Was ist Switch Bouncing und wie kann verhindert werden, dass es eine Debounce-Schaltung verwendet?

Was ist Switch Bouncing?

Wenn wir einen Druckknopf oder Kippschalter oder einen Mikroschalter drücken, kommen zwei Metallteile in Kontakt, um die Versorgung kurzzuschließen. Sie werden jedoch nicht sofort verbunden, sondern die Metallteile werden mehrmals verbunden und getrennt, bevor die eigentliche stabile Verbindung hergestellt wird. Das gleiche passiert beim Loslassen der Taste. Dies führt zu einer falschen oder mehrfachen Auslösung, wenn die Taste mehrmals gedrückt wird. Es ist, als würde man einen springenden Ball aus der Höhe fallen lassen und er springt weiter auf der Oberfläche, bis er zur Ruhe kommt.

Wir können einfach sagen, dass das Switch Bouncing das nicht ideale Verhalten eines Switch ist, der mehrere Übergänge eines einzelnen Eingangs erzeugt. Switch Bouncing ist kein großes Problem, wenn wir uns mit Stromkreisen befassen, aber es verursacht Probleme, wenn wir uns mit Logik- oder Digitalschaltungen befassen. Daher wird zum Entfernen des Bouncings aus der Schaltung eine Switch-Debouncing-Schaltung verwendet.

Was ist Software-Debouncing?

Das Entprellen erfolgt auch in der Software, während Programmierprogrammierer Verzögerungen hinzufügen, um das Entprellen der Software zu beseitigen. Durch Hinzufügen einer Verzögerung wird der Controller gezwungen, für einen bestimmten Zeitraum anzuhalten. Das Hinzufügen von Verzögerungen ist jedoch keine gute Option für das Programm, da das Programm angehalten und die Verarbeitungszeit verlängert wird. Der beste Weg ist, Interrupts im Code für das Bouncen von Software zu verwenden. Arduino hat Code, um das Abprallen der Software zu verhindern.

Entprellungsmethoden wechseln

Zuerst werden wir die Schaltung ohne das Entprellen des Schalters demonstrieren.

Sie können die Wellenform auch im Oszilloskop sehen, während Sie die Taste beim Abprallen drücken. Es zeigt, wie viel Hüpfen beim Umschalten des Druckknopfes aufgetreten ist.

Es gibt drei häufig verwendete Methoden, um zu verhindern, dass die Schaltung abprallt.

Hardware-Debouncing
RC Entprellen
Switch Debouncing IC

1. Hardware-Debouncing

Bei der Hardware-Entprellungstechnik verwenden wir ein SR-Flipflop, um zu verhindern, dass die Schaltung Bounces schaltet. Dies ist die beste Entprellungsmethode unter allen.

Erforderliche Komponenten

Nand Gate IC 74HC00
Kippschalter
Widerstand (10k -2nos.)
Kondensator (0.1uf)
LED
Steckbrett

Schaltplan

Funktionsweise der Hardware-Entprellungsschaltung

Die Schaltung besteht aus zwei Nand-Gattern (74HC00 IC), die ein SR-Flipflop bilden. Wie Sie im Schaltplan sehen können, wird die Ausgangslogik immer dann, wenn der Kippschalter auf die A-Seite wechselt, 'HIGH'. Hier haben wir ein Oszilloskop verwendet, um das Aufprallen zu erfassen. Und wie Sie in der unten angegebenen Wellenform sehen können, verschiebt sich die Logik mit einer leichten Kurve, anstatt zu springen. Die in der Schaltung verwendeten Widerstände sind Pull-up-Widerstände.

Immer wenn sich der Schalter zwischen den Kontakten bewegt, um den Sprung zu erzeugen, behält das Flipflop den Ausgang bei, da die '0' vom Ausgang der Nand-Gatter zurückgeführt wird.

2.

Der RC wird nur durch seinen Namen definiert, die Schaltung verwendet ein RC-Netzwerk zum Schutz vor Switch Bounce. Der Kondensator in der Schaltung filtert die augenblicklichen Änderungen im Schaltsignal. Wenn der Schalter geöffnet ist, bleibt die Spannung am Kondensator Null. Wenn der Schalter geöffnet ist, wird der Kondensator zunächst über den Widerstand R1 und R2 aufgeladen.

Wenn der Schalter geschlossen ist, beginnt sich der Kondensator auf Null zu entladen, daher ist die Spannung am Eingangsanschluss des invertierenden Schmitt-Triggers Null, so dass der Ausgang HIGH wird.

Im Rückprallzustand stoppt der Kondensator die Spannung bei Vin, bis sie Vcc oder Masse erreicht.

Um die Geschwindigkeit der RC-Entprellung zu erhöhen, können wir eine Diode anschließen, wie in der folgenden Abbildung gezeigt. Dadurch wird die Ladezeit des Kondensators verringert.

3. Switch Debouncing IC

Auf dem Markt sind ICs für das Entprellen von Switches erhältlich. Einige der entprellenden ICs sind MAX6816, MC14490 und LS118.

Unten sehen Sie den Schaltplan für das Entprellen von Schaltern mit MAX6818.

Hier haben wir also gelernt, wie Drucktasten den Switch Bouncing-Effekt erzeugen und wie er durch die Verwendung von Switch Debouncing-Schaltkreisen verhindert werden kann.