Contact “Bounce”

Quando uma chave é acionada e os contatos se tocam sob a força da atuação, eles devem estabelecer a continuidade em um único momento nítido.

Infelizmente, porém, os interruptores não atingem exatamente esse objetivo. Devido à massa do contato móvel e qualquer elasticidade inerente ao mecanismo e / ou materiais de contato, os contatos “saltarão” após o fechamento por um período de milissegundos antes de chegar a um repouso total e fornecer contato ininterrupto.

Em muitas aplicações, o salto do interruptor não tem conseqüências:pouco importa se um interruptor que controla uma lâmpada incandescente “salta” por alguns ciclos toda vez que é acionado. Uma vez que o tempo de aquecimento da lâmpada excede em muito o período de ressalto, não resultará em irregularidades na operação da lâmpada.

No entanto, se a chave for usada para enviar um sinal para um amplificador eletrônico ou algum outro circuito com um tempo de resposta rápido, o salto de contato pode produzir efeitos muito perceptíveis e indesejados:







Uma olhada mais de perto na tela do osciloscópio revela um conjunto bastante feio de marcas e interrupções quando a chave é acionada uma única vez:







Se, por exemplo, esta chave é usada para fornecer um sinal de "relógio" para um circuito de contador digital, de modo que cada atuação da chave de botão deve incrementar o contador em um valor de 1, o que acontecerá em vez disso é o contador incremente em várias contagens cada vez que a chave for acionada.

Como as chaves mecânicas costumam fazer interface com circuitos eletrônicos digitais em sistemas modernos, o salto do contato da chave é uma consideração frequente de projeto. De alguma forma, a "vibração" produzida por contatos oscilantes deve ser eliminada para que o circuito receptor veja uma transição liga / desliga limpa e nítida:

Eliminando contatos do switch

A troca de contatos pode ser debunciada de várias maneiras diferentes. O meio mais direto é abordar o problema em sua origem:o próprio switch. Aqui estão algumas sugestões para projetar mecanismos de interruptor para salto mínimo:

• Reduza a energia cinética do contato móvel. Isso reduzirá a força do impacto conforme ela repousa no contato estacionário, minimizando assim o salto.
• Use “molas amortecedoras” no (s) contato (s) estacionário (s) para que possam recuar e absorver suavemente a força do impacto do contato móvel.
• Projete o interruptor para "limpar" ou "deslizar" em vez de impacto direto. Os designs de interruptores “faca” usam contatos deslizantes.
• Amortece o movimento do mecanismo da chave usando um mecanismo de "amortecimento" a ar ou óleo.
• Use conjuntos de contatos em paralelo uns com os outros, cada um ligeiramente diferente em massa ou lacuna de contato, de modo que quando um estiver se recuperando do contato estacionário, pelo menos um dos outros ainda esteja em contato firme.
• “Molhe” os contatos com mercúrio líquido em um ambiente vedado. Depois que o contato inicial é feito, a tensão superficial do mercúrio manterá a continuidade do circuito, embora o contato móvel possa ricochetear no contato estacionário várias vezes.

Cada uma dessas sugestões sacrifica algum aspecto do desempenho do switch para salto limitado e, portanto, é impraticável projetar todos interruptores com salto de contato limitado em mente.

Alterações feitas para reduzir a energia cinética do contato podem resultar em uma pequena lacuna de contato aberto ou um contato de movimento lento, o que limita a quantidade de tensão que a chave pode suportar e a quantidade de corrente que pode interromper.

Os contatos deslizantes, embora não saltem, ainda produzem “ruído” (corrente irregular causada por resistência de contato irregular ao se mover) e sofrem mais desgaste mecânico do que os contatos normais.

Contatos múltiplos e paralelos oferecem menos salto, mas apenas com maior complexidade e custo de switch. Usar mercúrio para “molhar” os contatos é um meio muito eficaz de mitigação de ressalto, mas infelizmente é limitado a contatos de comutação de baixa ampacidade.

Além disso, os contatos umedecidos com mercúrio geralmente são limitados na posição de montagem, pois a gravidade pode fazer com que os contatos “liguem” acidentalmente se orientados de maneira incorreta.

Se redesenhar o mecanismo da chave não for uma opção, os contatos da chave mecânica podem ser eliminados externamente, usando outros componentes do circuito para condicionar o sinal.

Um circuito de filtro passa-baixa conectado à saída da chave, por exemplo, reduzirá as flutuações de tensão / corrente geradas pelo salto de contato:







Os contatos da chave podem ser depurados eletronicamente, usando circuitos de transistor histérico (circuitos que "travam" em um estado alto ou baixo) com atrasos de tempo embutidos (chamados de circuitos "one-shot") ou duas entradas controladas por um duplo interruptor de lançamento.

Esses circuitos histéricos, chamados de multivibradores , são discutidos em detalhes em um capítulo posterior.



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