Автоматическая зачистка контактов кнопок в микроконтроллерном устройстве. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Радиолюбителю-конструктору

 Комментарии к статье

Как известно, у кнопок и других устройств с электрическими контактами наблюдается эффект их "дребезга" - неконтролируемое многократное замыкание и размыкание в первые 20...40 мс после приложения или снятия механического усилия. С точки зрения физики - это череда локальных пробоев тонкой пленки окисла, покрывающей соприкасающиеся поверхности контактов. Ситуация усугубляется, если контакты работают в сложных климатических условиях, например, в теплой влажной атмосфере, а также при наличии пыли и загрязнений.

Для уменьшения сопротивления замкнутых контактов, работающих при малых значениях коммутируемого тока, полезно периодически пропускать через них импульсы тока увеличенной амплитуды, в какой-то мере очищающие поверхность от окислов и продуктов износа. По такому принципу работает, например, микросхема МАХ13036 применяемая для сбора информации о состоянии различных контактных датчиков, установленных в автомобиле. В ее техническом описании [1] имеется специальный параметр "Wetting current", что в переводе с английского языка означает "ток смачивания".

Рис. 1

В устройствах на микроконтроллерах тоже можно организовать удаление пленки окисла импульсом тока, причем в процессе определения состояния контакта. На рис. 1 показана типовая схема подключения кнопки SB1 к линии РХХ порта микроконтроллера с нагрузочным резистором R1 и низкоомным резистором R2, ограничивающим амплитуду импульса "тока смачивания", генерируемого микроконтроллером Временная диаграмма напряжения на выводе микроконтроллера показана на рис. 2.

Рис. 2

Первоначально линия РХХ находится в режиме входа. Программа периодически проверяет ее состояние как только здесь будет обнаружен низкий уровень напряжения, делает антидребезговую" паузу длительностью 50 мс. Если уровень остался низким (т. е. кнопка SB1 действительно нажата), программа переводит линию PXX в режим выхода и на 20 мс устанавливает на ней высокий уровень, формируя импульс "тока смачивания". Затем программа возвращает линию РХХ в режим входа и работает дальше согласно заложенному в ней алгоритму. Конечно, положительный эффект очистки проявится только при следующем нажатии на кнопку.

Сопротивление резистора R2 подбирают экспериментально в зависимости от конструкции и материала контактов. Например, у микросхемы МАХ13036 амплитуда импульса "тока смачивания" может находиться в интервале 7,5...40 мА, его длительность - 10...35 мс, длительность перепадов - 1...6 мкс. Следовательно, при напряжении питания микроконтроллера Uпит= 5 В сопротивление резистора R2 должно быть 100...620 Ом.

Этот резистор полезен и на стадии макетирования даже без пропускания через него импульса тока. Он спасет микроконтроллер от повреждения, если ошибка в отлаживаемой программе переведет линию порта, которая должна быть входом, в режим выхода.

Рис. 3

На рис. 3 показана еще одна часто встречающаяся схема подключения кнопки. Здесь для экономии элементов использован нагрузочный резистор Rp, находящийся внутри микроконтроллера. Рабочий ток через замкнутые контакты при этом не превышает десятков-сотен микроампер.

Работа контактов на микротоках имеет свои особенности [2]. В частности, могут наблюдаться произвольные изменения сопротивления замкнутых контактов во времени, что объясняется ростом сульфидных и полимерных пленок окисла на деформированных микровыступах контактирующих поверхностей. Установка резистора R1 и пропускание "тока смачивания" в подобном случае настоятельно рекомендуется. Исключение - кнопки, у которых контакты выполнены из благородных металлов или покрыты ими. Они мало подвержены окислению и обычно хорошо работают при малом токе.

Рис. 4

В таблице приведен фрагмент программы на языке Wiring для микроконтроллерного модуля семейства "Arduino". Самодельный модуль, относящийся к этому семейству, был описан в [3]. К линии D2 модуля по схеме, показанной на рис. 4, подключена кнопка SB1. В данном случае она соединена не с общим проводом, а с плюсом питания. Так сделано, чтобы показать отсутствие принципиальных различий в алгоритме формирования импульса тока. Временные соотношения соответствуют рис. 2, лишь низкий и высокий уровни меняются местами.

Литература

1. МАХ13036 Automotive Contact Monitor and Level Shifter. - datasheets.maxim - ic.com/en/ds/M AX13036.pdf .
2. Левин А. Контакты электрических соединителей радиоэлектронной аппаратуры. - М.: Советское радио, 1972.
3. Рюмик С. Микроконтроллерный модуль "InterDuino". - Радио, 2010, № 10, с. 27-30.

Автор: С. Рюмик

Смотрите другие статьи раздела Радиолюбителю-конструктору.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива Стократное повышение проводимости фероэлектрических полупроводников 31.05.2025 Современная электроника постоянно требует новых материалов с улучшенными свойствами, способных обеспечить высокую производительность и энергоэффективность. Одной из перспективных областей являются ферроэлектрические полупроводники, но долгое время ученым не удавалось понять, как именно они сохраняют устойчивость своей структуры при изменении электрической поляризации. Недавнее исследование ученых из Мичиганского университета проливает свет на этот загадочный процесс и открывает путь к радикальному повышению проводимости таких материалов. До недавнего времени существовало множество вопросов о том, как вюрцитные сегнетоэлектрические нитриды могут сохранять противоположные электрические поляризации без разрушения своей кристаллической структуры. Как отметил соавтор работы Ми Цзетянь, ключевые механизмы, отвечающие за переключение поляризации и компенсацию заряда, оставались во многом непонятными. Это затрудняло развитие технологий на основе этих материалов. Используя современные методы электронной микроскопии и квантовые вычисления, команда исследователей смогла выявить, что на границе столкновения противоположных поляризаций происходит кратковременное нарушение структуры кристалла. В этом месте возникают оборванные атомные связи, которые, вопреки ожиданиям, не разрушают, а, наоборот, укрепляют материал и создают баланс зарядов, необходимый для стабильности. Особенность этого механизма в том, что возникшие разрывы атомных связей формируют особую "электрическую автомагистраль", по которой движение носителей заряда происходит с концентрацией, превышающей в 100 раз показатели традиционных транзисторов на основе нитрида галлия. Это кардинально меняет представления о проводимости в ферроэлектрических полупроводниках. Один из исследователей, Эммануил Киупакис, объяснил, что найденный процесс - это не случайность, а закономерный результат геометрии тетраэдров, из которых состоит материал. По его словам, данное явление носит универсальный характер и может быть применено ко всем тетраэдрическим сегнетоэлектрикам, что значительно расширяет возможности практического использования. Еще одной важной особенностью является управляемость этой "электрической дороги" - она может быть включена или выключена, перемещена внутри кристалла, а также иметь изменяемую проводимость, регулируемую внешним электрическим полем. Это открывает широкие возможности для точного контроля параметров электронных устройств. Вюрцитные сегнетоэлектрические нитриды благодаря таким свойствам обещают стать ключевыми материалами для развития энергоэффективных компьютеров, современных запоминающих устройств, радиочастотной и акустоэлектроники, а также для микроэлектромеханических систем, квантовой фотоники и высокоточных датчиков. Особый интерес вызывает их применение в полевых транзисторах, которые могут стать основой электроники нового поколения с улучшенной производительностью и частотными характеристиками. Открытие уникального механизма повышения проводимости и стабилизации ферроэлектрических полупроводников способно революционизировать целый ряд технологических направлений. Это не только фундаментальное достижение в понимании физических процессов, но и мощный импульс для создания более эффективных, надежных и универсальных электронных устройств будущего.

Другие интересные новости:

▪ Мобильный интернет популярнее голосовой связи

▪ Новый способ определения расстояний в космосе

▪ 8-ядерные процессоры на ARM big.LITTLE

▪ Выявление деменции за десять лет до диагноза

▪ Карбид-кремниевые MOSFET серии CoolSiC

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Детская научная лаборатория. Подборка статей

▪ статья Сбылись мечты идиота! Крылатое выражение

▪ статья Где самый чистый воздух? Подробный ответ

▪ статья Прессовщик изделий строительной керамики. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Воздействие на человека электромагнитных полей, создаваемых воздушными линиями напряжением выше 1000 В. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Фокус с нахождением карты. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026