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Oct 01, 2023

Guia Definitivo para Switch Debounce (Parte 2)

Conforme discutimos na Parte 1 desta minissérie, quando operamos um interruptor, pode

Como discutimos na Parte 1 desta minissérie, quando operamos um switch, ele pode quicar várias vezes antes de parar em seu novo estado (consulte também minhas colunas Tipos de switch e Terminologia do switch). Isso é causado pelo fato de que os contatos nos interruptores geralmente são feitos de metais elásticos. Quando eles se chocam, seu impulso e elasticidade podem fazer com que eles se separem uma ou mais vezes antes de fazer contato estável. Dependendo de com quem você está falando, isso pode ser conhecido como "switch bounce", "contact bounce" ou "chatter".

O resultado é uma corrente elétrica pulsada rapidamente em vez de uma transição limpa de zero para corrente total quando o interruptor é ligado e vice-versa quando o interruptor é desligado. O salto do interruptor não é um problema em algumas aplicações, como circuitos de energia (por exemplo, um interruptor de luz montado na parede), mas pode causar problemas em circuitos lógicos e sistemas baseados em microcontroladores que respondem rápido o suficiente para interpretar erroneamente os pulsos OnOff como um fluxo de dados .

saltitante saltitante

O ressalto do interruptor ocorre em todos os interruptores que usamos comumente, como interruptores basculantes, interruptores basculantes e interruptores de botão (paradoxalmente, os únicos interruptores que não são afetados são aqueles que raramente usamos, como interruptores de inclinação de mercúrio, por exemplo). Também ocorre tanto quando a chave é fechada quanto quando ela é aberta novamente. Vamos começar com uma chave seletora SPST-NO (pólo único, curso único, normalmente aberto), conforme ilustrado abaixo.

Mude o salto em uma chave seletora SPST-NO (Fonte da imagem: Max Maxfield)

Às vezes, os saltos vão até +ve e 0V. Vamos chamar esses saltos "limpos".

Às vezes, o sinal não faz a transição completa, mas oscila entre o valor inicial e alguma tensão intermediária. Embora esta não seja a terminologia oficial, vamos chamar esses saltos "sujos". E às vezes temos uma mistura aleatória de tipos de rejeição.

A única constante é a mudança, porque cada switch se comporta de maneira única. Pior ainda, conforme observado em minha coluna anterior, "o mesmo interruptor pode variar suas características dependendo da temperatura, umidade, hora do dia, direção do vento predominante e da cor de suas calças xadrez de poliéster".

Em seguida, vamos considerar uma chave seletora SPDT (pólo único, acionamento duplo), conforme ilustrado abaixo (mostraremos apenas saltos limpos para simplificar).

Mude o salto em uma chave seletora SPDT (Fonte da imagem: Max Maxfield)

Observe que estamos assumindo que nossa chave é da categoria break-before-make (BBM), também conhecida como "chave sem curto-circuito", que é o tipo mais comum. Conforme discutido em minha coluna Terminologia do interruptor, isso significa que o contato em movimento interrompe a conexão existente com o lance atual antes de fazer uma nova conexão com o outro lance.

No caso do switch bounce, isso significa que primeiro vemos o bounce em qualquer terminal que esteja quebrando (abrindo), seguido por um pequeno atraso, seguido por saltando em qualquer terminal que esteja fazendo (fechando).

Com relação ao circuito mostrado acima, e assumindo que lógica 0 = 0V e lógica 1 = +ve, isso significa que os terminais NO e NC são 10 e 01 quando a chave está em um estado estável e (potencialmente) 11 no estado caso de saltos "limpos" quando está em transição entre os estados, mas nunca 00. Isso é significativo? Bem, pode ser se você decidir executar o debounce no software em um switch SPDT (o que não é provável, francamente, porque usaria dois dos pinos do seu microcontrolador por switch, mas vivemos em um mundo incerto e todas as coisas são possível).

barulhento barulhento

Em um futuro não tão distante, vamos discutir diferentes técnicas para abordar o ressalto do switch. Uma coisa que precisamos ter em mente é o potencial de ruído, que pode se originar de várias fontes, incluindo diafonia (de outros cabos no sistema), EMI (interferência eletromagnética) de correntes em cabos, RFI (interferência de radiofrequência) de sistemas de rádio que estão irradiando sinais, ESD (descarga eletrostática) de, por exemplo, alguém tocando o sistema (consulte também Adventures in ESD) e causas naturais, como interferência eletrostática e raios.