Физика за переключателем отказов при открытии?

Я был удивлен, узнав, что механический переключатель (SPST) отскакивает, когда он открывается. Что заставляет контакт временно вернуться к прикосновению?

Это явление происходит только с определенными типами переключателей (например, с ползунковыми переключателями, но не с большинством кнопок)?

В основном ни одно вещество не является идеально гладким или неэластичным. Когда два объекта объединяются с какой-либо силой, возникает кинетическая энергия, которая должна угаснуть при контакте. Таким образом, вы получаете некоторый «звон», плюс, так как поверхность не является гладкой, контакт делает / ломается немного случайным образом до установления (например, даже при скользящем переключателе сопротивление контакта будет изменяться при движении)

Это происходит со всеми выключателями; скользящие, нажимные кнопки, реле и т. д., хотя скользящие или смачиваемые контакты (например, ртутные) лучше. Это также происходит при размыкании выключателя, а не только при замыкании. Некоторые из них лучше других - вы можете получить некоторые ужасные, которые будут отскакивать в течение десятков мс, а некоторые хорошие, которые находятся в пределах <5 мс.

Чтобы добавить больше при размыкании переключателя, это связано с нерегулярным открытием нерегулярных поверхностей. Широкое сопротивление, которое он создает, похоже на отскок во время закрытия. Когда давление сбрасывается, одна часть контакта может отсоединиться, но другая часть может на короткое время получить более низкое сопротивление, чем раньше, чем больше неровная поверхность и чем больше угловое усилие между контактами, тем более вероятен этот эффект быть.

На первый взгляд, под микроскопом поверхность меди выглядит несколько иначе:

Подумай об обратном. Что делать, если вам было поручено разработать переключатель, который не отскакивал при открытии. Как бы вы гарантировали на микроскопическом уровне, что два проводника всегда монотонно смещаются без какого-либо вытирающего действия (скольжения, которое может вызвать мгновенное открытие и закрытие)? Вы должны учитывать, что на этом уровне все является пружиной, какой бы жесткой она ни казалась на макроскопическом уровне. Даже если бы было как-то возможно не выполнять какие-либо действия по очистке, так как контакты разъединяются, как вы гарантируете, что не будет никакого колебания контактов при их удалении? Вы должны учитывать, что скорость начинается с 0, поэтому даже небольшой люфт или звон из-за нарушения статического трения могут быть значительными.

Подумайте об этом и опишите нам сухой механический переключатель, который не отскочит, если вы действительно думаете, что это возможно.

В 1950-х и начале 1960-х годов я работал инженером-электриком в команде, разрабатывающей источники постоянного тока с регулируемым током (> 100 А). Мы использовали магнитные усилители для управления, но затем стали появляться так называемые SCR (кремниевые выпрямители, теперь называемые тиристорами). Они были очень восприимчивы к перегрузкам и сгорали быстрее, чем имеющиеся предохранители, поэтому одним из способов их защиты был «лом», то есть выключатель, который закорачивал вторичную обмотку трансформатора, так что питание было отключено от SCR. и перегорели предохранители в линии питания - здоровенный трансформатор и его кабели могли бы безопасно выдержать удар. Беда была в том, что там было очень много опасных и пугающе шумных искр, поскольку переключатель неизбежно отскакивал. Умные инженеры в исследовательской лаборатории спроектировали

Как я помню из высокоскоростной пленки переключателя, верхний контакт спустился до нижнего, и комбинация была подпружинена так, что они оставались вместе, когда они отскакивали и качались вверх и вниз. Когда мы тестировали один, действительно не было искр от коммутатора, но слабое соединение с трансформатором прервалось со всемогущим ударом. (до того, как жалуются доттерсы и глазницы, да, я знаю, что это должно быть "не было искры", но то, что я написал, звучит больше как реальность)