкание при подаче напряжения! Это изменение состояния может вызвать пусковые токи, в 100 раз превышающие установившееся значение. Проблема усугубляется тем, что в течение этого интервала короткого замыкания контакты переключателя дергаются. Высокие уровни тока и отскакивающие контакты вызывают сильное искрение на контактах переключателя, которое вызывает эрозию контактов. Что еще хуже, повторяющиеся циклы работы переключателя с сильной дугой могут вызвать короткое замыкание из-за сварки (плавления) контактов вместе.

Последнее, что необходимо учитывать при выборе переключателя для автомобильной или промышленной среды, — это уровень мощности и материал контактов. Серебряные контакты обычно указываются для уровней мощности выше 0,4 ВА (диапазон уровней мощности или номинальная мощность мокрого контакта). Этот уровень мощности обеспечивает достаточное количество дуги, чтобы удалить любые серебряные налеты (окисление, увеличивающее контактное сопротивление). Таким образом, минимальное искрение является полезным, но чрезмерное искрение, вызванное лампой или емкостной нагрузкой, разрушает контакты переключателя.

Для уровней мощности ниже 0.Следует использовать позолоченные контакты 4 ВА (диапазон низкого уровня или номинальное значение для сухих контактов). Поскольку на этих уровнях мощности не хватает энергии для возникновения дуги, серебряные контакты покрываются оксидом контактов (изолирующим материалом) и, следовательно, не могут замкнуть цепь. Однако покрытие серебряных контактов золотом предотвращает потускнение и тем самым продлевает срок службы контактов до уровня механической стойкости. Также для диапазона низкого уровня (вместо куполообразных контактов) можно использовать разветвленные контакты, то есть двухконтактные параллельные переключающие контакты.Два зубца обеспечивают протирку, которая поддерживает надежность, помогая удалить потускнение контактов.

Во избежание ухудшения качества сигнала из-за износа контактов не следует направлять сигналы через контакты переключателя, которые также выполняют управление уровнем мощности (то есть контакты, которые управляют двигателями, лампами или соленоидами). Кроме того, любые контакты, передающие сигналы в микроконтроллер или промышленную систему управления, должны включать устранение сигнала с помощью аппаратного или программного обеспечения.

Поскольку циклы проектирования теперь измеряются месяцами, а не годами, стало серьезной проблемой обнаружить на полпути проекта, что ваш микроконтроллер не работает в реальном времени, потому что его внутренние ресурсы (таймеры, ОЗУ, прерывания и даже опрос для устранения неполадок) входы) выходят за пределы возможностей.Вам нужно решение, которое снижает общую стоимость системы, минимально зависит от микроконтроллера (программного обеспечения и ОЗУ), требует мало места на печатной плате и способствует надежности системы.

Как показано на рисунке 1, простого понижающего резистора недостаточно для того, чтобы переключатель мог произвести чистое и определенное изменение состояния. Рисунок 2 иллюстрирует типичное учебное решение проблемы подпрыгивания переключателя. Два резистора и два логических элемента ИЛИ-НЕ образуют защелку R-S (рисунок 2a).Два резистора опускают вход R или S, когда переключатель разомкнут, и они ограничивают ток на землю, если контакты переключателя должны плавиться. Таблица истинности для защелки R-S иллюстрирует ее работу ( Таблица 1 ).

Рис. 2. Схема переключателя-дебаунсера КМОП с одним переключателем R-S защелки (а) и схема переключателя-дебаунсера КМОП с одним переключателем (б).

Таблица 1. Отбойник выключателя с защелкой R-S

R	S	Q Выход
л	л	Удерживать последнее логическое состояние
H	л	л
л	H	H
H	H	Состояние неизвестно, запрещено

На выходе Q высокий логический уровень, когда переключатель установлен в положение S.Таким образом, дребезг контактов просто вызывает низкий логический уровень на входе S. Этот вход находится в состоянии удержания, потому что понижающий резистор на R удерживает этот вход на низком логическом уровне. Обратное верно, когда переключатель установлен в положение R: Q имеет логический 0, и он поддерживает состояние удержания при наличии дребезга контакта. Эта схема приемлема, но требует двух дополнительных ворот NOR. Таким образом, есть возможности для улучшения.

Одним из недостатков этой схемы защиты от дребезга является то, что требуется однополюсный двухпозиционный переключатель (SPDT), который стоит больше, чем однополюсный однопозиционный переключатель (SPST), и физически больше.Более крупный переключатель, резисторы и вентили ИЛИ-НЕ требуют больше места на печатной плате. Кроме того, «нестабильное состояние» таблицы истинности указывает, что состояние Q не может быть гарантировано, когда оба входа одновременно имеют высокий логический уровень. Это состояние может легко возникнуть при поиске и устранении неисправностей в полевых условиях, если, например, входы низкого и высокого уровня закорочены проводом измерителя.

Переключающие контакты с замыканием до размыкания допускают возникновение нестабильных состояний, поэтому контакты для этой цепи должны иметь номинал размыкания до замыкания.Поскольку схема не обеспечивает переключения уровня напряжения, к переключателю необходимо подвести три провода. Дополнительная схема и место на печатной плате увеличивают стоимость системы.

В новом методе устранения дребезга используется ИС переключателя-дебаунсера для уменьшения количества компонентов, энергопотребления и пространства на печатной плате (рис. 2b). U1 — это модуль защиты CMOS-переключателя, подключенный непосредственно к SPST-переключателю. Его вход имеет подтягивающий резистор 63 кОм для входов с высоким логическим уровнем, что экономит место на печатной плате. Конденсатор C1 развязывает вывод VCC.Замыкание переключателя подтягивает вывод IN к низкому уровню и обеспечивает низкий логический уровень на выводе OUT. Вывод OUT не меняет состояние до тех пор, пока вывод IN не стабилизируется в течение 40 мс, что скрывает эффект любого дребезга контакта.

Не столь очевидным преимуществом этой схемы является резистивная нагрузка переключателя внутренним резистором 63 кОм, обеспечивающая надежность и неограниченный срок службы переключателя. В этой схеме не существует запрещенных состояний, потому что на входе низкий или высокий уровень. Кроме того, схема блокировки пониженного напряжения IC обеспечивает условие, важное для автомобильных и промышленных приложений: чтобы вывод OUT находился в известном состоянии во время включения питания.Схема повышает надежность и снижает системные затраты за счет меньшего количества компонентов, менее дорогостоящего переключателя SPST и только двух проводов, подключенных к переключателю.

Реле отказов

Реле также представлены в учебниках как идеальные коммутационные устройства. Предполагается, что, как и переключающие контакты идеального переключателя, контакты реле имеют нулевое сопротивление и единственный переключающий переход, который происходит немедленно при срабатывании. Как и в случае с переключателями, фактические контакты реле, конечно, имеют контактное сопротивление, которое со временем увеличивается при повторных срабатываниях.Типичное контактное сопротивление составляет от менее 50 мОм до 200 мОм в новом состоянии.

Срабатывание реле также механическое. Однако, в отличие от переключателя, реле SPST имеет только один подвижный контакт, который электрически соединяется проводом с одной из клемм внешнего контакта. Стационарный контакт подключается к другому внешнему контакту. Контакты реле также совершают несколько циклов размыкания-замыкания контактов, прежде чем перейти в состояние покоя в конечном состоянии. Этот интервал дребезга контактов дополняет время срабатывания и срабатывания реле, которое может измеряться десятками миллисекунд.

Рисунок 3 показывает напряжение на резистивной нагрузке после срабатывания промышленного реле, которое подает 24 В на резистор. До того, как контакты останутся на уровне 24 В, очевидно, как минимум 12 основных коммутационных переходов. Автомобильный микроконтроллер или промышленная система управления интерпретируют эти переходы как несколько циклов контактов реле.

Рисунок 3. Отскок контактов реле и схема проверки.

Что касается переключателей, наихудшими нагрузками для реле являются ламповые и емкостные нагрузки.Эти нагрузки подвергают контакты дополнительному напряжению, создавая короткое замыкание в момент размыкания или замыкания контактов реле. Поэтому вы должны указать контакты реле для типа нагрузки, ожидаемой в приложении. В отличие от переключающих контактов, релейные контакты оцениваются в зависимости от их резистивной нагрузки переменного / постоянного тока и «контактной мощности».

Номинальная мощность контакта обеспечивает максимальную нагрузку двигателя, которой может подвергаться реле без преждевременного выхода из строя. Реле, используемые в промышленных и автомобильных системах управления с целью изоляции одного источника питания или заземления от другого, подвержены одинаковым «сухим» и «низкоуровневым» диапазонам рассеяния мощности.Позолоченные или раздвоенные контакты реле должны быть указаны для уровней мощности сигнала ниже 0,4 ВА. Использование реле уровня мощности с серебряными контактами означает, что разработчик может вскоре ожидать выхода из строя!

Дребезг контактов при протекании тока высокого уровня подвергает контакты реле тому типу неисправности, который наблюдается в переключателях. Опять же, сигналы не должны поступать от контактов, которые приводят в действие двигатели, соленоиды или аналогичные компоненты в автомобильной или промышленной системе управления. Для этого следует использовать отдельный набор контактов.

В качестве трансляторов сигналов реле и резистор не подходят для подачи чистого сигнала на микроконтроллер или систему управления. На рисунке 4 показано средство защиты от проблем из учебника, применяемое к контактам реле для системного микроконтроллера. [7] Датчик процесса, такой как дистанционное реле давления, приводит в действие реле (установленное на плате управления) с напряжением 24 В постоянного тока. Значение RC-фильтра нижних частот должно быть достаточно большим (от 20 мс до 200 мс), чтобы замаскировать любое время дребезга, вызванное контактами реле.

Рисунок 4.Схема восьмиразрядного дебаунсера для микроконтроллера.

По мере заряда и разряда конденсатора ИС триггера Шмитта обеспечивает изменение выходного сигнала с гистерезисом и резким, определенным переходом переключения. Для этой схемы требуется программное обеспечение для опроса, а для ее большого количества компонентов требуется больше места на печатной плате (для типичного 8-битного входного модуля он включает в себя две микросхемы триггера Шмитта 74HC14, восемь конденсаторов и 16 резисторов).

В листинге 1 показана подпрограмма опроса псевдопортов, которая отслеживает реле в указанной выше схеме на предмет изменений в состоянии контакта.Для каждого прохода через основной цикл основная программа переходит к подпрограмме Check_Port, считывает входные данные и сохраняет их в ячейке памяти Port1. Он сравнивает данные Port1 со старыми данными порта в ячейке памяти Port_P и выполняет битовый тест в строке 4. Если никакие входные биты не изменились с момента последнего чтения Port1 (Port_P содержит предыдущие данные), выполнение программы завершает эту подпрограмму и продолжается снова. в основной программе. Если биты изменились, он добавляет «1» к ячейке памяти счетчика.Счетчик сравнивается с константой «N_Pass_Value» (количество проходов через основную программу до того, как реле считается отключенным), и если значение Count меньше N_Pass_Value, выполнение снова возвращается к основной программе. Если Count равно N_Pass_Value, Count устанавливается в ноль, новые данные Port1 копируются в Port_P, и выполнение переходит из подпрограммы обратно в основную программу.

Листинг 1. Подпрограмма для псевдо-опроса кода

1. Check_Port: чтение данных порта
   
2. Сохранение Port_Data в Port1
   
3. Сравнить Port1 с Port_P (EX-OR Port1 с Port_P)
   
4. Тест на изменение битов: (Нет ) Возврат из подпрограммы Check_Port, (Да) Продолжить
   
5. Добавить 1 в счетчик
   
6. Count = N_Pass_Value: (Нет) Возврат из подпрограммы Check_Port, (Да) Продолжить
   
7. Установить счетчик = 0
   
8. Сохранить порт 1 в Port_P
   
9. {Сделайте что-нибудь с новыми данными порта}
   
10. Возврат из подпрограммы Check_Port с новыми данными Port_P для основной программы

Альтернативное решение требует гораздо меньшего количества компонентов (, рис. 5, ) и меньше полагается на программное обеспечение для определения момента изменения состояния контакта реле или переключателя.Таким образом, сокращается время обработки данных в микроконтроллере или системе управления. ИС переключателя-дебаунсера CMOS подает на микроконтроллер все восемь входов. Вывод изменения состояния (Active-Low CH) переходит в низкий уровень, когда происходит изменение состояния. Канал Active-Low подключается к выводу запроса прерывания (Active-Low IRQ) микроконтроллера. На выводе EN Active-Low U1 устанавливается низкий уровень для чтения выходных данных, и он сбрасывает сигнал CH Active-Low на высокий уровень. Этот подход не требует процедуры опроса; с этим можно быстро справиться с помощью простой процедуры обслуживания прерывания.Результат — значительное улучшение обработки данных в реальном времени микроконтроллерами в автомобильных и промышленных приложениях.

Рисунок 5. Восьмиразрядная схема переключателя-дебаунсера CMOS для микроконтроллера.

В листинге 2 показана подпрограмма обслуживания прерывания псевдокода для схемы на рисунке 5. Листинг 2, похоже, не имеет преимущества перед листингом 1 по длине кода, но его преимущество существенно для обработки входных данных в реальном времени, так как требуется в автомобильной и промышленной сферах.Наиболее важно то, что процедура обслуживания прерывания запускается только тогда, когда доступны новые данные (когда реле или переключатель меняют состояние). Это действие позволяет процессору выполнять другие ресурсоемкие процедуры и обрабатывать данные ближе к реальному времени.

Листинг 2. Подпрограмма для кода псевдопрерывания

1. New_Port: Установить EN \ pin bit low
   
2. Read Port Data
   
3. Store Port_Data in Port_P
   
4. Set EN \ pin bit high (Reset CH \ = High)
   
5. Возврат из подпрограммы службы Check_Port с новыми данными Port_P, готовыми для основной программы
   
6. Main_P: Продолжить программу до прерывания
   
7. {Сделайте что-нибудь с новыми данными порта, когда это необходимо}

Подпрограмма Check_Port в листинге 1 должна выполняться во время каждого цикла основной программы, независимо от того, доступны ли новые данные.Эта подпрограмма также требует дополнительного байта ОЗУ для данных порта 1, который может быть недоступен при использовании 8-битного микроконтроллера в приложении для обработки данных в реальном времени. Как упоминалось ранее, системные ресурсы, такие как оперативная память и обработка данных в реальном времени, демонстрируют признаки нагрузки только на поздних этапах цикла проектирования.

Рисунок 6 и листинг 3 показывают процедуру псевдо-опроса-устранения неполадок, которая проверяет изменения в состоянии контактов реле с минимальным использованием оборудования, резисторов или избыточного программного обеспечения.Резисторы опускают входные контакты микроконтроллера, когда контакты реле разомкнуты. R выбирается для типа контактов реле, указанного разработчиком, с учетом материала контактов и тока нагрузки. Подпрограмма DB_Check_Port (листинг 3) работает следующим образом.

Рисунок 6. Минимальный релейный интерфейс для микроконтроллера.

Выполнение программы переходит к этой подпрограмме при каждом проходе по основной программе. Он считывает входные данные и сохраняет их в ячейке памяти Port1 для сравнения со старыми данными порта в ячейке памяти Port_P (строки с 1 по 3).Код в строке 4 выполняет битовый тест. Если ни один бит не изменился с момента последнего чтения Port1, выполнение завершает подпрограмму и продолжается в основной программе (Port_P содержит предыдущие данные). Когда биты изменили состояние, цикл таймера / счетчика (строки 6 и 7) отмечает 50 мс, отсчитывая тактовые циклы ЦП. По истечении этого интервала данные Port1 передаются в область памяти Port_P для использования основной программой.

Этот подход имеет две основные проблемы: он тратит время ЦП и не обеспечивает защиту от электростатического разряда (ESD) или переходных процессов на входных линиях.Замедление времени обработки данных для цикла таймер / счетчик неприемлемо в автомобильных и промышленных приложениях, где сигналы датчиков и системного управления должны обрабатываться в режиме реального времени. Кроме того, эта конструкция не обеспечивает входной защиты выводов микроконтроллера, поскольку выводы подключаются непосредственно к клеммам реле. Целостность микроконтроллера может быть легко нарушена техником, заменяющим реле, потому что это действие может позволить электростатическому разряду непосредственно попасть на контакты микропроцессора.

Листинг 3. Подпрограмма для псевдотаймера / кода отсечения счетчика

1. DB_Check_Port: чтение данных порта
   
2. Сохранение данных порта в Port1
   
3. Сравнить Port1 с Port_P (EX-OR Port1 с Port_P)
   
4. Тест на изменение битов : (Нет) Возврат из подпрограммы Check_Port, (Да) Продолжить
   
5. Сохранить 50ms_Count в счетчике
   
6. DB_TMR: Уменьшить счетчик на 1
   
7. Test Counter = 0: (Нет) Перейти к DB_TMR, (Да) Продолжить
   
8. Сохранение Port_Data в Port_P
   
9. {Сделайте что-нибудь с новыми данными порта}
   
10. Возврат из подпрограммы Check_Port с новыми данными Port_P для основной программы

Automotive Specifics

Все без исключения автомобильные среды представляют собой проблему для инженеров-проектировщиков.Автомобильные системы должны выдерживать температуры от -40 ° C до + 70 ° C, постоянную механическую вибрацию и загрязняющие вещества, такие как смазочные материалы, охлаждающие жидкости и другие жидкости. Будут обсуждаться статические перенапряжения и обратные напряжения, всплески переключения, переходные процессы от параллельных и последовательных нагрузок, переходные процессы шума низкого напряжения и сбросы нагрузки.

Вы должны учитывать возможность статического перенапряжения или напряжения обратной полярности от аккумуляторной системы автомобиля. Шина питания транспортного средства передает напряжение до +24 В при запуске разряженной батареи от внешнего источника.Источник питания микроконтроллера должен быть способен выдерживать это напряжение, как и любой вход, который может быть замкнут накоротко из-за отказа компонента или действия специалиста по обслуживанию. Если аккумулятор транспортного средства непреднамеренно подключен задним ходом, все системы, подключенные к шине питания транспортного средства, будут подвергаться отрицательному напряжению. Снова обращаясь к рисункам 2b и 5, защита на входах противодребезги MAX6816, MAX1617 и MAX6818 может обрабатывать ± 25 В (высокий логический уровень + 25 В и низкий логический уровень -25 В).

В качестве альтернативы вы можете защитить каждый вход, установив последовательно включенный резистор и встречные стабилитроны (или диоды для подавления переходных напряжений, или TVS, диоды) параллельно с понижающим резистором (рис. 2а). Для дополнительной защиты источник питания микроконтроллера должен также включать диод обратной защиты, включенный последовательно с его входом. Когда параллельно подключенные индуктивные нагрузки, такие как топливные насосы, реле, звуковые сигналы, соленоиды и стартеры, отключены (выключены), они могут генерировать переходные процессы отрицательного напряжения до -100 В на шине питания.

Аналогичным образом, переходные процессы положительного напряжения до + 100 В могут возникать, когда последовательно подключенная нагрузка, такая как переключатель в задней части автомобиля, отключена от индуктивного компонента, такого как длинный жгут проводов, который подает +12 В на заднюю часть автомобиля. автомобиль. Жгут проводов в автомобиле содержит распределенную емкость и индуктивность, которые могут накладывать всплески переключения ± 100 В на шину питания +12 В. Защита от электростатических разрядов и переходных процессов на входе — необходимость в этой среде.

Когда низкое сопротивление стартера двигателя приводит к проворачиванию двигателя, возникающий сильный ток может вызвать переходные процессы с низким напряжением из-за кратковременного понижения напряжения на шине питания +12 В до уровня +5 В.Эта проблема особенно неприятна в холодную погоду, когда вязкость масла выше. Кроме того, скорость вращения стартера во время запуска не является постоянной, а изменяется из-за воздействия механических компонентов, прикрепленных к коленчатому валу. Результатом является изменение уровня переходного процесса низкого напряжения. Поэтому проектируемые системы управления (электронные модули) должны иметь достаточную «переходящую» емкость (входную емкость источника питания), чтобы обеспечить работу во время этих низковольтных переходных процессов.Одним из преимуществ интеграции схемы и меньшего количества компонентов является меньшая рассеиваемая мощность, что обеспечивает меньшую переходящую емкость.

Последняя опасность, которую следует учитывать, — это сбросы нагрузки, которые происходят, когда муфта кондиционера, мигающие фары или другая большая нагрузка внезапно отключаются от шины питания. Если двигатель ускоряется или работает на высокой скорости, цепь возбуждения генератора переменного тока (постоянная времени которой составляет от 40 нс до 400 мс) может подвергать шину питания напряжению от + 10 В до + 120 В.

Дизайнер должен учитывать все вышеперечисленное при разработке системы управления автомобильной средой. Рисунок 7 показывает простой вид различных нагрузок, подключенных к шине питания, с их распределенной индуктивностью, емкостью и сопротивлением. Подключение переключателя, который просто сигнализирует о событии, например дверного переключателя аварийной сигнализации или переключателя давления в точке переключения коробки передач, подвергает вход контроллера всем упомянутым выше переходным опасностям.

Рисунок 7.Модель жгута проводов автомобиля.

Защита входа для типичного устройства HCMOS, подключенного к шине питания, проиллюстрирована на Рис. 8a . Резисторы R1 и R3 выбраны для ограничения тока через переключатели, когда они замкнуты (условия сухого или мокрого контакта), и для повышения напряжения на входах до +12 В. Конденсаторы C1 и C3 (обычно небольшие, от 22 до 100 нФ, керамические конденсаторы) развязывают на землю любые радиочастотные помехи от таких источников, как система зажигания и радиостанции CB.Резисторы R2 и R4 ограничивают токи на входах HCMOS при наихудшем переходном напряжении + 150В. И, наконец, конденсаторы C2 и C4 вместе с R2 и R4 образуют RC-предохранитель для входа, обеспечивая типичную постоянную времени от 50 мс до 200 мс.

В другом альтернативном варианте используется ИС (MAX6817), которая включает два устройства защиты от электростатического разряда в корпусе SOT-23 для поверхностного монтажа (, рис. 8b, ). На первый взгляд, защита от переходных процессов, показанная на Рисунке 8a, кажется, отсутствует, но эта защита не требуется для входов MAX6817.Резисторы R1 и R3 не нужны, потому что U1 включает резистор 63 кОм. Конденсаторы C1 и C3 не являются обязательными и обычно не требуются, поскольку защита входа является внутренней для U1. Резисторы, встроенные в микросхему MAX6817 IC (U1), ограничивают входные токи.

Рис. 8. Схема дискретно-компонентной, HCMOS-защиты входа и интерфейса противодребезга (a) и схема однокомпонентной, HCMOS-защиты входа и интерфейса противодребезговой защиты (b).

Наконец, комбинация RC противодребезговых средств C2 и C4 с R2 и R4 не требуется, потому что U1 устраняет дребезги сигналов в течение не менее 40 мс после того, как установился дребезг контактов.Чрезвычайно низкий ток питания U1 (6 мкА, тип.) Позволяет системе справляться с низковольтными шумовыми переходными процессами с меньшей задерживающей способностью. Схема на рис. 8b также обеспечивает блокировку при пониженном напряжении для защиты при отсоединении или повторном подключении аккумуляторной батареи автомобиля.

Механические ударные волны, которые преобразуются в электрические сигналы от реле давления и других преобразователей, часто игнорируются разработчиками электроники, но вызывают беспокойство у инженеров-автомобилестроителей. Например, реле давления контролирует гидравлическую жидкость в автоматической коробке передач во время ускорения, как для указания соответствующей точки переключения для коробки передач, так и для отправки сигнала контроллеру двигателя (микроконтроллеру).

Поскольку это давление жидкости не изменяется мгновенно (равно как и напряжение на конденсаторе или ток через катушку индуктивности), выходной сигнал давления включает выбросы и звон в точке переключения. Таким образом, сигнал реле давления требует дребезга не только для дребезга контактов в реле давления, но и для отражения механической ударной волны. Переключатели, которые контролируют давление охлаждающей жидкости, также требуют дребезга (потому что воздух в охлаждающей жидкости двигателя вызывает кавитацию), а переключатели температуры требуют дребезга для маскировки механических и электрических воздействий.Эти проблемы с механическими ударами также возникают в промышленных приложениях.

Приложение: Защита от электростатического разряда

Исследования показали, что на электростатические разряды приходится от 10% до 30% всех отказов. Хотя во многих прекрасных книгах подробно обсуждается ОУР, это приложение предлагает лишь краткий обзор этого сложного мира.

Поверхность может легко получать электроны (отрицательный заряд) или терять электроны (положительный заряд), когда два разных материала входят в контакт и трются друг о друга. Трибоэлектрификация (трение) заставляет электроны собираться в лужах на непроводящих поверхностях, потому что при напряжениях ниже 2 кВ электроны не могут проходить через непроводящую поверхность.Такие бассейны образуют положительные или отрицательные электростатические поля, создавая градиенты напряжения между поверхностями с силовым полем, которое может тянуть или толкать заряды.

Поля около этих бассейнов сильные, но заряды (электроны) предпочитают рассеиваться над проводящей поверхностью и через нее. Джон М. Кольер проводит аналогию с водоемом с чрезвычайно тонкой плотиной, возведенной в центре. Если вода (электроны) добавляется к одной стороне, эта сторона прикладывает силу к нижнему бассейну перпендикулярно плотине, в результате чего дамба в конечном итоге разрушается (разряд ESD) и пропускает воду (поток электронов) в нижний бассейн (проводящая поверхность). .Эта аналогия и концепция электронов в пулах справедливы для напряжений ниже 2 кВ. Поскольку градиент напряжения в 100 В обычно разрушает затворы полевого МОП-транзистора, наша недорогая схема с программным устранением помех с минимальным количеством резисторов определенно подвергает систему риску повреждения микроконтроллера электростатическим разрядом!

Напряжения выше 3 кВ считаются электростатическими разрядами высокого напряжения, для которых концепция скопления электронов на непроводящей поверхности больше не применяется. При таких более высоких напряжениях избыточный заряд на непроводящей поверхности легко ионизирует воздух и разряжается (через искру) на любую соседнюю проводящую поверхность.Искра позволяет току течь от одной поверхности к другой через воздух. Молния — отличный пример такой формы разряда. Острые углы на проводящей поверхности при более высоких напряжениях имеют тенденцию концентрировать силовые линии электрического поля, которые легче ионизируют воздух в коронном разряде. Для этих условий при относительной влажности от 10% до 20% риск опасности электростатического разряда очень высок.

Объекты, генерирующие статическое электричество, бывают разных форм. Двумя примерами являются трение двух поверхностей друг о друга (трибоэлектрическая зарядка) или снятие куска пластиковой ленты с печатной платы.Было показано, что консервированные криогенные устройства того типа, которые используются для поиска и устранения неисправностей, генерируют заряженные капли. Другой пример — отказ высоковольтной изоляции в высоковольтной искровой системе автомобиля может привести к возникновению напряжения, достаточно высокого, чтобы вызвать коронный разряд между поверхностями.

Для предотвращения повреждений от электростатического разряда необходимо учитывать факторы окружающей среды, такие как влажность (которая снижает электростатический разряд, но не устраняет его). Электропроводящие браслеты и коврики должны быть частью рабочего места с защитой от статического электричества. Проводящие материалы должны быть заземлены, особенно это касается отверток.(Отвертка представляет собой проводник с острыми углами, непроводящей ручкой и незаземленным наконечником, требующим электростатического разряда.)

Обратите внимание, что заземление бесполезно на непроводящих поверхностях. Поэтому в цепи, которые могут прямо или косвенно контактировать с источниками электростатического разряда, должен быть предусмотрен какой-либо тип защиты от электростатического разряда. Сами по себе токопроводящие клавиатуры не обеспечат защиты, если технический специалист может разрядить свою отвертку во вход микроконтроллера.

TVS-диоды и ИС могут защитить систему от электростатических разрядов и переходных процессов.TVS-диоды обеспечивают низкое напряжение ограничения без ухудшения самих себя. Они доступны от нескольких производителей с рабочим напряжением от + 5В до + 24В. При указании свинцовых TVS-диодов (то есть не для поверхностного монтажа), делайте выводы как можно короче, чтобы исключить индуктивность выводов, которая сводит на нет преимущества диода за счет увеличения времени его отклика.

Каждая из схем на рисунках 2b и 5 обеспечивает защиту от электростатического разряда для входов микроконтроллера. Входы MAX6816, MAX1617 и MAX6818 могут работать с напряжением ± 25 В и защищены от электростатического разряда до +15 кВ.Защита от электростатического разряда обеспечивается во всех состояниях нормальной работы, при включении, отключении питания и выключении. Этот тип защиты от электростатического разряда и защиты входа идеально подходит для автомобильных и промышленных приложений. Преимущества антистатической ИС с защитой от электростатического разряда включают в себя защиту от электростатического разряда и противодействие в одном и том же корпусе, тем самым минимизируя площадь печатной платы, уменьшая количество деталей и повышая надежность и устойчивость системы.

Надежность и надежность стали центральными вопросами для автомобильного дизайнера, поскольку производители автомобилей разрабатывают автомобили, которые управляются и тормозятся «по проводам».«В скором времени автомобили могут иметь электродвигатели, обеспечивающие рулевое управление с усилителем, торможение двигателями на каждом колесе, дросселирование топлива с управляемым двигателем ускорение и многое другое. Все эти нововведения потребуют более крупного жгута проводов, но существующие жгуты уже подлежат переходные неисправности.

Библиография

1. «Техническая информация», EAO Switching Products World Class, Catalog 102B, Nov. 1998, pp. 104-105.
   
2. «Rerating Current», Design Guide 2000 NKK Switches, Кат.9908, май 1999 г., стр. Z3.
   
3. Pasahow, Эдвард Дж., «Введение в интерфейс и периферийное оборудование», Microprocessor Technology and Microcomputers, McGraw-Hill, 1988, p. 234.
   
4. Кац, Рэнди Х., «Практические вопросы», Contemporary Logic Design .
   
5. Престопник, Ричард Дж., «Базовые интерфейсы ввода и вывода», Digital Electronics, Saunders College Publishing, 1990, стр. 465-466.
   
6. «Реле для печатных плат общего назначения», Potter & Brumfield General Stock Каталог, Кат.13C222, август 1988 г., стр. 4-24.
   
7. Горовиц, Пол и Хилл, Уинфилд, «Switch Bounce», The Art of Электроника, Cambridge University Press, 1994, стр. 576-577.
   
8. Фрайбург, Джордж А., Stocker & Yale, «ESD-Safe Lighting», Robotics World, март / апрель 2000 г., стр. 36–38.
   
9. Колер, Джон М. и Уотсон, Дональд Э., ESD От А до Я, Международный Thomson Publishing, 1996.
   
10. «Автомобильные приложения», High-Speed ​​CMOS Designer’s Guide, Signetics / Philips, 1988, стр.С 3-39 до 3-44.
    
11. «Переключатель Bounce и другие маленькие грязные секреты », — заметка от Максима. Сентябрь 2000 г.

Аналогичная версия этой статьи появилась в номере журнала EDN от 5 июня 2001 г.

Отскок коммутатора и другие грязные маленькие секреты

Аннотация: Maxim предлагает простое решение для уменьшения эффекта вызывного сигнала коммутатора. Эти устройства применимы для приложений с кнопочными панелями, дисплеями с сенсорным экраном и простыми кнопочными устройствами.Эти устройства также обеспечивают защиту от перенапряжения и электростатического разряда. MAX6816 / MAX6817 / MAX6818 объединяет множество функций в одной ИС, тем самым устраняя многочисленные дискретные компоненты. Коммутаторы

могут делать действительно странные вещи. Большинство инженеров узнают этот маленький грязный секрет вскоре после подключения переключателя или реле к цифровой системе. Коммутаторы не работают и не выходят из строя чисто в масштабе времени цифровых систем. Вместо этого типичный переключатель совершает несколько переходов в течение десятков миллисекунд, необходимых для открытия или закрытия, из-за таких эффектов, как возраст, инерция в работе, механическая конструкция и микроскопическое состояние контактных поверхностей переключателя.Такое поведение, обычно называемое «дребезгом переключателя», является неизбежным фактом жизни.

После подключения стандартного переключателя к цифровой счетной схеме вы можете наблюдать несколько отсчетов при размыкании и несколько отсчетов при замыкании ( рисунки 1 и 2 ). Это беспорядочное действие может нанести ущерб данным, потому что точное количество подсчетов не обязательно повторяется в долгосрочной перспективе. Отскок переключателя не является постоянным от устройства к устройству, от партии к партии или даже в течение срока службы отдельного коммутатора.Мембранные переключатели и некоторые другие типы, кажется, не дергаются, когда новые, но все механические переключатели иногда дергаются. Ничто не может гарантировать, что другой переключатель того же типа будет действовать таким же образом или что конкретный переключатель останется без дребезга с течением времени.

Рис. 1. Этот дребезг переключателя с передним фронтом для небольшого кнопочного переключателя показывает интервал дребезга примерно 5 мс, который включает 10 переходов. Как прыгающий мяч, частота срабатывания переключателя увеличивается вправо.

Рис. 2. Другой дребезг переключателя по переднему фронту (для контактного реле 5A) показывает приблизительно интервал дребезга 5,5 мс, который включает 20 переходов полной амплитуды и несколько переходов поменьше.

Помимо дребезга, у коммутаторов и цифровых систем есть и другие неприятные привычки. Странные вещи случаются, например, когда вы запускаете коммутационную проводку в шумной промышленной среде. Открытый переключатель по определению имеет высокий импеданс, поэтому мешающие сигналы имеют легкую нагрузку, с которой можно работать.Любой шумовой импульс, который емкостно или индуктивно связан с проводкой переключателя, может вызвать фантомное замыкание переключателя.

Представьте себе специализированный промышленный компьютер, называемый программируемым логическим контроллером (ПЛК), который управляет двигателем через большое реле. Концевой выключатель, расположенный рядом с двигателем, обеспечивает обратную связь по положению на цифровом входе ПЛК. Когда ПЛК сообщает двигателю о запуске, скачок тока, протекающего к реле и двигателю, может соединяться с другими проводниками на длинных участках проводки, вызывая скачок заземления или скачок емкостной связи на цифровом входе.

При неправильной конструкции ПЛК может интерпретировать этот всплеск как преждевременное замыкание переключателя и прекратить работу. Подобные вещи могут произойти, когда ПЛК отключает нагрузку из-за влияния емкости проводки, индуктивности проводки и индуктивного толчка реле и двигателя. Если ПЛК и его цифровые входы не спроектированы должным образом, эти всплески и переходные процессы могут вызвать ошибочные показания на цифровых входах.

Цифровые и аналоговые входы оборудования, используемого дома, в офисе и в промышленности, подвержены воздействию перенапряжения, переходных процессов напряжения и электростатических разрядов.Перенапряжение вызывается неправильным подключением, различными неисправностями и последовательностью подачи питания (при котором один блок с выключенным питанием соединяется с другим с включенным питанием, даже временно). Переходные процессы напряжения часто связаны с емкостными или индуктивно связанными выбросами, как обсуждалось выше. Электростатический разряд может поразить разъем, консоль оператора или клеммную колодку во время установки. Любой из этих переходных процессов может вызвать разрушение, если система заблокируется. Если они не разрушительны, они могут вызвать перезагрузку ЦП, переполнение сторожевого таймера и другие типы неустойчивой работы.

Разработчики систем должны знать об этих проблемах и методах, используемых для их решения. Одним из решений таких проблем интерфейса является новая серия микросхем. Доступные в недорогих и простых в использовании конфигурациях, ИС (MAX6816 / 6817/6818 с одним / двумя / восьмеричными переключателями для защиты от сбоев) обеспечивают надежное, беспрограммное устранение дребезга, а также защиту от перенапряжения и электростатических разрядов. В этой статье рассказывается о применении средств защиты от прерывания переключателя IC, а также описываются классические методы предотвращения перенапряжения, скачков напряжения / тока, дребезга переключателя и электростатических разрядов.

Переключатель отказов

Если спросить, большинство инженеров ответят, что переключатели отлажены в программном обеспечении и что устранение неполадок не представляет «никаких проблем». Оба предположения верны, если уделить должное внимание деталям. Программное обеспечение устраняет дребезги, но не решает проблемы перенапряжения, электростатического разряда или других переходных процессов.

Также возможно устранение вибраций с помощью резисторов и конденсаторов. В общем, вам понадобится подтягивающий резистор, резистор и конденсатор, включенные последовательно, резистор на вход буфера триггера Шмитта и (часто) диод, чтобы гарантировать, что заряд конденсатора не вызывает большого тока через сеть защиты ввода буфера при отключении питания.Итоговое количество деталей может быть громоздким для систем с несколькими входами (, рис. 3, ), поэтому мы не будем подробно рассматривать этот подход.

Рисунок 3. Дискретные компоненты могут обеспечивать устранение неисправностей с защитой от электростатического разряда и перенапряжения, но правильно спроектированный дискретный интерфейс, который учитывает все вероятные неисправности, громоздок для более чем нескольких входов.

Устранение колебаний с помощью программного обеспечения — это основной метод, используемый сегодня. Хорошая процедура устранения дребезга — это программа реального времени, которая действует как простой цифровой фильтр нижних частот.Непереключаемые цифровые входы также часто проходят через фильтры противодействия. Этот метод может устранить короткие переходные процессы на входе, обеспечивая стабильное состояние перед сообщением об открытии или закрытии входа.

Псевдокод ниже иллюстрирует процедуру программного устранения дребезга для одного входа. Он поддерживает несколько входов, если вы обобщаете подпрограмму и используете переменные на основе указателей и т. Д. Хотя это в лучшем случае посредственный подход, этот тип подпрограммы часто используется, несмотря на проблемы и недостатки, обсуждаемые ниже.

Действие	Комментарии
1. Таймер ввода: истек?	Бит таймера опрашивается в основной программе.
2. Вернуть, если нет таймера.	Сделай что-нибудь более полезное.
3. Получить входной бит.	«Бодрый» вход.
4. Считать ++, если высокий, очистить в противном случае.	Увеличивает значение счетчика, если на входе высокий уровень.
5.Если count> 4 state = 1, иначе 0.	Проверьте счетчик и зажмите его на 4.
6. Вернуть состояние входа.	Состояние дебонсировано.

Эта процедура препятствует закрытию переключателя, но примет открытие как допустимое состояние, даже когда переключатель «подпрыгивает». Эта асимметричная операция, хотя и непреднамеренная, может быть приемлемой для клавиатур и других систем, которые действуют при закрытии, но не при открытии. Для входов общего назначения вы должны отклонить оба края.

Другой недостаток заключается в том, что эта процедура предполагает, что переключатель разомкнут, если не замкнут, тем самым игнорируя третье состояние, в котором переключатель нестабилен (все еще дергается). Следовательно, лучшая процедура сообщала бы о последнем состоянии отсутствия дребезга, пока коммутатор не достигнет нового состояния дребезга. Однако это действие также может вызвать проблемы. В таких случаях программное обеспечение должно распознавать третье состояние «изменения».

Многие подпрограммы противодействия отбоям повторяют выборку входных данных, ожидая, пока он останется в том же состоянии в течение заранее установленного количества выборок.Если переключатель меняет состояние в течение этого интервала, процедура таким же образом проверяет новое состояние на стабильность. Это действие может вызвать большие задержки, которые съедают много процессорного времени. В крайнем случае, ПЛК с высокой частотой, приложенной к одному из его универсальных входных портов (случайно, намеренно или из-за сбоя), полностью зависнет от процессора. Сторожевой таймер может вернуть процессор, но проблема будет повторяться бесконечно; это не надежная конструкция. Кроме того, вам понадобится много ОЗУ и кода, чтобы отразить большую промышленную систему с большим количеством входов, например, ПЛК или универсальную входную плату.Для каждого входа требуется закрытый счетчик, открытый счетчик и 2 бита для определения его состояния.

Подавление переходных процессов и электростатических разрядов

Стандартной защитой от электростатического разряда является подавитель переходных процессов или устройство MOV на каждом внешнем входе. Квадратный и восьмеричный TransZorbs ™, например, являются простыми и относительно недорогими устройствами, которые могут уменьшить беспорядок и требования к помещению, но необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать перекрестной связи токов короткого замыкания. Этот подход распространен в промышленных и автомобильных системах, где инженеры понимают опасность отказа от такой защиты.

Рекомендуется подключить резистор 220 Ом последовательно с линией V _CC для устройств ввода порта. Обычное устройство ввода CMOS, такое как восьмеричное 74HC244 или 74HC573, например, потребляет очень мало тока. В случае фиксации резистор 220 Ом ограничивает рассеиваемый ток и мощность до безопасного уровня. Однако включение и выключение питания все еще может быть необходимо. В общем, вы не должны напрямую подключать контакты порта микроконтроллера к внешним входам. Защелкивание — это проблема, но излучаемые электромагнитные помехи могут быть еще хуже.

Поскольку деталь не может зафиксироваться, если на один из ее выводов не подается достаточный ток, некоторые разработчики считают, что резисторы, включенные последовательно с цифровыми входами CMOS, предотвращают эти проблемы. Действительно, порог срабатывания тринистора в современных КМОП-микросхемах может превышать 50 мА. Этот высокий порог тока (описанный в следующем разделе) на самом деле в некоторой степени защищает от перенапряжения, но не обязательно эффективен при электростатическом разряде. Разряд электростатического разряда 15 кВ может вызвать значительные токи через паразитные пути и вокруг резисторов, и он может вызвать большой ток даже через 100 кОм.

Защита от перенапряжения

Защита от перенапряжения позволяет системе выдерживать непрерывные и длительные переходные процессы, выходящие за пределы рельсов. Например, на ИС без напряжения V _CC на входы подается 24 В от внешнего источника. Такое приложенное напряжение часто «отталкивает» сети защиты, передавая напряжение на шину питания внутри системы. Одна из эффективных мер противодействия — это резистор, включенный последовательно со входом, который действует против защитных диодов, привязанных к шинам.Также следует учитывать стабилитрон на шинах V _CC входного порта. Чтобы гарантировать, что схемы защиты не выйдут из строя в наихудших условиях, вы должны рассчитать максимальную рассеиваемую мощность этого стабилитрона и последовательных входных резисторов.

Дебаунсеры переключателей MAX6816, MAX6817 и MAX6818

Несколько лет назад инженеры Maxim увидели необходимость в простом интерфейсном устройстве, способном отключать коммутатор и одновременно защищать его от электростатического разряда и перенапряжения. Некоторые заказчики использовали вход ручного сброса контрольных микросхем µP, таких как MAX811, только для того, чтобы получить функцию одноканального противодействия отбойнику в корпусе SOT-23.Другие использовали защищенные от электростатического разряда приемопередатчики RS-232 в качестве универсальных устройств цифрового ввода. Покупатели были привлечены к микросхемам RS-232, потому что они могли обрабатывать переходы низкого напряжения, выдерживая при этом высокое напряжение и электростатические разряды. Объединив эти факты, компания Maxim произвела линейку средств защиты от сбоев коммутатора, которые включают в себя защиту от электростатического разряда и надежные функции ввода (, рис. 4, и , 5, ).

Рис. 4. Эта общая блок-схема для семейства устройств защиты от дребезга переключателя MAX6816 включает структуру входа, защищенную от электростатического разряда и перенапряжения, за которой следует цифровой фильтр, который блокирует вход и применяет блокировку пониженного напряжения.

Рис. 5. В этом типичном приложении с одним дебаунсером единственными компонентами являются небольшой байпасный конденсатор и 4-контактный корпус SOT-23.

MAX6816 и MAX6817

MAX6816 представляет собой противовзломное устройство с одним переключателем в корпусе SOT-23 с 4 выводами, а MAX6817 — это средство защиты от сбоев с двумя переключателями в корпусе с 6 выводами SOT-23. Они обеспечивают логику защиты от дребезга и цифровой фильтр, защиту от перенапряжения на входе до ± 25 В и защиту от электростатического разряда до ± 15 кВ для тяжелых промышленных условий.Работая от однополярного источника питания в диапазоне от 2,7 В до 5,5 В, они потребляют типичные токи питания всего 6 мкА. Они также имеют схему блокировки при пониженном напряжении, которая обеспечивает правильные выходные состояния при включении питания. Поскольку запатентованная структура защиты от электростатического разряда на каждом входе включает ограничивающий диод перенапряжения и подтягивающий резистор 63 кОм, эти ИС обеспечивают прямой интерфейс с коммутатором без внешних компонентов. Их номинальная задержка от дребезга (40 мс ± 20 мс) маскирует дребезг даже самых уродливых переключателей (, рис. 6, ).

Рис. 6. Временная диаграмма для семейства переключателей-противодребезговых средств MAX6816 показывает, что выходы меняют состояние примерно через 40 мс после того, как входы становятся стабильными. Дополнительный выход MAX6818 указывает на изменение состояния любого из входов. Канал с активным низким уровнем снижает накладные расходы на опрос, особенно в системах с несколькими входами.

MAX6818

Блокировщик защиты от восьмеричного переключателя MAX6818 предназначен для взаимодействия с шиной данных (, рис. 7, ). Он контролирует восемь переключателей, обеспечивая выход изменения состояния ( Active-low CH ) и выход шины данных с тремя указаниями в дополнение к функциям защиты от дребезга и защиты входа одиночной и двойной частей.В частности, его выход Active-low CH значительно упрощает опрос и прерывание микропроцессоров. Каждый раз, когда система считывает выходные данные (путем установки низкого уровня EN на низкий уровень), IC сбрасывает активный низкий уровень CH на высокий уровень. Активный-низкий CH затем переходит в низкий уровень при изменении состояния любого входа. MAX6818 совместим по выводам с 74HC573 и другими стандартными 20-выводными устройствами с восьмеричной логикой. Он легко обрабатывает несколько входов.

Рис. 7. В типичном приложении выходные данные MAX6818 остаются трехзначными до тех пор, пока активный низкий EN не перейдет в низкий уровень.Выход изменения ( Активный низкий CH ) сбрасывается на высокий уровень после каждого считывания и устанавливается на низкий уровень после изменения состояния на любом входе. Он может быть либо опрошен системой, либо привязан к прерыванию, как показано.

Дебаунсеры коммутаторов MAX6816, MAX6817 и MAX6818 решают множество проблем, связанных с подключением цифровых систем к шумным, подверженным переходным процессам, «дребезжащим» входам. Они делают системы более устойчивыми и надежными за счет упрощения конструкции, сокращения времени процессора и накладных расходов, а также замены нескольких пассивных компонентов.

Отключение переключателя

Неужели вы все не замечали, что иногда при однократном нажатии на пульт от телевизора канал переключается на 2 уровня и более. Некоторые, возможно, даже заметили, что при нажатии кнопки настройки старого FM-радио канал продвигается вперед больше, чем нужно. В чем причина этого? Кто-нибудь думал об этом? Ответ кроется в переключателях. Проблема в « Switch Bounce ».

Дребезг переключателя, дребезг контактов или даже дребезг — это обычная проблема, связанная с механическими переключателями и реле.Переключатель, контакты реле состоят из металлических пружин, которые вынуждены контактировать друг с другом с помощью исполнительного механизма. Пока они сталкиваются друг с другом, существует вероятность отскока в течение некоторого времени, прежде чем они установят устойчивый контакт. Это похоже на падение прыгающего мяча или баскетбольного мяча. Мяч продолжает подпрыгивать, пока не остановится. Этот случай можно принять аналогично включению / выключению переключателя. Когда мяч касается земли, аналогично включенному и когда он поднимается до определенного уровня, аналогичному выключению переключателя.В результате этого эффекта будут возникать переходы включения / выключения, поскольку контакты быстро размыкаются и замыкаются.

• Короче Отскок переключателя — неидеальное поведение, которое генерирует несколько переходов для одного пользовательского ввода.

Отскок переключателя при соединении Pull Down Переключатель подпрыгивает при соединении Pull Up

Этот эффект не считается важным при работе с силовыми цепями или электрическими цепями, но создает серьезную проблему, когда мы имеем дело с логическими схемами.Например, если вы создали счетчик, и он увеличивается не на единицу, а на любое другое значение, когда вы нажимаете переключатель ввода, и что, если единицы приращения не одинаковы?

Итак, здесь мы должны удалить отскоки. А способ избавиться от таких отказов называется Switch Debouncing.

Может быть реализовано 4 способами,

1. Аппаратное отключение
2. R-C Debouncing
3. Отключение программного обеспечения
4. Использование Debouncing IC

1.Аппаратное отключение

Аппаратный метод устранения дребезга использует защелку S-R, чтобы избежать дребезга в цепи вместе с подтягивающими резисторами. Схема S-R наиболее эффективна из всех подходов к устранению дребезга

На рисунке ниже представлена ​​простая схема устранения дребезга, которая часто используется.

Аппаратный коммутатор Debouncing

В схеме используются два перекрестно связанных логических элемента NAND, которые образуют защелку S-R, переключатель SPDT (однополюсный, двусторонний), два подтягивающих резистора. Резистор генерирует логическую «единицу» для ворот, Switch замыкает один из входов на землю.

Если переключатель находится в положении, показанном на рисунке, выход верхнего затвора равен «1» независимо от входа другого затвора и того, который создается нижним подтягивающим резистором, который переводит нижний затвор И-НЕ в ноль, что, в свою очередь, мчится обратно к другим воротам. Если переключатель перемещается между контактами и приостанавливается на некоторое время ни в одной из областей между клеммами, защелка сохраняет свое состояние, потому что «0» от нижнего логического элемента И-НЕ возвращается. Переключатель может перемещаться между контактами, но выход защелки гарантирует, что он никогда не отскочит назад, и, таким образом, переключатель не будет дергаться.

2. Ослабление R-C

Цепь S-R является распространенной, но из-за ее громоздкости она редко используется. Кроме того, переключатели SPDT дороже, чем переключатели SPST (Single Pole Single Throw). Другой метод устранения дребезга — использование цепи RC. Основная идея такой схемы заключается в использовании конденсатора для фильтрации быстрых изменений сигнала переключения.

RC Switch Debouncing

Базовая RC-цепь, используемая для устранения дребезга, показана выше. В схеме используются два резистора, конденсатор, шестигранный инвертор триггера Шмидта (например: 7414), переключатель SPST.

• Если переключатель разомкнут, напряжение на конденсаторе, которое изначально равно нулю, теперь заряжается до Vcc через R1 и R2. Напряжение на Vin высокое, следовательно, выход инвертирующего триггера Шмитта низкий (логический 0)
• Если переключатель замкнут, конденсатор разряжается до нуля, следовательно, напряжение на Vin равно «0», а на выходе инвертирующего триггера Шмидта высокий уровень (логическая 1).

Во время подпрыгивания конденсатор прекращает подачу напряжения на Vin, когда оно достигает Vcc или Gnd.

У каждого возникнет вопрос, почему не используется стандартный инвертор ??

Мы не можем использовать здесь стандартный инверторный вентиль. TTL определяет нулевой вход, когда приложенное напряжение находится в диапазоне от 0 до 0,8. В некоторых ситуациях выход становится непредсказуемым, поэтому мы используем шестнадцатеричный инвертор с триггером Скмитта. Выход остается стабильным, даже если входы изменяются или колеблются, а также предотвращает переключение выхода из-за его свойства гистерезиса.

• Чтобы увеличить скорость цепи, мы можем подключить диод к R2, тем самым уменьшив время зарядки конденсатора, поскольку он заряжается только через R1, когда переключатель выключен.

RC Switch Debouncer с диодом RC Switch Debouncer с рабочим диодом

3. Отключение программного обеспечения

Устранение дребезга программного обеспечения — еще один метод избавления от дребезга в цепи. Основной принцип состоит в том, чтобы отобрать сигналы переключателя и отфильтровать сбои, если таковые имеются. Есть два метода устранения неполадок программного обеспечения.

• Использование счетчиков
• Использование регистров сдвига

Показан алгоритм устранения неполадок программного обеспечения.

Метод счетчика

1. Первоначально установить значение счетчика на ноль
2. Использование таймера для установки события выборки с периодом (скажем, 1 мс)
3. На примере события:
4. Если сигнал переключения высокий , то
5. Установить количество = 0
6. Установить внутреннее состояние переключателя разблокировано
7. еще
8. Увеличение числа до 10 макс.
9. конец, если
10. если count = 10 , то
11. Установить состояние внутреннего переключателя на нажатие
12. конец, если
    

Метод регистра сдвига

Аналогично методу счетчика.Единственная разница в том, что он использует регистр сдвига. Алгоритм предполагает беззнаковое 8-битное значение регистра, обычно встречающееся в микроконтроллерах

.

1. Первоначально установить переменную регистра сдвига на xFF
2. Использование таймера для установки события выборки с периодом (скажем, 1 мс)
3. На примере события:
4. Сдвинуть переменную в сторону MSB
5. Установить младший бит на текущее значение переключения
6. если значение регистра сдвига = 0 , то
7. Установить состояние внутреннего переключателя на нажатие
8. еще
9. Установить состояние внутреннего переключателя на разблокировку
10. конец, если

4. Микросхема подавления колебаний переключателя Устранение неполадок коммутатора

также может быть выполнено некоторыми специализированными микросхемами. Их всего несколько, и они используются редко.

• МАКС6816, МАКС 6817, МАКС 6818
• MC 14490
• LogiSwitch LS118
Коммутатор

Debouncing с использованием IC MAX6816 Switch Debouncing с использованием LS118

Удалите контакты, которые жестко отскакивали от маркетинговых писем

Чтобы управлять устаревшими и незанятыми контактами, создайте список контактов, которые сильно отказались от ваших прошлых маркетинговых писем.Любые контакты, которые не были возвращены в вашу учетную запись, не будут включены в список окончательно возвращенных.

Вы можете просмотреть список, чтобы убедиться, что вы удаляете правильные контакты, а затем навсегда удалить эти контакты из своей учетной записи.

Кроме того, вы можете сохранить эти контакты в своей учетной записи для целей отчетности. Узнайте больше о том, как поддерживать свои списки контактов в актуальном состоянии.

Создать статический список возвращенных контактов

Для создания статического списка возвращенных контактов:

• В своей учетной записи HubSpot перейдите по адресу Marketing > Электронная почта .
• В меню левой боковой панели щелкните раскрывающееся меню Инструменты возврата электронной почты :
  • Чтобы создать новый список контактов, которые были возвращены с ошибкой, выберите Создать список контактов с жестким возвратом .
  • Если у вас есть существующий список контактов, которые вы также хотите удалить, выберите Добавить жестко возвращенные контакты в существующий список . Чтобы создать статический список контактов, которые отказались от всех маркетинговых сообщений электронной почты, создайте новый статический список, в котором свойство контакта Отказ от подписки на все сообщения электронной почты равно True .

• В диалоговом окне настройте ваш список контактов, который был возвращен с ошибкой:
  
  • Имя списка: введите имя для вашего нового списка.
  • Причины жестких отказов: щелкните раскрывающееся меню , чтобы изменить типы отказов, включенные в этот список. По умолчанию выбраны все типы жесткого отскока.

• • Период времени: выберите временные рамки для отправленных маркетинговых писем, включенных в ваш список.Будут включены только те контакты, которые отказались от писем, отправленных в течение выбранного периода времени.
  • Щелкните Создать список . Обработка вашего списка может занять некоторое время.

• По завершении обработки списка установите флажок в строке заголовка, чтобы выбрать все контакты на первой странице списка. Щелкните Выбрать все [количество контактов] , чтобы выбрать все контакты в списке.

• Щелкните раскрывающееся меню Еще , затем выберите Удалить , чтобы удалить эти контакты.
• Введите количество удаляемых контактов и нажмите Удалить .

Создать активный список возвращенных контактов

Для создания активного списка возвращенных контактов:

• В своей учетной записи HubSpot перейдите к Контакты > Списки .
• В правом верхнем углу нажмите Создать список .

• В верхнем левом углу щелкните значок карандаша , отредактируйте и введите имя для списка.
• В левом верхнем углу щелкните раскрывающееся меню и выберите Активный список .
• На левой панели выберите критерии для возвращенных контактов:
  • Выберите Свойства контакта .
  • Найдите и выберите Причина жесткого отказа электронной почты .
  • Выберите , известный как , если вы хотите включить возвращенные контакты всех типов. Если вы хотите просмотреть только возвращенные контакты по определенной причине, выберите — это любая из и в раскрывающемся меню выберите причин, по которым вы хотите просмотреть.

Обратите внимание: , когда вы отменяете вызов контакта, который ранее был жестко восстановлен, у контакта по-прежнему будет значение свойства Причина жесткого возврата электронной почты . Если вы хотите гарантировать, что контакты в вашем активном списке не будут по ошибке удалены после того, как они были возвращены, вам следует вместо этого следовать приведенным выше инструкциям, чтобы создать статический список.

Узнайте больше об использовании списков и других критериев списков.

Электронное письмо Контакты

Предотвращение дребезга переключателя в узлах низкопрофильной клавиатуры

Пользовательские узлы низкопрофильной клавиатуры, используемые в OEM-приложениях, включают купольные переключатели мгновенного действия.Купольные переключатели — это тип переключателя в сборе с клавиатурой, предназначенный для очень длительного срока службы и многих лет безотказной эксплуатации, но предназначен для переключения на логическом уровне, а не для переключения питания.

Типы переключателей в сборе с клавиатурой

Все электромеханические переключатели, включая купольные переключатели, дискретные кнопочные переключатели и тумблеры, имеют некоторую степень дребезга контактов при замыкании и размыкании контактов для управления электрическим током. Когда контакты переключателя прилипают друг к другу, их импульс и эластичность действуют вместе, заставляя контакты переключателя отскакивать друг от друга один или несколько раз, прежде чем установится устойчивый контакт.Результатом является быстро пульсирующий электрический ток вместо чистого перехода от нуля к полному току. Этот эффект обычно не важен в цепях питания, но вызывает проблемы в логических цепях, которые реагируют достаточно быстро, чтобы неверно интерпретировать импульсы включения-выключения как поток данных.

В сборках пользовательского интерфейса переключатели мгновенного действия обычно имеют более низкий дребезг контактов, чем переключатели линейного действия, такие как простые кнопочные переключатели или поворотные переключатели. Однако всегда будет некоторая степень дребезга переключателя.В силовых цепях разработчики могут использовать конденсатор, подключенный к переключателю, чтобы минимизировать дребезг контактов, но конденсатор может ухудшить точки контакта переключателя. Использование конденсатора на контактах переключателя будет препятствовать отскоку переключателя, но определенно ухудшит его долговременную работу. Недорогие переключатели без защелки обычно имеют очень короткий срок службы, и отключение переключателя немного раньше не может быть проблемой для одноразовых или малоиспользуемых приложений. Однако приложения с высокой надежностью с нашими купольными переключателями могут длиться несколько миллионов рабочих циклов в зависимости от конкретного используемого купольного переключателя.

Схема отклонения переключателя в блоке клавиатуры

Купольные переключатели

Наши купольные переключатели имеют очень низкий дребезг переключателя включения и выключения — менее 2 мс, а обычно значительно меньше 1 мс. Рекомендуется использовать программную схему устранения дребезга или триггер Шмитта, такой как 74HC14, для буферизации переключателя для простых схем. Устранение неполадок программного обеспечения выполняется с помощью микроконтроллера. Когда микропроцессор обнаруживает изменение состояния переключателя (с высокого на низкий или с низкого на высокий), запускается цикл задержки на короткое время, примерно 3 мс, и снова проверяется состояние переключателя.Цикл задержки и определение повторяющегося состояния происходит в течение 5-10 циклов. Когда дискретизированное состояние переключателя остается неизменным в течение 4 или 5 циклов задержки подряд, состояние переключения является устойчивым и может использоваться для запуска действия, связанного с переключателем.

Устранение неполадок программного обеспечения легко выполнить, если в приложении есть микропроцессор, а циклы задержки срабатывания переключения не вносят достаточной задержки, которая заметна пользователю. Без микропроцессора в приложении используйте триггер Шмитта для устранения дребезга переключателя.

Заключение

Если вы разрабатываете пользовательский интерфейс пользовательской клавиатуры для своего приложения, всегда выбирайте, какой тип переключателя лучше всего подходит для вас. Здесь, в Epec, мы адаптируем наши технологии проектирования клавиатуры и сборки, чтобы обеспечить лучший дизайн и конструкцию для предполагаемого применения. Каждая основная технология имеет особенности и преимущества, которые мы сравниваем, чтобы помочь сделать лучший выбор для вашего приложения.

(PDF) Программный алгоритм устранения дребезга контактов с программируемым профилем автоповтора

IV.ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Новое инженерное программное решение для устранения дребезга контактов

предлагается с помощью специализированного конечного автомата

. Показана кроссплатформенная встраиваемая C \ C ++ реализация алгоритма

в сочетании с описанием поддержки структур данных

. Разработанное решение апробировано как

в составе устройства ввода для контроллера прецизионного электропривода

[41].

Усовершенствования предлагаемого алгоритма

могут быть выполнены в двух стратегических направлениях.Во-первых, создание

FPGA на основе HDL реализованного на аппаратном уровне

варианта предложенного выше алгоритма автоповтора.

Во-вторых, модификация существующей диаграммы перехода состояний

для создания режима нескольких поведений FSM

(однократное нажатие с подсчетом времени нажатия), что на практике

приводит к развилке внутри функции опроса.

СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

[1] Пол Баркан, «Исследование явления отскока контакта», IEEE

Transactions on Power Apparatus and Systems, vol.2. С. 231-240.

IEEE, 1967.

[2] B.McCarthy, G.G. Адамс, Н. Э. МакГруер и Д. Поттер, «Динамическая модель

, включая отскок контактов, микропереключателя с электростатическим приводом

», Журнал микроэлектромеханических систем

11.3 (2002): стр. 276-283. IEEE, 2002.

[3] J.W. Макбрайд, «Отскок электрического контакта в контактах

средней нагрузки», IEEE Transactions on Components, Hybrids, and

Manufacturing Technology, vol.12 (1), pp.82-90, IEEE, 1989.

[4] J.W. Макбрайд, «Экспериментальное исследование дребезга контактов в контактах средней мощности

», транзакции IEEE по компонентам, гибридам,

и производственным технологиям, том 14 (2), стр. 319-326. IEEE, 1991.

[5] Э. Хецманнседер и У. Ридер, «Влияние параметров bounce

на замыкающую эрозию материалов, контактирующих между серебром и оксидом металла

», IEEE Transactions on Components, Packaging, and

Технология производства: Часть A, 17 (1), стр.8-16, 1994.

[6] J.G. Ganssle, «Руководство по устранению ошибок», Руководство по устранению ударов,

Ganssle Group, Балтимор, Мэриленд, стр. 1-22. US, 2004.

[7] Р. Э. Стюарт, «Коммутационные устройства с контактными средствами, которые предотвращают дребезг контактов

», Патент США № 3 270 156. 30 августа 1966 г.

[8] А. «Автоматический выключатель с противоударным механизмом

», Патент США №4 263 492. 21 апреля 1981 г.

[9] R.Гольдштейн, «Управляемое вручную вращающееся устройство генерации импульсов

для подсчета импульсов и аналогичных приложений», Патент США №

4 379 245. 5 апреля 1983 г.

[10] К. Банфи, «Механизм защелки контактного рычага выключателя для

, устранение дребезга контактов », Патент США № 4 611 187. 9-е

сентября 1986 г.

[11] TS Дэвис, Х. Нури и Ф. В. Бриттон, «На пути к контролю отказов контактов

», IEEE Transactions on Components, Packaging,

and Manufacturing Technology: Part A, vol.19 (3), стр. 353-359.

[12] Х. Нури, Н. Ларсен и Т.С. Дэвис, «Имитация дребезга контактов

с использованием MATLAB», В материалах «Электрические контакты-1997» Сорок третьей конференции IEEE Holm по электрическим контактам

, стр.

, стр.284-288. IEEE, октябрь 1997 г.

[13] Б. Карс, Н. Ларсен, Х. Нури и Т. Дэвис, «Подход к уменьшению дребезга контакта

с использованием нечеткого управления», ISIE’99.

Труды Международного симпозиума IEEE по промышленной

Электроника (кат.№ 99TH8465), т. 3. С. 1025-1029.

[14] J.H. Кили, Х. Нури, Ф. Калвелаж и Т.С. Дэвис, «Разработка

специализированной интегральной схемы для уменьшения дребезга контакта

в трехфазных контакторах», В «Электрические контакты-2000».

Труды сорок шестой конференции IEEE Holm по электрическим контактам

(Кат. № 00CB37081), стр. 120–129. IEEE,

Сентябрь 2000 г.

[15] Y.Лю, Д. Чен, Л. Джи и Й. Гэн, «Динамические характеристики и анализ дребезга контактов

для контактора переменного тока с ШИМ-управляемой катушкой

», «Электрические контакты-2007» Труды 53-й конференции IEEE

Holm Conference on Электрические контакты, стр. 289-293. IEEE, 2007.

[16] R.M. Гудман-младший, «Вращающееся соединение с использованием контактного кольца для жидкости», патент США

№ 3 483 307. 9 декабря 1969 г.

[17] П. Сен и К. Дж.Ким, «Микропереключатель быстрой жидкометаллической капли

, использующий скольжение контактной линии, управляемое EWOD», Журнал

микроэлектромеханических систем, вып. 18 (1), pp. 174-185, 2008.

[18] С. Бен-Яаков, Г. Ивенский, «Пассивные демпферы без потерь для высокочастотных ШИМ-преобразователей

», Лаборатория силовой электроники

Департамент электротехники и компьютерная инженерия Бен-Гурион

University of the Negev, 1997.

[19] G.К. Локвуд, «Переключаемый бистабильный мультивибратор, не подверженный влиянию дребезга контактов

», Патент США № 3 324 306, 6 июня 1967 г.

[20] Дж. Сильва, «Устройство для оцифровки зашумленных сигналов длительности времени, которые

предотвращает неблагоприятные эффекты отскока контакта », Патент США

№ 3 725 680, 3 апреля 1973 г.

[21] ME Hilliard Jr, and DJ Provine, «Схема устранения дребезга переключателя», патент США

№ 4 159 497, 26 июня 1979 г.

[22] B.Зольтерманн, «Схема для формирования сигнала, создаваемого контактом

», Патент США № 4 773 051. 20 сентября 1988 г.

[23] Дж. Р. Бейнтер, «Устройство устранения переходных импульсов дребезга контактов»,

Патент США № 4 028 560. 7 июня 1977 г.

[24] Ф.А. Норрис, ди-джей Криле, «Схема устранения дребезга переключателя», Патент США

№ 4 523 104, 11 июня 1985 г.

[25] А. Кеджривал, «Схема и способ устранения дребезга», Патент США

№7 579 894. 25 августа 2009 г.

[26] R.V. Бернс, «Схема для устранения эффекта дребезга контактов», Патент США

№ 3 866 092. 11 февраля 1975 г.

[27] Р. Эйнсворт, «Схема устранения дребезга контактов с малой резервной мощностью

», Патент США № 3 825 772. 23 июля 1974 г.

[28] ТК Хоган, «Метод обхода и устройство для устранения неисправности механического переключающего элемента

в сети передачи данных»,

U.Патент S. № 4 594 724. 10 июня 1986 г.

[29] Сунхван Ро, «Элемент переключения защиты от дребезга, включающий схему защиты от дребезга

», заявка на патент США № 13/810 077, 2010 г.

[30] Роб Маколей, «Схема устранения дребезга», заявка на патент США

№ 11/779 205, 13 марта 2008 г.

[31] RE Марин, «Логика подавления дребезга для клавиатуры», Патент США

№ 3 886 543. 27 мая 1975 г.

[32] P.G. Ллойд, «Обработка сигналов для контактного датчика», У.S.

Патент № 4 916 339. 10 апреля 1990 г.

[33] Р. Д. Ершов, Д. С. Якосенко, С. И. Яценко, «Масштабируемый метод

VHDL-реализации структуры двоичного кодера

в FPGA», в 2017 IEEE International Young Scientists Forum

on Applied Physics and Engineering (YSF), pp. 74-79. IEEE, 2017.

[34] Р.Д. Ершов, «Масштабируемая методика реализации VHDL

структуры приоритетного кодера в ПЛИС», в 2018 г., 38-я Международная научная конференция IEEE

и

Нанотехнологии (ELNANO’2018). , стр.727-732. IEEE, апрель 2018 г.

[35] М.К. Хоуз, «Способ и устройство для устранения дребезга сигналов», патент США

№ 5 315 539. 24 мая 1994 г.

[36] G.C. Уолл, «Устранение сигнала датчика», Патент США № 957 174,

, 18 октября 2005 г.

[37] М. Равирала, О. Фатемие, Г. Кнезек и Ю. Баракат, «Программное обеспечение

для устранения неполадок и фильтрации шума. модули для прерываний », Патент США

№ 9 411 755, 9 августа 2016 г.

[38] W.Р. Фогт, «Устройство контроля переключателя с возможностью удаленной регулировки

, имеющее схему противодействия дребезгу для точного определения состояния

», Патент США № 4 853 685. 1 августа 1989 г.

[39] T.C. Вайл, Д.А. Кристи, «Модульное устройство устранения дребезга», Патент США

№ 8 102 285. 24 января 2012 г.

[40] Р. Д. Ершов, «Частотно-импульсный модулятор на основе ПЛИС с

Адаптивным обнаружением перехода через нуль для квази- Резонансные импульсные преобразователи

, Труды 38-й Международной научной конференции по электронике и нанотехнологиям

2018 IEEE

(ELNANO’2018), стр.