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消除接点弹跳?全靠“铝箔”救场

2021-11-19 14:54:55 John Dunn 阅读:
水银开关不会发生弹跳现象,但却存在水银外泄的危害,因此必须寻求另一种防弹跳开关的方法。“铝箔”在此派上用场...

最近我们在打造一项电源设计时需要进行负载测试,但不容许发生“接点弹跳”(contact bounce)效应。为此,我们首先必须将该负载与电源断开连接,然后使用水银开关来连接,才能确保实现无弹跳效应的负载应用。awIednc

但问题是我们手边并没有任何水银开关,也到处找不到可以在哪里购买。因为水银(汞)是一种危险品,存在水银外泄的危害,供货商们似乎都已经停产所有的这一类开关了。awIednc

我曾经在“无水银的防弹跳开关设计”(Bounceless Switching Without Mercury)一文中简要地讨论过这个问题。这一次,我打算更深入地探索这个问题。 awIednc

首先来看看图1中的示例介绍接点弹跳效应是如何产生的。awIednc

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图1:图解接点弹跳效应如何发生。awIednc

我们从位于开路位置的继电器或开关开始,先对继电器线圈加以通电或推升开关杆,以使电枢的动态接点接触到附近的固定(静)接点。然而,当该电枢接点第一次敲击时,将会在冲力与弹力一起作用下导致一次或多次弹跳。其间可能会发生开关暂时将电路闭合,接着开启开关,然后是最终的闭合。这就是接点弹跳效应。awIednc

图1也显示了一个接点弹跳的工作周期;而在现实世界中,有时可能会发生几次这样的弹跳周期。但在我们进行电源测试时是不容许发生这种效应的。awIednc

水银开关具有防接点弹跳效应的优点,因此,可以使用水银开关来排除接点弹跳的效应。取决于其玻璃容器的放置方式,在水银开关玻璃容器内的水银将会完全“吞没”两个接点,或者是与这两个接点隔离开来,如图2所示。awIednc

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图2:单极单投(SPST)水银开关的操作方式。awIednc

水银开关完全不会发生弹跳现象;但由于存在水银外泄的危害,我们无法取得这一类开关,因此必须寻求另一种防弹跳开关的方法。awIednc

“铝箔”可在此派上用场。我们使用松散包裹成的铝箔球和铜质覆箔板,设计了如图 3 所示的防弹跳开关。awIednc

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图3:使用铝箔球和铜质覆箔板设计的防弹跳开关。awIednc

其工作原理如下:当我们将铝箔球猛击到铜质覆箔板上,铝箔将会塌陷下来而不至于发生弹跳。在经过一定次数的使用后,需要让铝箔球再次变得“蓬松”;而当最终无法再“蓬松”时,就得使用新的松散铝箔球。awIednc

最后,当我们以这种方式测试电源时,必须证明这一点,并提供示波器照片来显示不再发生接点弹跳效应。在我们完全按此要求执行后,这项电源装置的设计也总算被接受了。awIednc

(原文发表于AspenCore旗下EDN美国版,参考链接:Simulation trouble: Bode plotting an oscillator,by John Dunn;编译:Susan Hong)awIednc

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John Dunn
John Dunn是资深电子顾问,毕业于布鲁克林理工学院(BSEE)和纽约大学(MSEE)。
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