Блог

Oct 01, 2023

Полное руководство по переключению Debounce (Часть 2)

Как мы обсуждали в первой части этого мини-сериала, когда мы используем переключатель, он может

Как мы обсуждали в первой части этой мини-серии, когда мы используем переключатель, он может несколько раз подпрыгнуть, прежде чем остановиться в новом состоянии (см. также мои колонки «Типы переключателей» и «Терминология переключателей»). Это вызвано тем, что контакты в выключателях обычно изготавливаются из упругих металлов. Когда они ударяются друг о друга, их импульс и эластичность могут заставить их отскочить один или несколько раз, прежде чем они вступят в устойчивый контакт. В зависимости от того, с кем вы разговариваете, это может называться «дребезжанием переключателя», «дребезгом контакта» или «дребезгом».

В результате получается быстро пульсирующий электрический ток вместо чистого перехода от нуля к полному току при включении переключателя и наоборот, когда переключатель выключен. Дребезг переключателя не является проблемой в некоторых приложениях, таких как силовые цепи (например, настенный выключатель света), но он может вызвать проблемы в логических схемах и системах на базе микроконтроллеров, которые реагируют достаточно быстро, чтобы ошибочно интерпретировать импульсы включения-выключения как поток данных. .

Надувной Надувной

Дребезг переключателей происходит на всех переключателях, которые мы обычно используем, таких как тумблеры, кулисные переключатели и кнопочные переключатели (парадоксально, но единственные переключатели, которые не затрагиваются, - это те, которые мы редко используем, например, ртутные переключатели наклона). Это также происходит как при замыкании переключателя, так и при его повторном размыкании. Начнем с тумблера SPST-NO (однополюсный, однонаправленный, нормально разомкнутый), как показано ниже.

Отскок переключателя на тумблере SPST-NO (Источник изображения: Макс Максфилд)

Иногда отскоки происходят в диапазоне от +ve до 0В. Назовем это «чистыми» отскоками.

Иногда сигнал не меняется полностью, а вместо этого колеблется взад и вперед между начальным значением и некоторым промежуточным напряжением. Хотя это и не официальная терминология, давайте будем называть эти «грязные» отскоки. А иногда мы имеем случайную смесь типов отказов.

Единственная константа — это изменения, потому что каждый переключатель ведет себя по-своему. Хуже того, как отмечалось в моей предыдущей колонке, «один и тот же переключатель может изменять свои характеристики в зависимости от температуры, влажности, времени суток, направления преобладающего ветра и цвета ваших клетчатых брюк для гольфа из полиэстера».

Далее давайте рассмотрим тумблер SPDT (однополюсный, двойной ход), как показано ниже (для простоты мы покажем только чистые отскоки).

Отскок переключателя на переключателе SPDT (Источник изображения: Макс Максфилд)

Обратите внимание, что мы предполагаем, что наш переключатель относится к категории «разрыв перед замыканием» (BBM), также известной как «выключатель без короткого замыкания», который является наиболее распространенным вариантом. Как обсуждалось в моей колонке «Терминология переключателей», это означает, что подвижный контакт разрывает существующее соединение с текущим броском, прежде чем установить новое соединение с другим броском.

В случае дребезга переключателя это означает, что мы сначала видим дребезг на любой клемме, которая размыкается (размыкается), за которой следует короткая задержка, а затем дребезжание на той клемме, которая замыкается (замыкается).

Что касается схемы, показанной выше, и если предположить, что логический 0 = 0 В и логическая 1 = +ve, это означает, что клеммы NO и NC имеют значения 10 и 01, когда переключатель находится в стабильном состоянии, и (потенциально) 11 в случай «чистых» отскоков при переходе между состояниями, но никогда 00. Это важно? Ну, это может быть так, если вы решите выполнить программное устранение дребезга на переключателе SPDT (что, честно говоря, маловероятно, потому что для каждого переключателя будут использоваться два контакта вашего микроконтроллера, но мы живем в неопределенном мире, и все вещи возможный).

Шумный Шумный

В не столь отдаленном будущем мы собираемся обсудить различные методы решения проблемы дребезга переключателей. Нам нужно иметь в виду одну вещь: потенциальный шум, который может возникать из различных источников, включая перекрестные помехи (от других кабелей в системе), EMI (электромагнитные помехи) от токов в кабелях, RFI (радиочастотные помехи). от радиосистем, излучающих сигналы, электростатический разряд (электростатический разряд), например, от прикосновения к системе (см. также «Приключения в электростатическом разряде»), а также естественные причины, такие как электростатические помехи и молния.