Limpeza automática dos contatos do botão em um dispositivo microcontrolador. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Como você sabe, botões e outros dispositivos com contatos elétricos têm o efeito de seu "salto" - fechamento e abertura múltiplos descontrolados nos primeiros 20 ... 40 ms após a aplicação ou remoção de força mecânica. Do ponto de vista da física, trata-se de uma série de quebras locais de uma fina película de óxido que cobre as superfícies de contato. A situação é agravada se os contatos operarem em condições climáticas difíceis, por exemplo, em um ambiente quente e úmido, bem como na presença de poeira e poluição.

Para reduzir a resistência dos contatos fechados operando em baixos valores da corrente comutada, é útil passar periodicamente pulsos de corrente de maior amplitude através deles, limpando até certo ponto a superfície de óxidos e produtos de desgaste. Por exemplo, o chip MAX13036 usado para coletar informações sobre o status de vários sensores de contato instalados em um carro funciona de acordo com esse princípio. Em sua descrição técnica [1] existe um parâmetro especial "Wetting current", que significa "wetting current" em inglês.

Fig. 1

Em dispositivos baseados em microcontroladores, também é possível organizar a remoção de um filme de óxido por um pulso de corrente, além disso, no processo de determinação do estado do contato. Na fig. A Figura 1 mostra um diagrama típico de conexão do botão SB1 à linha IAC da porta do microcontrolador com um resistor de carga R1 e um resistor de baixa resistência R2, que limita a amplitude do pulso de "corrente de molhagem" gerado pelo microcontrolador. 2.

Fig. 2

Inicialmente, a linha IAC está no modo de entrada. O programa verifica periodicamente seu status assim que um nível de baixa tensão é detectado aqui, faz uma pausa "anti-salto" com duração de 50 ms. Se o nível permanecer baixo (ou seja, o botão SB1 é realmente pressionado), o programa muda a linha PXX para o modo de saída e o define em um nível alto por 20 ms, formando um pulso de "corrente de molhagem". no botão.

A resistência do resistor R2 é selecionada experimentalmente dependendo do design e material dos contatos. Por exemplo, para um microcircuito MAX13036, a amplitude do pulso "molhante" pode estar na faixa de 7,5 ... 40 mA, sua duração é de 10 ... 35 ms, a duração das quedas é de 1 ... 6 μs. Portanto, quando a tensão de alimentação do microcontrolador Upit = 5 V, a resistência do resistor R2 deve ser de 100 ... 620 Ohm.

Esse resistor também é útil na fase de prototipagem, mesmo sem passar um pulso de corrente por ele. Ele salvará o microcontrolador de danos se um bug no programa que está sendo depurado colocar uma linha de porta que deveria ser uma entrada no modo de saída.

Fig. 3

Na fig. 3 mostra outro diagrama de conexão de botão comum. Aqui, para economizar elementos, é utilizado um resistor de carga Rp, localizado dentro do microcontrolador. A corrente de operação através de contatos fechados não excede dezenas ou centenas de microamperes.

A operação de contatos em microcorrentes tem características próprias [2]. Em particular, podem ser observadas mudanças arbitrárias na resistência de contatos fechados com o tempo, o que é explicado pelo crescimento de filmes de sulfeto e óxido polimérico em microprotuberâncias deformadas das superfícies de contato. Instalar um resistor R1 e passar a "corrente de molhagem" em tal caso é altamente recomendado. A exceção são os botões cujos contatos são feitos de metais preciosos ou revestidos com eles. Eles não são suscetíveis à oxidação e geralmente funcionam bem em baixa corrente.

Fig. 4

A tabela mostra um fragmento de programa na linguagem Wiring para um módulo microcontrolador da família "Arduino". Um módulo self-made pertencente a esta família foi descrito em [3]. Para a linha D2 do módulo de acordo com o circuito mostrado na fig. 4, o botão SB1 está conectado. Nesse caso, não está conectado a um fio comum, mas ao power plus. Isso é feito para mostrar a ausência de diferenças fundamentais no algoritmo de geração de pulso atual. As relações de tempo correspondem à fig. 2, apenas os níveis baixo e alto são invertidos.

Literatura

1. MAX13036 Monitor de Contato Automotivo e Deslocador de Nível. - datasheets.maxim - ic.com/en/ds/M AX13036.pdf .
2. Levin A. Contatos de conectores elétricos de equipamentos radioeletrônicos. - M.: rádio soviética, 1972.
3. Ryumik S. Módulo microcontrolador "InterDuino". - Rádio, 2010, n.º 10, p. 27-30.

Autor: S. Ryumik

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