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:

Определена масса света 09.09.2024

Вопрос о том, имеет ли свет массу, давно занимает умы ученых. Если бы оказалось, что фотон, частица света, действительно обладает ненулевой массой, это перевернуло бы наше понимание Вселенной и основополагающих законов физики. Недавнее исследование, проведенное командой ученых из Сычуаньского университета науки и техники, Китайской академии наук и Нанкинского университета, сделало значительный шаг в этом направлении, установив новый предел для возможной массы фотона. Исследование основывалось на анализе данных, собранных с помощью массива синхронизации пульсаров Паркса, а также на наблюдениях быстрых радиовсплесков - загадочных и мощных сигналов, исходящих из далеких галактик. Пульсары, являющиеся нейтронными звездами, испускающими регулярные пульсирующие лучи радиоволн, и радиовсплески, наблюдаемые в межгалактическом пространстве, предоставляют уникальные возможности для исследования природы света. Основное внимание в исследовании было уделено так называемой мере дисперсии - хар ...>>

Плазма способна изменять магнитные поля 09.09.2024

Взаимодействие плазмы с магнитными полями остается одной из ключевых загадок как в астрофизике, так и в разработке термоядерных реакторов. Плазма, состоящая из заряженных частиц, играет важную роль во многих космических и лабораторных процессах. От взаимодействия плазмы с магнитными полями зависит многое - от поведения звезд до перспектив создания устойчивой термоядерной энергии на Земле. Новое открытие ученых из Принстонской лаборатории физики плазмы в США обещает изменить наше понимание этих сложных процессов. Исследователи разработали инновационный метод, позволяющий с беспрецедентной точностью зафиксировать, как плазма взаимодействует с магнитными полями. С помощью протонной радиографии они смогли визуализировать эти взаимодействия, что ранее было недоступно. Процесс начинается с создания плазмы, которую получают, направляя мощный лазер на небольшой пластиковый диск. Одновременно создаются протоны - частицы, которые физики использовали в качестве диагностического инструмента. ...>>

Мужчины вредят природе больше женщин 08.09.2024

Вопрос о том, кто больше вредит окружающей среде - мужчины или женщины, оказался в центре внимания после публикации нового исследования шведских ученых. Результаты исследования показывают, что мужчины, по сравнению с женщинами, способствуют большему выбросу вредных веществ в атмосферу. Причем это связано не с профессиональной деятельностью или владением предприятиями, а с различиями в потребительском поведении. Исследование выявило, что мужчины тратят на 16% больше средств на товары и услуги, которые оказывают значительное негативное воздействие на окружающую среду. В первую очередь речь идет о продуктах, производство и использование которых сопровождается повышенным уровнем выбросов парниковых газов, способствующих глобальному потеплению. Хотя женщины расходуют сопоставимое количество денег, они выбирают товары и услуги, менее вредные для экологии. Наиболее заметная разница была обнаружена в расходах на автомобильное топливо. Мужчины значительно чаще покупают бензин и дизельное ...>>

Случайная новость из Архива Хранение информации в одном атоме 02.10.2018 Ученые из Университета Рэдбуда обнаружили новый механизм магнитного хранения информации в мельчайшей единице вещества: одном атоме. Несмотря на то, что доказательство принципа было продемонстрировано при очень низких температурах, этот механизм обещает функционировать и при комнатной температуре. Таким образом, можно будет хранить в тысячи раз больше информации, чем сейчас на жестких дисках. Когда вы выходите на уровень одного атома, магнитные атомы становятся нестабильными. "Постоянный магнит определяет наличие северного и южного полюса, которые остаются в одной ориентации", говорит профессор Александр Хачетурян. "Но когда вы доходите до одного атома, северный и южный полюса атома начинают меняться и не знают, в каком направлении указывать, потому что становятся чрезвычайно чувствительными к своему окружению. Если вы хотите, чтобы в магнитном атоме хранилась информация, он не должен метаться. В течение последних десяти лет ученые задавались вопросом: сколько атомов нужно, чтобы стабилизировать магнит, чтобы атом перестал колебаться, и как долго можно хранить в нем информацию, прежде чем атом снова закрутится? За последние два года ученые из Лозанны и IBM выяснили, как удержать атом от переворачивания, и показали, что один атом может выступать в роли памяти. Для этого им пришлось использовать очень низкие температуры - -233 градуса Цельсия. Это сильно ограничивает применение технологии". Ученые из Университета Рэдбуд предприняли другой подход. Выбирая специальный субстрат - полупроводниковый черный фосфор - они обнаружили новый способ хранения информации в отдельных атомах кобальта, что решает традиционные проблемы с нестабильностью. Используя сканирующий туннельный микроскоп, когда острый металлический щуп перемещается по поверхности на расстоянии всего нескольких атомов, они "увидели" одиночные атомы кобальта на поверхности черного фосфора. Им также удалось непосредственно показать, что отдельными атомами кобальта можно манипулировать, вводя их в одно из двух битовых состояний.

Другие интересные новости:

▪ Женский гормон защищает от гриппозных осложнений

▪ Самое маленькое запоминающее устройство

▪ Система накопления и перераспределения энергии для домашних электросетей

▪ Датчик движения TDK InvenSense

▪ Гибридная автомобильная технология с маховиком

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Опыты по химии. Подборка статей

▪ статья Видеосъемка с имитацией под кино. Искусство видео

▪ статья Какую доходность показал инвестиционный портфель, составленный цирковой обезьянкой? Подробный ответ

▪ статья Тандем. Личный транспорт

▪ статья Карта параллельного порта для ПК. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Цветы, меняющие свою окраску. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2024