マイクロコントローラーデバイスのボタン接点の自動クリーニング。スキーム、説明

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マイクロコントローラーデバイスのボタン接点の自動クリーニング。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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ご存知のとおり、電気接点を備えたボタンやその他のデバイスには「バウンス」の影響があります。これは、機械的な力が加わったり除去された後、最初の 20 ～ 40 ミリ秒の間に制御されずに複数回開閉したりすることです。物理学の観点から見ると、これは接触面を覆う薄い酸化膜の一連の局所的な破壊です。接点が困難な気候条件、たとえば暖かく湿った雰囲気や塵や汚染物質の存在下で動作すると、状況はさらに悪化します。

低いスイッチ電流値で動作する閉接点の抵抗を減らすには、振幅を増加させた電流パルスを定期的に通過させ、表面の酸化物や摩耗生成物をある程度除去することが役立ちます。たとえば、自動車に取り付けられたさまざまな接触センサーのステータスに関する情報を収集するために使用される MAX13036 チップは、この原理に従って動作します。その技術説明 [1] には、英語で「ぬれ電流」を意味する特別なパラメータ「Wetting current」があります。

マイクロコントローラデバイスのボタン接点の自動ストリッピング
図。 1

さらに、マイクロコントローラーをベースにしたデバイスでは、接点の状態を判断するプロセスで、電流パルスによる酸化膜の除去を組織化することも可能です。図上。図 1 は、負荷抵抗 R1 と低抵抗抵抗 R1 を備えたマイクロコントローラポートの IAC ラインに SB2 ボタンを接続する典型的な図を示しています。これらは、マイクロコントローラによって生成される「湿潤電流」パルスの振幅を制限します。 2.

マイクロコントローラデバイスのボタン接点の自動ストリッピング
図。 2

最初、IAC ラインは入力モードにあります。プログラムは、ここで低電圧レベルが検出されるとすぐにステータスを定期的にチェックし、50 ミリ秒のアンチバウンス一時停止を行います。レベルが低いままの場合 (つまり、SB1 ボタンが実際に押されている場合)、プログラムは PXX ラインを切り替えます。出力モードに設定し、ハイレベルに設定すると、「湿潤電流」パルスが形成されます。その後、プログラムは IAC ラインを入力モードに戻し、組み込まれたアルゴリズムに従ってさらに動作します。もちろん、プラスの洗浄効果はあります。次にボタンを押したときのみ表示されます。

抵抗器 R2 の抵抗値は、接点の設計と材質に応じて実験的に選択されます。たとえば、MAX13036超小型回路の場合、「湿潤電流」パルスの振幅は7,5 ... 40 mAの範囲で、その持続時間は10 ... 35 ms、滴下持続時間は1 ... 6μs。したがって、マイクロコントローラーの電源電圧 Upit = 5 V の場合、抵抗 R2 の抵抗は 100 ... 620 オームでなければなりません。

この抵抗器は、電流パルスを流さなくても、プロトタイピング段階でも役立ちます。デバッグ中のプログラムのバグにより、入力であるべきポートラインが出力モードになった場合に、マイクロコントローラーが損傷するのを防ぎます。

マイクロコントローラデバイスのボタン接点の自動ストリッピング
図。 3

図上。図３は、別の一般的なボタン接続図を示す。ここでは、素子を節約するために、マイクロコントローラー内部にある負荷抵抗器 Rp が使用されます。閉じた接点を流れる動作電流は、数十または数百マイクロアンペアを超えることはありません。

微小電流による接点の動作には独自の特徴があります[2]。特に、閉接点の抵抗の経時的変化が観察されることがあり、これは接触面の変形した微小突起上の硫化物および高分子酸化物膜の成長によって説明されます。このような場合には、抵抗器 R1 を取り付けて「ウェット電流」を流すことを強くお勧めします。接点が貴金属で作られているか、貴金属でコーティングされているボタンは例外です。これらは酸化されにくく、通常は低電流でも良好に動作します。

マイクロコントローラデバイスのボタン接点の自動ストリッピング
図。 4

マイクロコントローラデバイスのボタン接点の自動ストリッピング

この表は、「Arduino」ファミリーのマイクロコントローラーモジュールの配線言語のプログラムフラグメントを示しています。このファミリーに属する自作モジュールは [3] で説明されています。図の回路に従ってモジュールのD2ラインに接続します。 4、SB1ボタンが接続されます。この場合、共通線ではなく電源プラスに接続されます。これは、現在のパルス生成アルゴリズムに基本的な違いがないことを示すために行われます。時間関係は図に対応します。２では、ローレベルとハイレベルのみが反転される。

文学

MAX13036 車載用接点モニタおよびレベルシフタ。 - datasheets.maxim - ic.com/en/ds/M AX13036.pdf 。
Levin A. 無線電子機器の電気コネクタの接点。 - M.: ソビエトのラジオ、1972 年。
Ryumik S. マイクロコントローラーモジュール「InterDuino」。 - ラジオ、2010 年、第 10 号、p. 27-30。

著者: S.リュミク

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