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:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Случайная новость из Архива Частные компании для полетов на Луну 01.06.2019 NASA выбрало три частные компании, которые займутся полетами к Луне и доставкой оборудования на поверхность в рамках проекта CLPS (Commercial Lunar Payload Services). Доставка грузов на Луну на коммерческой основе является частью лунной программы Artemis, сообщается на сайте аэрокосмического агентства. Для первой фазы проекта CLPS были отобраны девять компаний разного масштаба, от стартапов, участвовавших в конкурсе Google Lunar XPRIZE, до крупных аэрокосмических корпораций. Задача CLPS - способствовать развитию лунных посадочных аппаратов и коммерческих сервисов по лунной доставке. Из числа изначальных претендентов на контракты NASA должно было выбрать компании, которые выполнят полный цикл доставки грузов на Луну: от запуска до посадки. Теперь агентство определилось с компаниями, которые получат контракты, а также назвало предполагаемые сроки. Astrobotic Technology (компания получила 79,5 миллионов долларов) доставит груз к Озеру Смерти до июля 2021 года, к этому же сроку Intuitive Machines (77 миллионов долларов) посадит аппарат в Океане Бурь, а посадочный аппарат компании Orbit Beyond (97 миллионов долларов) прилунится в Море Дождей до сентября 2020 года. В феврале NASA публиковало предварительный список возможных лунных экспериментов, а до конца лета 2019 года агентство Глава NASA Джеймс Брайденстайн отметил, что научные инструменты появятся на поверхности Луны уже в следующем году и это поможет в течение пяти лет снова отправить на Луну людей, причем на этот раз планируется, что одним из астронавтов будет женщина. До конца этого лета агентство решит, как распределить оборудование между компаниями, которые доставят его на Луну. В пресс-релизе NASA отдельно уточняется, что изначальные девять компаний, участвовавшие в первом этапе CLPS, смогут также поучаствовать в разработке научных приборов и инструментов, которые отправятся на Луну.

Другие интересные новости:

▪ Магнитный диод

▪ Полихроматические светодиоды для экранов

▪ Обнаружен белок, предотвращающий преждевременные роды

▪ Квантовые эффекты для быстрой зарядки аккумуляторов

▪ Космический танкер

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Личный транспорт: наземный, водный, воздушный. Подборка статей

▪ статья Четыре ножки на пять предметов. Советы домашнему мастеру

▪ статья Какой футбольный клуб назван в честь двух химических веществ, одно из которых - яд? Подробный ответ

▪ статья Шпинат огородный. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Занимательные эксперименты: знакомимся с диодом. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Стакан - водолазный колокол. Физический эксперимент

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025