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Oct 01, 2023

Guida definitiva al antirimbalzo in switch (parte 2)

As we discussed in Part 1 of this miniseries, when we operate a switch, it may

Come abbiamo discusso nella Parte 1 di questa miniserie, quando azioniamo un interruttore, potrebbe rimbalzare più volte prima di fermarsi nel suo nuovo stato (vedi anche le mie colonne Tipi di interruttore e Terminologia dell'interruttore). Ciò è dovuto al fatto che i contatti negli interruttori sono generalmente realizzati in metalli elastici. Quando si scontrano, il loro slancio e la loro elasticità possono farli rimbalzare una o più volte prima di stabilire un contatto stabile. A seconda della persona con cui stai parlando, questo potrebbe essere noto come "rimbalzo dello scambio", "rimbalzo del contatto" o "chiacchiericcio".

Il risultato è una corrente elettrica pulsata rapidamente invece di una transizione netta da zero a piena corrente quando l'interruttore è acceso e viceversa quando l'interruttore è spento. Il rimbalzo dell'interruttore non è un problema in alcune applicazioni come i circuiti di alimentazione (ad esempio, un interruttore della luce montato a parete), ma può causare problemi nei circuiti logici e nei sistemi basati su microcontrollore che rispondono abbastanza velocemente da interpretare erroneamente gli impulsi OnOff come un flusso di dati .

Rimbalzante Rimbalzante

Il rimbalzo degli interruttori si verifica su tutti gli interruttori che usiamo comunemente, come interruttori a levetta, interruttori a bilanciere e interruttori a pulsante (paradossalmente, gli unici interruttori che non sono interessati sono quelli che usiamo raramente, come gli interruttori di inclinazione al mercurio, ad esempio). Inoltre si verifica sia quando l'interruttore è chiuso che quando si riapre. Iniziamo con un interruttore a levetta SPST-NO (unipolare, a posizione singola, normalmente aperto) come illustrato di seguito.

Commuta il rimbalzo su un interruttore a levetta SPST-NO (Immagine per gentile concessione di Max Maxfield)

A volte, i rimbalzi vanno completamente tra +ve e 0V. Chiamiamo questi rimbalzi "puliti".

A volte il segnale non effettua la transizione completa, ma oscilla invece avanti e indietro tra il valore iniziale e una tensione intermedia. Sebbene questa non sia una terminologia ufficiale, chiameremo questi rimbalzi "sporchi". E a volte abbiamo una combinazione casuale di tipi di rimbalzo.

L'unica costante è il cambiamento, perché ogni interruttore si comporta in un modo unico. Ancora peggio, come notato nel mio articolo precedente, "lo stesso interruttore può variare le sue caratteristiche a seconda della temperatura, dell'umidità, dell'ora del giorno, della direzione del vento prevalente e del colore dei pantaloni da golf in poliestere a quadri".

Successivamente, consideriamo un interruttore a levetta SPDT (singolo polo, doppia corsa) come illustrato di seguito (mostreremo solo rimbalzi puliti per semplicità).

Cambia il rimbalzo su un interruttore a levetta SPDT (origine immagine: Max Maxfield)

Tieni presente che stiamo presupponendo che il nostro cambio appartenga alla categoria break-before-make (BBM), nota anche come "switch non cortocircuitato", che è la tipologia più comune. Come discusso nella mia rubrica sulla terminologia del cambio, ciò significa che il contatto mobile interrompe la connessione esistente con la presa corrente prima di stabilire una nuova connessione con l'altra corsa.

Nel caso del rimbalzo dell'interruttore, ciò significa che vediamo prima il rimbalzo su qualunque terminale si stia rompendo (apertura), seguito da un breve ritardo, seguito dal rimbalzo su qualunque terminale si stia chiudendo (chiusura).

Per quanto riguarda il circuito mostrato sopra, e assumendo che 0 logico = 0 V e 1 logico = + ve, ciò significa che i terminali NO e NC sono 10 e 01 quando l'interruttore è in uno stato stabile e (potenzialmente) 11 nello stato caso di rimbalzi "puliti" durante la transizione tra stati, ma mai 00. È significativo? Beh, potrebbe esserlo se decidessi di eseguire il rimbalzo nel software su un interruttore SPDT (il che, francamente, non è probabile perché utilizzerebbe due pin del microcontrollore per interruttore, ma viviamo in un mondo incerto e tutte le cose sono possibile).

Rumoroso Rumoroso

In un futuro non troppo lontano, discuteremo diverse tecniche per affrontare il rimbalzo degli switch. Una cosa che dobbiamo tenere a mente è il potenziale di rumore, che può avere origine da una varietà di fonti, tra cui diafonia (da altri cavi nel sistema), EMI (interferenze elettromagnetiche) dalle correnti nei cavi, RFI (interferenze in radiofrequenza) da sistemi radio che irradiano segnali, ESD (scarichi elettrostatici) dovuti, ad esempio, a qualcuno che tocca il sistema (vedi anche Avventure in ESD) e cause naturali come interferenze elettrostatiche e fulmini.