Guia definitivo para mudar o Debounce (Parte 2)

Como discutimos na Parte 1 desta minissérie, quando operamos um switch, ele pode saltar várias vezes antes de parar em seu novo estado (veja também minhas colunas Tipos de switch e Terminologia de switch). Isto é causado pelo fato de que os contatos nos interruptores são geralmente feitos de metais elásticos. Quando eles atacam juntos, seu impulso e elasticidade podem fazer com que eles se separem uma ou mais vezes antes de estabelecerem contato constante. Dependendo de com quem você está falando, isso pode ser conhecido como “switch bounce”, “contact bounce” ou “tagarelice”.

O resultado é uma corrente elétrica pulsada rapidamente em vez de uma transição limpa de zero para corrente total quando a chave é ligada e vice-versa quando a chave é desligada. 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 mal os pulsos OnOff como um fluxo de dados. .

Saltitante Saltitante

O salto do interruptor ocorre em todos os interruptores que normalmente usamos, como interruptores de alternância, 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 quando a chave é fechada e quando ela abre novamente. Vamos começar com uma chave seletora SPST-NO (pólo único, movimento único, normalmente aberto), conforme ilustrado abaixo.

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

Às vezes, os saltos vão entre +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 uma terminologia oficial, vamos chamar essas rejeições “sujas”. 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 na minha coluna anterior, “o mesmo interruptor pode variar suas características dependendo da temperatura, umidade, hora do dia, direção do vento predominante e a cor de suas calças de golfe de poliéster xadrez”.

A seguir, vamos considerar uma chave seletora SPDT (pólo único, acionamento duplo), conforme ilustrado abaixo (mostraremos apenas saltos limpos por uma questão de simplicidade).

Alterne o salto em uma chave seletora SPDT (fonte da imagem: Max Maxfield)

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

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

No que diz respeito ao circuito mostrado acima, e assumindo que a lógica 0 = 0V e a 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 estável. caso de saltos “limpos” quando há transição entre estados, mas nunca 00. Isso é significativo? Bem, pode ser que você decida realizar o debounce em software em um switch SPDT (o que não é provável, francamente, porque usaria dois 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, discutiremos diferentes técnicas para lidar com o switch bounce. Uma coisa que precisamos ter em mente é o potencial de ruído, que pode ter origem em diversas fontes, incluindo diafonia (de outros cabos no sistema), EMI (interferência eletromagnética) de correntes em cabos, RFI (interferência de radiofrequência). de sistemas de rádio que irradiam sinais, ESD (descarga eletrostática) de, por exemplo, alguém tocando o sistema (veja também Aventuras em ESD) e causas naturais, como interferência eletrostática e raios.