Contacter « Bounce »

Lorsqu'un interrupteur est actionné et que les contacts se touchent sous la force de l'actionnement, ils sont censés établir la continuité en un seul instant précis.

Malheureusement, les commutateurs n'atteignent pas exactement cet objectif. En raison de la masse du contact mobile et de toute élasticité inhérente au mécanisme et/ou aux matériaux de contact, les contacts "rebondiront" lors de la fermeture pendant une période de quelques millisecondes avant de s'arrêter complètement et de fournir un contact ininterrompu.

Dans de nombreuses applications, le rebond de l'interrupteur est sans conséquence :peu importe qu'un interrupteur commandant une lampe à incandescence « rebondisse » pendant quelques cycles à chaque fois qu'il est actionné. Étant donné que le temps de préchauffage de la lampe dépasse largement la période de rebond, il n'en résultera aucune irrégularité dans le fonctionnement de la lampe.

Cependant, si le commutateur est utilisé pour envoyer un signal à un amplificateur électronique ou à un autre circuit avec un temps de réponse rapide, le rebond de contact peut produire des effets très visibles et indésirables :

Un examen plus attentif de l'écran de l'oscilloscope révèle un ensemble assez laid de fermetures et de coupures lorsque l'interrupteur est actionné une seule fois :

Si, par exemple, cet interrupteur est utilisé pour fournir un signal « horloge » à un circuit de compteur numérique, de sorte que chaque actionnement de l'interrupteur à bouton-poussoir est censé incrémenter le compteur d'une valeur de 1, ce qui se passera à la place, c'est que le compteur incrémenter de plusieurs fois chaque fois que l'interrupteur est actionné.

Étant donné que les commutateurs mécaniques s'interfacent souvent avec les circuits électroniques numériques dans les systèmes modernes, le rebond des contacts des commutateurs est une considération de conception fréquente. D'une manière ou d'une autre, le « bavardage » produit par les contacts rebondissants doit être éliminé afin que le circuit de réception voit une transition nette et nette :

Anti-rebond des contacts du commutateur

Les contacts du commutateur peuvent être anti-rebonds plusieurs manières différentes. Le moyen le plus direct est de s'attaquer au problème à sa source :le commutateur lui-même. Voici quelques suggestions pour concevoir des mécanismes de commutation pour un rebond minimum :

• Réduire l'énergie cinétique du contact mobile. Cela réduira la force de l'impact lorsqu'il s'appuiera sur le contact fixe, minimisant ainsi le rebond.
• Utilisez des « ressorts tampons » sur le(s) contact(s) fixe(s) afin qu'ils soient libres de reculer et d'absorber doucement la force de l'impact du contact mobile.
• Concevez le commutateur pour un contact « essuyant » ou « glissant » plutôt que pour un impact direct. Les conceptions d'interrupteurs à « couteau » utilisent des contacts coulissants.
• Amortissez le mouvement du mécanisme de commutation à l'aide d'un mécanisme « amortisseur » à air ou à huile.
• Utilisez des ensembles de contacts parallèles les uns aux autres, chacun légèrement différent en termes de masse ou d'écart de contact, de sorte que lorsque l'un rebondit sur le contact fixe, au moins l'un des autres soit toujours en contact ferme.
• « Mouillez » les contacts avec du mercure liquide dans un environnement scellé. Une fois le contact initial établi, la tension superficielle du mercure maintiendra la continuité du circuit même si le contact mobile peut rebondir plusieurs fois sur le contact fixe.

Chacune de ces suggestions sacrifie certains aspects des performances du commutateur pour un rebond limité, et il est donc peu pratique de concevoir tout commutateurs avec un rebond de contact limité à l'esprit.

Les modifications apportées pour réduire l'énergie cinétique du contact peuvent entraîner un petit écart de contact ouvert ou un contact lent, ce qui limite la quantité de tension que le commutateur peut gérer et la quantité de courant qu'il peut interrompre.

Les contacts coulissants, bien qu'ils ne rebondissent pas, produisent toujours du « bruit » (courant irrégulier causé par une résistance de contact irrégulière lors du déplacement) et souffrent d'une usure mécanique plus importante que les contacts normaux.

Les contacts multiples et parallèles donnent moins de rebond, mais seulement à une plus grande complexité et coût de commutation. L'utilisation de mercure pour « mouiller » les contacts est un moyen très efficace d'atténuer le rebond, mais il est malheureusement limité aux contacts de commutation à faible intensité.

De plus, les contacts mouillés au mercure sont généralement limités en position de montage, car la gravité peut provoquer un « pont » accidentel des contacts s'ils sont orientés dans le mauvais sens.

Si la refonte du mécanisme de commutation n'est pas une option, les contacts de commutation mécaniques peuvent être anti-rebond à l'extérieur, en utilisant d'autres composants de circuit pour conditionner le signal.

Un circuit de filtre passe-bas connecté à la sortie du commutateur, par exemple, réduira les fluctuations de tension/courant générées par le rebond de contact :

Les contacts de commutation peuvent être anti-rebonds électroniquement, en utilisant des circuits à transistors hystérétiques (circuits qui « verrouillent » dans un état haut ou bas) avec des retards intégrés (appelés circuits « one-shot »), ou deux entrées contrôlées par un double- interrupteur à bascule.

Ces circuits hystérétiques, appelés multivibrateurs , sont discutés en détail dans un chapitre ultérieur.

FICHES DE TRAVAIL CONNEXES :

• Projet de conception :feuille de calcul du compteur d'événements