Борьба с дребезгом контактов: что это за явление, способы его устранения и подавления

Содержание

что это за явление, способы его устранения и подавления

В этой статье мы рассмотрим такое распространенное и вредное явление как дребезг контактов. Ознакомимся с основными причинами возникновения дребезга. Изучим основные методы аппаратного и программного устранения данного явления.

Что такое дребезг контактов?

В конструкциях всех электромеханических устройств, предназначенных для замыкания-размыкания цепей, существует одна или несколько контактных пар. С их помощью происходит коммутация соответствующих электрических компонентов. Существенным недостатком электромеханических контактов являются произвольные неконтролируемые многократные повторы коммутации, вследствие упругости элементов контактной системы. Это явление получило название – дребезг контактов, а борьбу с ним ведут практически с того момента когда появились первые элементы автоматизированных систем.

Давайте разберёмся, какие физические факторы вызывают дребезжание и почему при этом возникают негативные последствия.

Причины возникновения

При взаимодействии упругих тел возникает деформация. Сила упругости возвращает первоначальную форму деформированного предмета, в результате чего он получает некий импульс движения. Иллюстрацией может служить металлический шарик, падающий на стальную плиту. Сила упругости возвращает его в положение, близкое к изначальному, откуда шарик снова падает на плиту и процесс повторяется. Происходит колебательное движение с затухающей амплитудой.

Аналогичные колебания происходят при соприкосновении твердых контактов, с той лишь разницей, что вместо силы тяжести на них действует упругость пружины или пластины. Амплитуда колебаний подвижных контактов, естественно, очень незначительная, но её вполне достаточно для провоцирования серии процессов кратковременного размыкания цепи. Результатом колебаний являются импульсы, в промежутке после нажатия и следующие сразу за отпусканием кнопки.

Разницу между идеальной и реальной формой импульсов видно на рис.

1.

Рисунок 1. Сравнение идеального импульса с реальным

Как видно из рисунка идеальным является сигнал с одним прямоугольным импульсом. На практике всё выглядит иначе. Дребезг изменяет осциллограмму сигнала. Определённые коррективы вносит искрение. Форма импульсов на рисунке сильно приукрашена. В реальной ситуации осциллограмма выглядит более потрёпанной.

Частота и количество касаний контактов зависит:

  • от свойств компонентов коммутирующего узла;
  • уровня напряжения на обмотках реле;
  • от упругости пружины и некоторых других факторов.

Дребезг наблюдается и во время размыкания контактов. Обычно при механическом размыкании контакты меньше дребезжат.

На рисунке 2 наглядно изображена осциллограмма напряжения в результате коммутации электрического тока вследствие нажатия на кнопку.

Рисунок 2. Осциллограмма коммутационного тока

На осциллограмме видно серии импульсов, характеризующих процесс дребезга.

Вредное влияние дребезга

Чтобы понять негативные последствия от дребезга, рассмотрим процессы, возникающие при коммутации слабых и мощных электрических цепей. Как только расстояние между контактами оказывается достаточным для зажигания электрической дуги, между ними возникает разряд, который разрушает соприкасающиеся поверхности. Искрение, возникающее при механическом контакте, обычно имеет небольшую разрушающую силу. Но электрическая дуга большой мощности вызывает повышенный износ.

Слабое искрение также приводит к явлению износа контактов, хотя оно не такое разрушительное как при зажигании мощной дуги. В ряде случаев таким износом можно пренебречь. Например, для бытовых выключателей освещения проблемой дребезга никто не занимается, так как он почти не влияет на работу осветительных приборов. Во всяком случае, потребители не замечают последствий такого явления.

Однако повышенный износ контактов не единственная (а во многих случаях даже не самая главная) проблема, с которой сталкиваются электротехники. Частые переключения, вызванные эффектом дребезга – враг номер один для цифровых входов. Схемы различных электронных устройств очень чувствительны к кратковременным частым переключениям токов.

Цифровая электроника воспринимает их за чередование сигналов, состоящих из нулей и единиц. Устройствами считываются ложные коды, вызванные дребезгом при нажатиях кнопки, что приводит к сбоям в работе. Поэтому устранения дребезга является важнейшей задачей, которую приходится решать многим конструкторам и схемотехникам.

Способы устранения и подавления дребезга

Без конструктивного изменения контактной системы устранить либо подавить дребезг принципиально невозможно. Примером таких конструктивных изменения можно наблюдать в узлах галетных переключателей или в кнопках типа П2К. В упомянутых конструкциях дребезг практически отсутствует. Нет его и у механического переключателя ползункового типа.

Аппаратный способ

С целью подавления дребезга в системах слаботочных электромеханических ключей прибегают к смачиванию ртутью контактов, которые помещают в изолирующие колбы. Жидкое состояние ртути частично гасит упругие силы, вызывающие дребезг, а также образует токопроводящие перемычки, не позволяющие разрывать электрическую цепь при соприкосновении контактов.

Для снижения уровня коммутационного износа в различных реле и силовых выключателях применяют искрогасящие цепочки:

  • шунтирующие RC-цепи;
  • варисторы, препятствующие скачкообразному изменению напряжения;
  • обратные диоды, подавляющие напряжения самоиндукции;
  • стабилитроны;
  • комбинированные схемы (варистор +RC-цепь).

Эти цепочки помогают устранить дребезг путём выравнивания скачкообразных характеристик тока. Их подключают параллельно нагрузке либо к контактам реле. Существуют также схемы, в которых искрогасящие цепи подключаются одновременно и к нагрузке и к реле.

Схемы цепей изображены на рис. 3.

Рисунок 3. Схемы искрогасящих цепей

У каждого способа есть свои преимущества и недостатки. В зависимости от того какого результата необходимо достигнуть, применяют ту или иную схему.

Управление приборами чувствительными к дребезгу осуществляется через ФНЧ (например, через RC-цепочку). Обладая электрической емкостью, конденсатор забирает часть энергии в момент касания контактов. После разрыва цепи вследствие дребезга накопленная энергия возвращается. Таким образом, происходит сглаживание амплитуды колебаний.

Установки триггеров

Ещё один способ борьбы с дребезгом состоит в использовании специальных электронных схем, включающих rs-триггеры.

Роль триггеров заключается в преобразовании входного аналогового сигнала в цифровой и инверсии (переворачивания) логических уровней. Наглядно инверсию объясняет схема на рисунке 4.

Рис. 4. Наглядная схема инверсии сигнала

Устройство учитывает только части сигналов, превосходящие заданные пороговые значения, выдавая логические нули и единицы на выходе. Каждый раз восходящий или нисходящий сигнал переключает триггер, когда он проходит верхнее или нижнее пороговое значение. Проще говоря, провалы напряжения компенсируются инвертированными импульсами триггеров.

Простая схема с триггером показана на рисунке 5.

Рис. 5. Наглядная схема подключения rs-триггеров

Промежутки между пороговыми значениями называются гистерезисом. Форма таких импульсов используется для шумоподавления во время переключения логических сигналов. Сигнал от контакта поступает на схему, имеющую передаточную статическую характеристику в виде петли гистерезиса (триггер Шмидта). Только после этого сигнал с выходов триггера подаётся на вход цифрового устройства для тактирования.

Использование герконов

Выше упоминалось, что наличие ртути на контактах подавляет дребезг. Но общеизвестно, что пары этого жидкого металла очень ядовиты. Использовать их в открытых конструкциях, например в тактовых кнопках, небезопасно. Но контакты можно поместить в герметическую колбу, что позволяет применять ртуть. Такие конструкции называются герконами.

Управление контактами герконов осуществляется внешним магнитным полем. Для этого можно использовать постоянные магниты или электромагнитную индукцию. Устройства могут использоваться в маломощных цепях. Они имеют длительный срок службы, так как контакты в них не изнашиваются.

Программный метод

Для устранения дребезгов в различных вычислительных машинах используют программную обработку сигналов. При этом для тактирования берётся сигнал не непосредственно от контакта, а связанная с ним однобитная булевая переменная, сформированная специальной программой:

  • путём временной задержки сигнала, на период вероятного дребезга контактов;
  • методом многократного считывания состояния контактов, на заданном временном интервале. Программа считает цепь замкнутой, если на этом промежутке времени наступает период устойчивого замыкания контакта;
  • используя алгоритм подсчёта, при котором учитывается количество совпадающих значений сигналов замкнутости в определённый промежуток времени (в пределах от 10 до 100 мкс). Если программой будет замечено заданное число совпадений состояния замкнутости, она посчитает контакт устойчиво замкнутым и пропустит сигнал.

Сигнал, полученный программным способом, довольно надёжный и устойчивый. К недостаткам такой схемы подавления дребезга можно отнести разве что небольшую задержку сигнала, которая не превышает 0,1 с. Этот промежуток времени настолько мал, что им можно пренебречь во многих случаях. Обычно палец человека задерживается на клавише до момента отпускания кнопки свыше 0,2 с.

Программированные устройства получают сигналы управления с кнопок и передают идеальные импульсы на устройства-потребители, работающие на цифровых микросхемах. В результате отсечения программой сигналов дребезга, на входы микросхемы поступают только качественные импульсы. Это обеспечивает стабильную работу цифровых устройств, противостоит ложному срабатыванию логических дешифраторов, независимо от уровня сигнала и его качества.

Программируемое устройство для устранения дребезга

Заключение

Подытоживая выше сказанное, приходим к выводу: несмотря на несовершенство современных переключателей, мы можем эффективно подавлять дребезг контактов. В зависимости от решаемых задач, существует достаточно способов устранения дребезга. Самые простые из них – аппаратные, с применением низкочастотных фильтров. Очень распространёнными и практичными оказались схемы подавления дребезга с использованием триггеров.

Для управления высокоточными цифровыми устройствами лучше использовать программный метод. Он более дорогой и сложный, но в ряде случаев – безальтернативный.

Видео в развитие темы

Причины возникновения дребезга контактов. — PDF Free Download

Транзисторные элементы серии «Логика-Т»

Транзисторные элементы серии «Логика-Т» В соответствии с ГОСТ. 2177 74 установлена следующая структура условного обозначения транзисторных элементов серии «Логика-Т»: Пример условного обозначения транзисторного

Подробнее

А. Груздев (RV3DPD) Переключатель RX/ТХ

А. Груздев (RV3DPD) Переключатель RX/ТХ Электромагнитные реле широко применяют для коммутации цепей трансивера. Но как грамотно организовать порядок их переключения в аппарате? Как исключить пригорание

Подробнее

С.А. Иванская ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ ГОУ СПО «Минераловодский колледж железнодорожного транспорта» С.А. Иванская ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Методические рекомендации по освоению теоретического материала и

Подробнее

1211ЕУ1/1А ДВУХТАKТНЫЙ KОНТРОЛЛЕР ЭПРА

ЕУ/А ОСОБЕННОСТИ w Двухтактный выход с паузой между импульсами w Вход переключения частоты w Kомпактный корпус w Минимальное количество навесных элементов w Малая потребляемая мощность w Возможность применения

Подробнее

1211ЕУ1/1А ДВУХТАKТНЫЙ KОНТРОЛЛЕР ЭПРА

_DS_ru. qxd.0.0 :9 Page ЕУ/А ОСОБЕННОСТИ Двухтактный выход с паузой между импульсами Вход переключения частоты Kомпактный корпус Минимальное количество навесных элементов Малая потребляемая мощность Возможность

Подробнее

Лекция 12 ИНВЕРТОРЫ. План

5 Лекция 2 ИНВЕРТОРЫ План. Введение 2. Двухтактный инвертор 3. Мостовой инвертор 4. Способы формирования напряжения синусоидальной формы 5. Трехфазные инверторы 6. Выводы. Введение Инверторы устройства,

Подробнее

ШИМ-КОНТРОЛЛЕРЫ С РЕГУЛИРОВАНИЕМ ПО ТОКУ

НТЦ СИТ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЦЕНТР СХЕМОТЕХНИКИ И ИНТЕГРАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ. РОССИЯ, БРЯНСК ШИМ-КОНТРОЛЛЕРЫ С РЕГУЛИРОВАНИЕМ ПО ТОКУ К1033ЕУ15хх К1033ЕУ16хх РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ ОПИСАНИЕ РАБОТЫ Микросхема

Подробнее

8. Генераторы импульсных сигналов

8. Генераторы импульсных сигналов Импульсными генераторами называются устройства, преобразующие энергию постоянного источника напряжения в энергию электрических импульсов. Наибольшее применение в импульсной

Подробнее

БЛОК ЦАП-5И-S ПВС ТО

БЛОК ЦАП-5И-S ПВС5.422.096 ТО ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ 2 СОДЕРЖАНИЕ 1. НАЗНАЧЕНИЕ…3 2. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ СОСТАВ БЛОКА…3 3. ХАРАКТЕРИСТИКИ…3 4. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ АДРЕСОВ…4 5. ПРИНЦИП РАБОТЫ БЛОКА…4 6. ПОДКЛЮЧЕНИЕ

Подробнее

Реле времени серии ВЛ-70, ВЛ-71

Реле времени серии ВЛ-70, ВЛ-71 (495) 995-58-75, (812) 448-08-75 www.elektromark.ru, [email protected] Реле времени ВЛ-70, ВЛ-71 предназначены для коммутации электрических цепей с определенными,

Подробнее

ПРИБОРЫ, БЛОКИ ПИТАНИЯ

Содержание. 2 Счетчики импульсов. Реле времени.7 Блоки питания.7 Сигнализаторы уровня.8 Модуль релейный.8 Устройство индикации трехфазной сети.8 Тестеры. СЧЕТЧИК ИМПУЛЬСОВ Счетчики импульсов (СИ) предназначены

Подробнее

Модуль TimeControl Техническое описание

Модуль TimeControl Техническое описание www.tecel.ru Описание модуля Автомобильный модуль TimeControl (далее модуль) является программируемым электронным блоком, который предназначен для управления различными

Подробнее

1 Описание и работа модуля MR-405

1 ОГЛАВЛЕНИЕ 1 Описание и работа модуля MR-405… 2 1.1 Назначение и область применения… 2 1.2 Технические характеристики модуля MR-405… 2 1.3 Конструктивное исполнение модуля… 3 1.4 Работа модуля

Подробнее

«Электронный дроссель» Евгений Карпов

«Электронный дроссель» Евгений Карпов В статье рассмотрены особенности работы электронного силового фильтра и возможность его использования в звуковоспроизводящей аппаратуре. Побудительным мотивом написания

Подробнее

С КНОПОЧНЫМ НОМЕРОНАБИРАТЕЛЕМ

Ивановский государственн ый пол итехнический университет ( И В ГПУ) Т е к с т и л ь н ы й и н с т и т у т К а ф е д р а а в т о м а т и к и и р а д и о э л е к т р о н и к и Методические указания к лабораторным

Подробнее

ДВУХКАНАЛЬНЫЙ АКУСТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

ДВУХКАНАЛЬНЫЙ АКУСТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ Многие годы на страницах популярных изданий публикова лись описания различных вариантов акустических выключателей, управляющих, как и вышеописанный автомат, лишь

Подробнее

БЛОК ЦАП-5И ПВС ТО

БЛОК ЦАП-5И ПВС5.422.005 ТО ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ 2 СОДЕРЖАНИЕ 1. НАЗНАЧЕНИЕ…3 2. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ СОСТАВ БЛОКА…3 3. ХАРАКТЕРИСТИКИ…3 4. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ АДРЕСОВ…5 5. ПРИНЦИП РАБОТЫ БЛОКА. ..5 6. ПОДКЛЮЧЕНИЕ

Подробнее

А.ОДИНЕЦ, г.минск.

А.ОДИНЕЦ, г.минск. E-mail: [email protected] Светодинамические устройства (СДУ) позволяют «оживить» и украсить как новогоднюю елку, так и системный блок компьютера, музыкальный центр, автомобиль и пр. Предлагаю

Подробнее

Борьба с дребезгом контактов — МегаЛекции

На самом деле RS-триггеры редко используются для хранения дво­ичных чисел. Для этого существуют другие, более сложные триггеры, о которых мы поговорим немного позже. Но все же RS-триггеры доста­точно широко применяются в цифровой и микропроцессорной технике. В качестве примера я хотел бы остановиться на одном из таких приме­нений. RS-триггер — идеальное устройство для борьбы с дребезгом кон­тактов. Возможно, вы не знаете, что такое дребезг контактов. Поэтому предлагаю остановиться на этом поподробнее.

В цифровой и микропроцессорной технике редко удается обойтись без различных кнопок или контактов. С их помощью на микропроцессорное устройство подаются различные команды, реализуются, например, раз­нообразные датчики. Применение механических контактов приносит дополнительную проблему. Как бы качественно ни был выполнен кон­такт, он никогда не замыкается и не размыкается мгновенно. В момент замыкания, когда два контакта еще только-только коснулись друг друга и еще не плотно прижаты, происходит досадное явление, называемое дре­безгом.

 

Дребезг представляет собой многократное замыкание и размыкание цепи. В результате на вход микропроцессорного устройства поступает не единичный перепад напряжения, а целая пачка
импульсов. Примерная форма сигнала на таких контактах в момент замыкания показана на рис. 1.13.

Цифровые микросхемы обладают настолько большим быстродей­ствием, что для них такая пачка импульсов выглядит как несколько нажа­тий клавиши. Если бы не применялись антидребезговые устройства, то мы никогда бы не смогли набрать текст на клавиатуре компьютера. При нажатии на каждую клавишу выскакивала бы не одна, а несколько оди­наковых букв. Существует множество схемных и программных решений, позволяющих избавиться от дребезга контактов. Одно из таких решений основано на применении RS-триггера.

На рис. 1.14 показана схема антидребезгового устройства на основе RS-триггера. Такая схема применяется в том случае, когда кнопка или дат­чик выполнены в виде группы переключающихся контактов. Как видно из схемы, на оба входа RS-триггера через токоограничивающие резисторы подано напряжение питания. Благодаря этому, на том входе RS-триггера, который не подключен в данный момент к подвиж­ному контакту, присутствует сигнал логи­ческой единицы (входное сопротивление логической микросхемы обычно столь велико, что оно не влияет на величину входного напряжения).



Если подвижный контакт замыкает вход на общий провод, то напряжение на нем падает до нуля. А это соответствует низкому логическому уровню. При нажа­тии и отпускании кнопки (срабатывании датчика) подвижный контакт соединяет с общим проводом то один, то другой вход RS-триггера. При этом триггер переключается из одного устойчивого положения в другое. Допустим, подвижный контакт пере­ходит в нижнее по схеме положение.

В момент замыкания контактов происходит их дребезг. Как только на вход триггера приходит первый отрицательный импульс из пачки импуль­сов, обусловленных дребезгом, триггер переключается, и на выходе устройства устанавливается логический ноль. Остальные импульсы уже не изменят состояния триггера.

Это состояние изменится на обратное только тогда, когда подвижный контакт сначала разомкнётся с нижним по схеме контактом, преодолеет расстояние от нижнего контакта до верхнего, а затем замкнется с верх­ним. Как только на верхний по схеме вход RS-триггера поступит первый отрицательный импульс, наш триггер переключится, и на выходе устрой­ства появится логическая единица. В единичном состоянии триггер будет находиться до тех пор, пока контакт опять не переключится в нижнее положение.


Рекомендуемые страницы:


Воспользуйтесь поиском по сайту:

Устранение дребезга контактов кнопки

Дребезг контактов кнопки ардуино – одно из самых неприятных и непонятных явлений, с которыми сталкивается начинающий ардуинщик. Устранение дребезга необходимо для корректной работы проекта, в противном случае на короткий отрезок времени схема становится практически неуправляемы. В этой статье мы рассмотрим основные причины возникновения и способы подавления дребезга. О том, что такое кнопка, как правильно подключать модуль и писать для него скетч вы можете прочитать в первой статье, посвященной кнопкам в ардуино.

Причины дребезга кнопок

Кнопка ардуино – один из самых популярных и простых видов датчиков. В основе работы любой кнопки лежит механический способ смыкания-размыкания контактов. Нажимая на любую, даже самую простую тактовую кнопку, мы формируем определенное давление на внутренние механизмы (пластины или пружины), в результате чего происходит сближение или расхождение металлических пластин.

Мы люди взрослые и хорошо понимаем, что идеального в мире ничего не существует, в том числе идеально гладких поверхностей, контактов без неровностей, сопротивления и паразитной емкости. В нашем неидеальном мире в момент нажатия на кнопку в месте соединения контакты не соприкасаются мгновенно, микро-неровности на поверхности не позволяют пластинам мгновенно соединиться. Из-за этого в короткий промежуток времени на границе пластинок меняется и сопротивление, и взаимная емкость, из-за чего возникают масса разнообразных изменений уровня тока и напряжения. Другими словами, возникают очень интересные, хотя и не очень приятные процессы, которые в электротехнике называют переходными.

Переходные процессы протекают очень быстро и исчезают за доли миллисекунд. Поэтому мы редко их замечаем, например, когда включаем свет в комнате. Лампа накаливания не может менять свою яркость с такой скоростью, и тем более не может реагировать на изменения наш мозг. Но, обрабатывая сигал от кнопки на таком быстром устройстве, как Arduino, мы вполне можем столкнуться с такими переходными эффектами и должны их учитывать при программировании.

В идеальном мире форма сигнала после нажатия на кнопку должна быть строго прямоугольная. В реальных же условиях вместе резкого перехода мы видим множество пиков и спадов.

Ошибки дребезга кнопки

Как отразится дребезг на нашем проекте? Да самым прямым образом – мы будем получать на входе совершенно случайный набор значений. Ведь если мы считываем значение с кнопки непрерывно, в каждом новом рабочем цикле функции loop, то будем замечать все “всплески” и “падения” сигнала. Потому что пауза между двумя вызовами loop составляет микросекунды и мы измерим все мелкие изменения.

Если мы хотим отследить ситуацию, когда кнопка была отпущена после нажатия, то получим множество ложных сигналов – она будет “нажата-отпущена” десятки раз, хотя мы выполнили лишь однократное нажатие.

Вот пример скетча, в котором непременно обнаружится ошибка дребезга. Мы сможем увидеть в мониторе порта в первые мгновения после нажатия целый набор нулей и единиц в случайной последовательности (не важно, что означает 1 – нажатие или отпускание кнопки, важен сам факт появления хаоса).

Естественно, такое поведение ни к чему хорошему не приведет и нам нужно придумать способ борьбы с дребезгом. В нашем арсенале есть два способа: программный и аппаратный. Первый довольно простой, но не всегда его можно использовать в реальных проектах. Второй – более надежный, но требует существенных изменений в схеме. Давайте рассмотрим оба способа подробнее.

Программный способ устранения дребезга кнопок

Самым простым способом справиться с проблемой дребезга кнопки является выдерживание паузы. Мы просто останавливаемся и ждем, пока переходный процесс не завершится. Для этого можно использовать функцию delay()или millis() (за подробной информации можете обратиться к статье про использование функций delay() и millis() в ардуино). 10-50 миллисекунд – вполне нормальное значение паузы для большинства случаев.

В данном примере мы использовали задержку в программе, чтобы не реагировать на случайные всплески и определить реальную смену сигнала.

Борьба с дребезгом кнопки с помощью библиотеки ардуино

Проблема с дребезгом настолько популярна, что есть специальные библиотеки, в которых вам не надо организовывать ожидание и паузы вручную – это все делается внутри специального класса. Пример популярной библиотеки для борьбы с дребезгом кнопок – библиотека Bounce.

Пример использования библиотеки:

Аппаратный способ подавления дребезга кнопки

Подавление дребезга кнопки с помощью задержек в скетче – способ очень распространенный и не требующий изменения самой схемы. Но далеко не всегда его можно использовать – ведь 10 миллисекунд – это целая вечность для многих процессов в электроном мире. Также программный способ невозможно применять при использовании прерываний – дребезг приведет к многократному вызову функций и повлиять на этот процесс в скетче мы не сможем.

Более правильный (и более сложный) способ борьбы с дребезгом – использование аппаратного решения, сглаживающего импульсы, посылаемые с кнопки. Для этого, правда, придется внести изменения в схему.

Аппаратный способ устранения дребезга основан на использовании сглаживающих фильтров. Сглаживающий фильтр, как следует из названия, занимается сглаживанием всплесков сигналов за счет добавления в схему элементов, имеющих своеобразную “инерцию” по отношению к таким электрическим параметрам как ток или напряжение. Самым распространенным примером таких “инерционных” электронных компонентов является конденсатор. Он может “поглощать” все резкие пики, медленно накапливая и отдавая энергию, точно так же, как это делает пружина в амортизаторах.

За счет инерции устройство как утюгом походит по “мятому” сигналу с большим количеством пиков и впадин, создавая пусть и не идеальную, но вполне гладкую кривую, у которой легче определить уровень срабатывания.

Пример простого фильтра на базе RC-цепочки

Схема подключение фильтра для устранения дребезга:

Пример подключения к плате ардуино

Форма сигнала после использования фильтра:

Как видим, “лес” дребезга сменился достаточно плавной линией, с которой уже можно работать дальше.

Подавление дребезга с помощью триггера шмидта

Сделать квадратную форму сигнала с помощью простой RC цепочки невозможно. Для “огранения” сглаженных форм используется специальный компонент, который называется триггер шмидта. Его особенностью является срабатывание при достижении определенного уровня сигнала. На выходе триггера шмидта мы получим или высокий или низкий уровень сигнала, никаких промежуточных значений. Выход триггера инвертированный: при спаде входного сигнала он выдает на выходе включение и наоборот. Ниже представлена схема и результат работы с триггером шмидта.

Иллюстрация результата работы:

Как видим, мы практически полностью избавились от результатов переходных процессов, сперва превратив хаос в почти гладкую кривую линию, а затем с помощью триггера шмидта “отрубили” хвосты, придав сигналу практически идеальный вид. Подав его на вход ардуино, мы уже можем не беспокоиться о ложных срабатываниях и смело использовать в скетче метод digitalRead и прерывания.

Заключение

Явление дребезга кнопок – распространенная проблема, встающая перед всеми разработчиками ардуино. У нас в арсенале есть несколько возможностей устранения дребезга. Программный метод заключается в добавлении задержки в процессе измерения сигнала. Аппаратный способ подавления дребезга с помощью сглаживающего фильтра и триггера шмидта более сложный, но надежный. Выбирайте подходящий вариант, в зависимости от требований к проекту и ваших возможностей.

Дребезг контактов кнопки ардуино – одно из самых неприятных и непонятных явлений, с которыми сталкивается начинающий ардуинщик. Устранение дребезга необходимо для корректной работы проекта, в противном случае на короткий отрезок времени схема становится практически неуправляемы. В этой статье мы рассмотрим основные причины возникновения и способы подавления дребезга. О том, что такое кнопка, как правильно подключать модуль и писать для него скетч вы можете прочитать в первой статье, посвященной кнопкам в ардуино.

Причины дребезга кнопок

Кнопка ардуино – один из самых популярных и простых видов датчиков. В основе работы любой кнопки лежит механический способ смыкания-размыкания контактов. Нажимая на любую, даже самую простую тактовую кнопку, мы формируем определенное давление на внутренние механизмы (пластины или пружины), в результате чего происходит сближение или расхождение металлических пластин.

Мы люди взрослые и хорошо понимаем, что идеального в мире ничего не существует, в том числе идеально гладких поверхностей, контактов без неровностей, сопротивления и паразитной емкости. В нашем неидеальном мире в момент нажатия на кнопку в месте соединения контакты не соприкасаются мгновенно, микро-неровности на поверхности не позволяют пластинам мгновенно соединиться. Из-за этого в короткий промежуток времени на границе пластинок меняется и сопротивление, и взаимная емкость, из-за чего возникают масса разнообразных изменений уровня тока и напряжения. Другими словами, возникают очень интересные, хотя и не очень приятные процессы, которые в электротехнике называют переходными.

Переходные процессы протекают очень быстро и исчезают за доли миллисекунд. Поэтому мы редко их замечаем, например, когда включаем свет в комнате. Лампа накаливания не может менять свою яркость с такой скоростью, и тем более не может реагировать на изменения наш мозг. Но, обрабатывая сигал от кнопки на таком быстром устройстве, как Arduino, мы вполне можем столкнуться с такими переходными эффектами и должны их учитывать при программировании.

В идеальном мире форма сигнала после нажатия на кнопку должна быть строго прямоугольная. В реальных же условиях вместе резкого перехода мы видим множество пиков и спадов.

Ошибки дребезга кнопки

Как отразится дребезг на нашем проекте? Да самым прямым образом – мы будем получать на входе совершенно случайный набор значений. Ведь если мы считываем значение с кнопки непрерывно, в каждом новом рабочем цикле функции loop, то будем замечать все “всплески” и “падения” сигнала. Потому что пауза между двумя вызовами loop составляет микросекунды и мы измерим все мелкие изменения.

Если мы хотим отследить ситуацию, когда кнопка была отпущена после нажатия, то получим множество ложных сигналов – она будет “нажата-отпущена” десятки раз, хотя мы выполнили лишь однократное нажатие.

Вот пример скетча, в котором непременно обнаружится ошибка дребезга. Мы сможем увидеть в мониторе порта в первые мгновения после нажатия целый набор нулей и единиц в случайной последовательности (не важно, что означает 1 – нажатие или отпускание кнопки, важен сам факт появления хаоса).

Естественно, такое поведение ни к чему хорошему не приведет и нам нужно придумать способ борьбы с дребезгом. В нашем арсенале есть два способа: программный и аппаратный. Первый довольно простой, но не всегда его можно использовать в реальных проектах. Второй – более надежный, но требует существенных изменений в схеме. Давайте рассмотрим оба способа подробнее.

Программный способ устранения дребезга кнопок

Самым простым способом справиться с проблемой дребезга кнопки является выдерживание паузы. Мы просто останавливаемся и ждем, пока переходный процесс не завершится. Для этого можно использовать функцию delay()или millis() (за подробной информации можете обратиться к статье про использование функций delay() и millis() в ардуино). 10-50 миллисекунд – вполне нормальное значение паузы для большинства случаев.

В данном примере мы использовали задержку в программе, чтобы не реагировать на случайные всплески и определить реальную смену сигнала.

Борьба с дребезгом кнопки с помощью библиотеки ардуино

Проблема с дребезгом настолько популярна, что есть специальные библиотеки, в которых вам не надо организовывать ожидание и паузы вручную – это все делается внутри специального класса. Пример популярной библиотеки для борьбы с дребезгом кнопок – библиотека Bounce.

Пример использования библиотеки:

Аппаратный способ подавления дребезга кнопки

Подавление дребезга кнопки с помощью задержек в скетче – способ очень распространенный и не требующий изменения самой схемы. Но далеко не всегда его можно использовать – ведь 10 миллисекунд – это целая вечность для многих процессов в электроном мире. Также программный способ невозможно применять при использовании прерываний – дребезг приведет к многократному вызову функций и повлиять на этот процесс в скетче мы не сможем.

Более правильный (и более сложный) способ борьбы с дребезгом – использование аппаратного решения, сглаживающего импульсы, посылаемые с кнопки. Для этого, правда, придется внести изменения в схему.

Аппаратный способ устранения дребезга основан на использовании сглаживающих фильтров. Сглаживающий фильтр, как следует из названия, занимается сглаживанием всплесков сигналов за счет добавления в схему элементов, имеющих своеобразную “инерцию” по отношению к таким электрическим параметрам как ток или напряжение. Самым распространенным примером таких “инерционных” электронных компонентов является конденсатор. Он может “поглощать” все резкие пики, медленно накапливая и отдавая энергию, точно так же, как это делает пружина в амортизаторах.

За счет инерции устройство как утюгом походит по “мятому” сигналу с большим количеством пиков и впадин, создавая пусть и не идеальную, но вполне гладкую кривую, у которой легче определить уровень срабатывания.

Пример простого фильтра на базе RC-цепочки

Схема подключение фильтра для устранения дребезга:

Пример подключения к плате ардуино

Форма сигнала после использования фильтра:

Как видим, “лес” дребезга сменился достаточно плавной линией, с которой уже можно работать дальше.

Подавление дребезга с помощью триггера шмидта

Сделать квадратную форму сигнала с помощью простой RC цепочки невозможно. Для “огранения” сглаженных форм используется специальный компонент, который называется триггер шмидта. Его особенностью является срабатывание при достижении определенного уровня сигнала. На выходе триггера шмидта мы получим или высокий или низкий уровень сигнала, никаких промежуточных значений. Выход триггера инвертированный: при спаде входного сигнала он выдает на выходе включение и наоборот. Ниже представлена схема и результат работы с триггером шмидта.

Иллюстрация результата работы:

Как видим, мы практически полностью избавились от результатов переходных процессов, сперва превратив хаос в почти гладкую кривую линию, а затем с помощью триггера шмидта “отрубили” хвосты, придав сигналу практически идеальный вид. Подав его на вход ардуино, мы уже можем не беспокоиться о ложных срабатываниях и смело использовать в скетче метод digitalRead и прерывания.

Заключение

Явление дребезга кнопок – распространенная проблема, встающая перед всеми разработчиками ардуино. У нас в арсенале есть несколько возможностей устранения дребезга. Программный метод заключается в добавлении задержки в процессе измерения сигнала. Аппаратный способ подавления дребезга с помощью сглаживающего фильтра и триггера шмидта более сложный, но надежный. Выбирайте подходящий вариант, в зависимости от требований к проекту и ваших возможностей.

Использование триггера в качестве переключателя

В предыдущих частях статьи было рассказано о триггерах типа D и JK. Здесь уместно будет вспомнить о том, что эти триггеры могут работать в счетном режиме. Это означает, что с приходом на тактирующий вход (для обоих триггеров это вход С) очередного импульса состояние триггера меняется на противоположное.

Такая логика работы весьма напоминает обычную электрическую кнопку, как в настольной лампе: нажал – включено, нажал еще раз – выключено. В устройствах на цифровых микросхемах роль такой кнопки чаще всего выполняют триггеры, работающие в счетном режиме. На счетный вход подаются импульсы высокого уровня, а выходные сигналы триггера используются для управления исполнительными цепями.

Казалось бы все очень просто. Если к входу С подключить просто кнопку, соединяющую при нажатии этот вход с общим проводом, то с каждым нажатием состояние триггера будет изменяться, как и ожидается, на противоположное. Чтобы убедиться, что это не так, достаточно эту схему собрать и понажимать кнопку: в нужное положение триггер будет устанавливаться не каждый раз, а чаще после нескольких нажатий кнопки.

Состояние триггера лучше всего контролировать с помощью светодиодного индикатора, неоднократно описанного в предыдущих частях статьи, либо просто с помощью вольтметра. Почему такое происходит, почему, так нестабильно работает триггер, в чем тут причина?

Что такое дребезг контактов

Оказывается, во всем виноват дребезг контактов. Что же это такое? Любые контакты, даже самые лучшие, даже герконовые, оказывается, замыкаются не сразу. Их надежному соединению препятствует целая серия соударений, которая длится около 1 миллисекунды и даже более. То есть, если мы нажали кнопку и удерживаем ее нажатой в течение половины секунды, это вовсе не значит, что сформировался всего один импульс такой длительности. Его появлению предшествует несколько десятков, а может даже сотен импульсов.

Поступая на счетный вход триггера, каждый такой импульс переключает его в новое состояние, что полностью соответствует логике работы триггера в счетном режиме: будут посчитаны все импульсы, а результат будет соответствовать их количеству. А задача состоит в том, чтобы одно нажатие кнопки изменяло состояние триггера всего один раз.

Подобная проблема еще более заметна в том случае, когда механический контакт является датчиком числа оборотов, например в приспособлении для намотки трансформаторов, или в расходомере жидкости: каждое срабатывание контакта увеличивает состояние электронного счетчика не на единицу, как ожидалось, а вовсе на случайное число. О счетчиках рассказ будет несколько позднее, но пока просто поверьте, что это именно так, а не иначе.

Как избавиться от дребезга контактов

Выход из положения показан на рисунке 1.

Рисунок 1. Формирователь импульсов на RS – триггере.

Проще всего устранить дребезг контактов при помощи уже хорошо нам знакомого RS – триггера, который собран на логической микросхеме К155ЛА3, точнее на ее элементах DD1.1 и DD1.2. Условимся, что прямой выход RS – триггера это вывод 3, соответственно инверсный выход это вывод 6.

Когда RS – триггер собирается из элементов логических микросхем, приходится делать такое соглашение. Если же триггером является готовая микросхема, например К155ТВ1, положение прямого и инверсного выходов оговорено ее справочными данными. Но, даже и в этом случае, если не используются JK и C входы, а микросхема используется просто как RS – триггер, вышеупомянутое соглашение может быть вполне уместно. Например, для удобства монтажа микросхемы на плате. Конечно, при этом RS – входы также меняются местами.

В положении переключателя, показанном на схеме, на прямом выходе RS – триггера уровень логической единицы, а на инверсном, естественно, логический нуль. Состояние счетного триггера DD2.1 пока остается таким, в каком он оказался при включении питания.

Если в этом есть необходимость, то его можно сбросить при помощи кнопки SB2. Чтобы сбросить триггер в момент включения питания между R – входом и общим проводом подключают конденсатор небольшой емкости, в пределах 0,05…0,1 мкФ, а между плюсом питания и R – входом резистор сопротивлением 1…10 КОм. Пока конденсатор не зарядится на R – входе кратковременно присутствует напряжение логического нуля. Этого короткого нулевого импульса вполне достаточно для сброса триггера. Если по условиям работы устройства необходимо триггер при включении питания установить в единичное состояние, то такую RC – цепочку подключают к S – входу. Абзац об RC – цепочке будем считать лирическим отступлением, а теперь продолжим про борьбу с дребезгом контактов.

Нажатие кнопки SB1 приведет к замыканию ее правого по рисунку контакта с общим проводом. При этом на выводе 5 микросхемы DD1.2 появится целая серия импульсов дребезга. Но быстродействие микросхем даже самых медленных серий намного выше, чем быстродействие механических контактов. И поэтому первым же импульсом RS – триггер сбросится в нулевое состояние, чему соответствует высокий уровень на инверсном выходе.

В этот момент на нем формируется положительный перепад напряжения, который по C – входу переключает триггер DD2.1 в противоположное состояние, что можно наблюдать при помощи светодиода HL2. Последующие импульсы дребезга влияние на состояние RS – триггера не оказывают, поэтому состояние триггера DD2. 1 остается неизменным.

При отпускании кнопки SB1 триггер на элементах DD1.1 DD1.2 переходит снова в единичное состояние. В этот момент на инверсном выходе (вывод 6 DD1.2) формируется отрицательный перепад напряжения, который не изменяет состояние триггера DD2.1. Для того чтобы вернуть счетный триггер исходное состояние кнопку SB1 придется нажать еще раз. С таким же успехом в подобном устройстве будет работать и JK – триггер.

Подобный формирователь является типовой схемой и работает четко и безотказно. Единственным его недостатком можно считать применение кнопки с перекидным контактом. Ниже будут показаны подобные формирователи, работающие от кнопки с одним контактом.

Меры по устранению ложных срабатываний, защита от помех

На схеме можно увидеть новую деталь – конденсатор C1, установленный в цепи питания триггеров. Каково его назначение? Основная его задача это защита от помех, к которым чувствительны не только триггеры, но и все остальные микросхемы.

Если коснуться элементов монтажа металлическим предметом, то в них создадутся импульсные помехи, которые могут состояние триггеров изменить как угодно. Такие же помехи в схеме создаются при работе даже одного триггера, тем более нескольких. Эти помехи передаются по шинам питания от одних микросхем к другим и также могут вызвать ложные переключения триггеров.

Чтобы этого не произошло на шинах питания и устанавливают блокировочные конденсаторы. Практически такие конденсаторы емкостью 0,033…0,068 мкФ устанавливаются из расчета один конденсатор на каждые две-три микросхемы. Монтаж этих конденсаторов производится как можно ближе к выводам питания микросхем.

Еще одним источником ложных срабатываний микросхем могут стать неиспользуемые входные выводы. Паразитные импульсы помех будут наводиться в первую очередь именно на таких выводах. Для борьбы с ложными срабатываниями неиспользуемые входные выводы следует подключать через резисторы сопротивлением 1…10 КОм к плюсовой шине источника питания. Кроме того, если в схеме есть неиспользуемые логические элементы И – НЕ, то их входы следует соединить с общим проводом, отчего на выходе таких элементов появится логическая единица, а уже к ним подключать неиспользуемые входы триггеров.

Если в качестве источника сигнала для микросхемы используется тумблер или кнопка, то совершенно недопустима ситуация когда контакт разомкнут, а достаточно длинный провод остается «висеть в воздухе». Уж такая антенна будет принимать помехи весьма успешно. Поэтому такие проводники следует обязательно подключать к плюсовой шине питания через резистор сопротивлением 1…10 КОм.

Подавление дребезга кнопки с одной парой контактов

Использование кнопок с одной парой контактов намного проще, поэтому они применяются чаще, нежели кнопки с перекидными контактами. Несколько схем, предназначенных для подавления дребезга контактов таких кнопок, показаны на рисунке 2.

Работа этих схем основана на временных задержках, создаваемых при помощи RC – цепочек. На рисунке 2а показана схема, работа которой осуществляет задержку включения и выключения, рисунок 2в содержит схему с задержкой только включения, а на рисунке 2д показана схема с задержкой выключения. Эти схемы представляют собой одновибраторы, о которых уже было написано в одной из частей данной статьи. На рисунках 2б, 2г, 2е показаны их временные диаграммы.

Нетрудно видеть, что эти формирователи выполнены на микросхемах серии К561, которая относится к КМОП микросхемам, поэтому номиналы резисторов и конденсаторов указаны именно для таких микросхем. Эти формирователи должны использоваться в схемах, построенных на микросхемах серий К561, К564, К176 и подобных.

Правильное подключение потенциометра к Arduino. Аппаратная борьба с дребезгом контактов | Полезные схемы

И так всем привет! На сегодняшний день разработка под ардуино является одним из бурно развивающихся направлений, в том числе и самодельщиков. Платформа простая, в интернете полно видео-аудио-текстовых уроков которые посвящают наз в азы разработки и пайки, но есть одно существенное НО! Далеко не во всех уроках даются правильные схемы подключения. Не сказать чтобы они и совсем уж неправильные, работать будет только как?.. Возьмем к примеру тривиальнейшую задачу, подключить потенциометр (он же переменный резистор) к ардуино. Что советуют делать в уроках? Как подключать? А вот так:

И вроде все логично. И даже как-то работать оно будет! Вот только как? Для обучения сойдет, а дальше хоть трава не расти. Кстати, более ответственные авторы уроков рекомендуют между выходом потенциометра и входом ардуино устанавливать резистор на 100 ом, тогда схема выглядит вот так:

Схема подключения потенциометра к ардуино с защитным резистором

И это уже лучше, т.к. рекомендуется для защиты ардуино и продления ее жизни, на все используемые входы/выходы подключать резисторы на 100 Ом.

Но на практике этого оказывается не достаточно. Допустим, с помощью переменного резистора вы хотите вводить или точно устанавливать какие-то данные, но если вывести показания с аналогового входа в монитор порта, то вы увидите, что даже не прикасаясь к потенциометру значения постоянно меняются в небольших пределах и точно установить нужное значение не получается, хоть  убей. Почему так? Во первых, для подключение потенциометра мы используем аналоговый вход, который прекрасно ловит помехи и наводки от чего угодно (начиная от источника питания, заканчивая любыми электроприборами, я уж не говорю про что-то более серьезное). Во вторых, есть такое понятие, как дребезг контактов, что тоже сказывается, но в меньшей мере на работу нашей схемы, как правило он проявляется когда мы крутим ручку потенциометра. И что теперь делать? как с этим бороться? Есть два пути:

  • Программными средствами
  • С помощью доработки схемы работы устройства

Первый способ труден и тернист, т.к. приходится разрабатывать десятки строк кода писать или изобретать программные фильтры, которые позволят достичь желаемого результата. Это требует много времени сил и познаний и не всегда это целесообразно. Есть второй и более простой вариант.

Это второй способ. Нам необходимо доработать схему нашего устройства добавив в нее резистор и конденсатор. Этакой RC фильтр, который позволит избавиться от описанных недостатков и позволит работать схеме стабильно. Для реализации схемы нам понадобится резистор на 10 кОм и конденсатор 0.1uF (номинал может несколько отличаться в большую сторону).В общем виде схема будет выглядеть следующим образом:

Для тех кто плохо воспринимает принципиальные электрические схемы, вот более наглядное представление:

Думаю все представлено наглядно и в комментариях не нуждается.

Где можно найти эти самые резисторы и конденсаторы? В любом радиомагазине. Номиналы элементов ходовые, так что такая рассыпуха всегда есть в наличии. Для тех кто любит тариться на Aliexpress вот ссылка на хороший магазин с быстрой доставкой Fantasy Electronics

Ну а для тех кто хочет взять в одном месте, вот ссылки на компоненты:

Arduino Nano

Резисторы на 100 Ом

Резисторы на 10 кОм

Набор конденсаторов

Потенциометр

Подавляем дребезг контактов в ПЛИС. Debouncer на Verilog

Шауэрман Александр А. [email protected]

В учебном стенде LESO2 для ввода данных используются кнопка и тумблеры. Если тумблеры, как правило, используются для задания статического уровня, то кнопка используется в качестве генератора импульсов синхронизации. В этом случае схема должна реагировать не на статический уровень, а на факт нажатия, то есть на переход сигнала из одного логического состояния на ножке ПЛИС в другое. При использовании механических коммутаторов (кнопки, тумблеры и прочие ключи) возникает такое неприятное явление, как дребезг контактов. В лабораторных работах по цифровой схемотехнике, при изучении триггеров, счетчиков, мы рекомендовали использовать простейшую схему подавления нежелательных импульсов (Подавление дребезга контактов). Схема выполнена в редакторе Block Diagram/Schematic и проста для повторения, однако обладает рядом недостатков, не позволяющих применять ее в проектах, серьезнее лабораторной работы.

Во-первых, нажатие кнопки происходит в произвольный момент времени, и потому, относительно остальной схемы внутри ПЛИС, является событием асинхронным.   Смена логического состояния на входной ножке ПЛИС может совпасть с моментом переключения принимающего триггера, и есть вероятность, что триггер окажется в неопределенном («нецифровом») метастабильном состоянии. Это может привести к непредсказуемым результатам. Во-вторых, в зависимости от продолжительности удержания кнопки, генерируется несколько событий, что не всегда удобно. Желательно однозначно фиксировать факт нажатия – генерировать только один импульс.

Создадим универсальный модуль на Verilog для обработки сигнала с механических переключателей. В иностранной литературе аналогичное устройство или блок называется Debouncer. Определимся с портами. Очевидно, что для ввода сигнала непосредственно с ножки ПЛИС нужен входной порт, назовем его sw_i (в статье Пишем «демку» для LESO2 на Verilog я приводил некоторые рассуждения по именованию входных/выходных портов, в этой и последующих работах я буду придерживаться такого стиля). Нужен вход для системных тактовых импульсов, с которыми синхронно работает вся остальная схема – clk_i. Добавим вход для асинхронного сброса всей схемы – rst_i. Сделаем универсальный модуль: предусмотрим два раздельных выхода для события «нажал кнопку» и события «отпустил кнопку» – sw_down_o и sw_up_o. Для того, чтобы не потерять информацию о длительности нажатия (а вдруг пригодится), создадим выход sw_state_o, на котором будет отражаться состояние кнопки, естественно, после устранения эффекта дребезга. Ниже показан листинг «заготовки» для нашего модуля.

module button_debouncer
(
    input clk_i,
	input rst_i,
    input sw_i,  
 
    output reg sw_state_o,  
    output reg sw_down_o,  
    output reg sw_up_o 
);
 
endmodule

Избежать проблему метастабильных состояний можно классическим методом переноса сигнала из одного частотного домена в другой – с помощью двух последовательных D-триггеров.

reg	 [1:0] sw_r;
always @ (posedge rst_i or posedge clk_i)
	sw_r    <= {sw_r[0], ~sw_i};

Два триггера входят в состав регистра sw_r. С каждым тактом на линии clk_i уровень с линии sw_i защелкивается в триггер sw_r[0] (с инверсией), а предыдущее содержимое sw_r[0] попадает в sw_r[1]. Выход триггера sw_r[1] можно считать синхронным относительно clk_i и использовать в схеме. Ниже на рисунке показана временная диаграмма работы цепочки триггеров.

Теперь разберемся, как бороться с дребезгом и ложными срабатываниями. Будем считать состояние на линии устоявшимся, если в течении некоторого времени оно неизменно. Алгоритмически это можно описать так: как только состояние на линии sw_i сменилось (вернее, теперь корректнее анализировать не sw_i, а выход регистра sw_r[1]) запускаем таймер, если в течении определенного времени состояние не изменилось, то такое состояние считаем устойчивым. Введем триггер sw_state_r , в нем будем хранить последнее стабильное состояние кнопки. Флаг sw_change_f устанавливается в единицу, когда текущее стабильное состояние отличается от того, что установлено на входе sw_i:

wire sw_change_f = (sw_state_o != sw_r[1]);

Флаг sw_change_f может равняться единице в двух случаях: либо это нажатие кнопки, либо ложное срабатывание. Для того, чтобы выяснить с чем мы имеем дело, запускаем счетчик, и если за время работы счетчика (успеет досчитать до своего максимального значения) состояние вновь не смениться, то текущее состояние признаем стабильным: запишем его в sw_state_r. Иначе сбросим счетчик и оставим sw_state_r без изменений.

always @(posedge clk_i)	// Каждый положительный фрон сигнала clk_i
if(sw_change_f)		// проверяем, состояние на входе sw_i
begin			// и если оно по прежнему отличается от предыдущего стабильного,
	sw_count <= sw_count + 'd1;  // то счетчик инкрементируется.
	if(sw_cnt_max)               // Счетчик достиг максимального значения.
		sw_state_o <= ~sw_state_o;	// Фиксируем смену состояний. 
end
else  			// А вот если, состояние опять равно зафиксированному стабильному, 
	sw_count <= 0;  // то обнуляем счет. Было ложное срабатывание. 

В общем случае максимальное значение счета можно задать по разному, один из самых простых методов, прекратить счет, когда в регистре sw_count будут все единицы:

wire sw_cnt_max = (sw_count == 16'hFFFF);

Или записать тоже самое более универсальным способом, не зависимым от разрядности счетчика:

wire sw_cnt_max = &sw_count;

Ниже приведена диаграмма работы, при действительной смене логического уровня. После того, как счетчик закончил счет, sw_state_r сменил свое значение:

А на этой диаграмме ложное срабатывание. Значение sw_state_o осталось первоначальным:

Осталось добавить в блоки always асинхронный сброс для всех элементов с памятью и защелкнуть сигналы на выходные триггеры:

always @(posedge clk_i)
begin
	sw_down_o <= sw_change_f & sw_cnt_max & ~sw_state_o;
	sw_up_o <= sw_change_f & sw_cnt_max &  sw_state_o;
end

Временная диаграмма работы модуля:

Проверим работоспособность нового модуля. За основу возьмем демонстрационный проект для leso2.4 из статьи «Пишем «демку» для LESO2 на Verilog». Скачиваем архив проекта и распаковываем в любое удобное место на локальном диске. В корневом каталоге проекта создаем текстовый файл для модуля button_debouncer и копируем туда исходный код. Файл должен иметь расширение .v, я его назвал debouncer.v Запускаем Quartus II, открываем проект. Для того, чтобы можно использовать модуль button_debouncer , мы должны включить файл debouncer.v в проект. Для этого заходим Assigment -> Settings … На вкладке Files добавляем файл с модулем (указываем путь, жмем «add», затем «Apply», только потом «OK» ).

Из всей периферии стенда нам понадобится тактовая кнопка и сегментные индикаторы. Для проверки модуля будем подсчитывать количество импульсов, генерируемых при нажатии кнопки. Создадим простейший 8-ми битный счетчик, пусть он будет срабатывать по заднему фронту (negedge sw_i ) сигнала с кнопки (мы же помним, что кнопка работает с инверсией: в нажатом состоянии генерируется логический ноль), результат счета выведем на семисегментные индикаторы (используем модуль seven):

Компилируем, загружаем. При однократном нажатии кнопки, счетчик не всегда увеличивает свое значение на единицу, часто перескакивает через несколько значений сразу. Это говорит о том, что при нажатии кнопки генерируется более одного импульса. И чем дольше стенд в процессе эксплуатации и больший износ у кнопки, тем в большей степени будет проявляться этот эффект. Особо сильно эффект дребезга будет выражен, если вместо кнопки использовать один из тумблеров.

Отлично. Обработаем сигнал с кнопки с помощью модуля:

Компилируем, прошиваем. Теперь однократное нажатие кнопки приводит к увеличению значения счетчика строго на единицу.

В текущем примере не важно, сработает счетчик при нажатии или отпускании кнопки, потому вместо вывода sw_down_o (событие – «кнопка нажата»), может быть использованы выхода sw_state_o (статическое состояние кнопки), sw_up_o (событие – «кнопка отпущена»). При объявлении экземпляра модуля, для сокращения записи, неиспользуемые выводы можно опустить:

 button_debouncer  debouncer 
(. clk_i(clk_50MHz_i), .sw_i(sw_i), .sw_down_o(sw_down));

Ниже на листинге исходный код модуля верхнего уровня:

Яндекс Дзен | Открывайте новое каждый день

Яндекс Дзен | Открывайте новое каждый день

Яндекс.Дзен – это платформа, которая подбирает контент специально для вас. В Дзене есть статьи и видео на разные темы от блогеров и медиа.

Ваш личный Дзен

Дзен понимает ваши интересы и собирает ленту для вас. Он анализирует действия: что вы смотрите, кому ставите лайки, на кого подписываетесь, а после – рекомендует вам и уже любимые источники, и ещё неизвестные, но интересные публикации.

Вы смотрите и ставите лайки

шаг 1

Алгоритм отслеживает это и подбирает контент

шаг 2

Вы видите интересные именно вам материалы

шаг 3

Интересные истории

В Дзене есть популярные медиа и талантливые блогеры. Ежедневно они создают тысячи историй на сотни разных тем. И каждый находит в Дзене что-нибудь для себя.

Примеры публикаций

В Дзене действительно много уникальных статей и видео. Вот несколько примеров популярного сейчас контента.

Дзен — простой, современный и удобный

Посмотрите на главные возможности сервиса и начните пользоваться всеми преимуществами Дзена.

Читайте о своих интересах.

Алгоритмы Дзена понимают, что вам нравится, и стараются показывать только то, что будет действительно интересно. Если источник вам не подходит — его можно исключить.

1/4

Тематические ленты.

С общей ленты со всеми статьями легко переключайтесь на тематические: кино, еда, политика, знаменитости.

2/4

Разнообразные форматы.

Открывайте разные форматы историй для чтения и общения. В приложении удобно читать статьи и смотреть видео, писать комментарии.

3/4

Оставайтесь в курсе событий!

Возвращайтесь к нужным статьям: добавляйте статьи в Сохранённое, чтобы прочитать их позже или сохранить в коллекции. Настройте уведомления, чтобы не пропустить самое интересное от любимых блогеров, медиа и каналов.

4/4

Читайте о своих интересах.

Алгоритмы Дзена понимают, что вам нравится, и стараются показывать только то, что будет действительно интересно. Если источник вам не подходит — его можно исключить.

1/4

Тематические ленты.

С общей ленты со всеми статьями легко переключайтесь на тематические: кино, еда, политика, знаменитости.

2/4

Разнообразные форматы.

Открывайте разные форматы историй для чтения и общения. В приложении удобно читать статьи и смотреть видео, писать комментарии.

3/4

Оставайтесь в курсе событий!

Возвращайтесь к нужным статьям: добавляйте статьи в Сохранённое, чтобы прочитать их позже или сохранить в коллекции. Настройте уведомления, чтобы не пропустить самое интересное от любимых блогеров, медиа и каналов.

4/4

Читайте о своих интересах.

Алгоритмы Дзена понимают, что вам нравится, и стараются показывать только то, что будет действительно интересно. Если источник вам не подходит — его можно исключить.

1/4

Тематические ленты.

С общей ленты со всеми статьями легко переключайтесь на тематические: кино, еда, политика, знаменитости.

2/4

Разнообразные форматы.

Открывайте разные форматы историй для чтения и общения. В приложении удобно читать статьи и смотреть видео, писать комментарии.

3/4

Оставайтесь в курсе событий!

Возвращайтесь к нужным статьям: добавляйте статьи в Сохранённое, чтобы прочитать их позже или сохранить в коллекции. Настройте уведомления, чтобы не пропустить самое интересное от любимых блогеров, медиа и каналов.

4/4

Дзен доступен во всем мире более чем на 50 языках

Смело рекомендуйте Дзен своим друзьям из других стран.

العَرَبِيَّة‎العَرَبِيَّة‎
Удобно пользоваться в смартфоне

У Дзена есть приложения для iOS и Android.

Пользуйтесь в браузере

Дзен доступен с любого устройства в вашем любимом браузере. Также Дзен встроен в Яндекс.Браузер.

Удобно пользоваться в смартфоне

У Дзена есть приложения для iOS и Android.

Пользуйтесь в браузере

Дзен доступен с любого устройства в вашем любимом браузере. Также Дзен встроен в Яндекс.Браузер.

Удобно пользоваться в смартфоне

У Дзена есть приложения для iOS и Android.

Пользуйтесь в браузере

Дзен доступен с любого устройства в вашем любимом браузере. Также Дзен встроен в Яндекс.Браузер.

© 2015–2021 ООО «Яндекс», 0+

Дизайн и разработка — Charmer

К сожалению, браузер, которым вы пользуйтесь, устарел и не позволяет корректно отображать сайт. Пожалуйста, установите любой из современных браузеров, например:

Яндекс.Браузер Google Chrome Firefox Safari

Предотвращение дребезга переключателя в узлах низкопрофильной клавиатуры

Пользовательские узлы низкопрофильной клавиатуры, используемые в OEM-приложениях, включают купольные переключатели мгновенного действия. Купольные переключатели — это тип переключателя в сборе с клавиатурой, рассчитанный на очень долгий срок службы и годы безотказной эксплуатации, но предназначенный для переключения на логическом уровне, а не для переключения питания.

Типы переключателей в сборе с клавиатурой

Все электромеханические переключатели, включая купольные переключатели, дискретные кнопочные переключатели и тумблеры, имеют некоторую степень дребезга контактов при замыкании и размыкании контактов для управления электрическим током.Когда контакты переключателя прилипают друг к другу, их импульс и эластичность действуют вместе, заставляя контакты переключателя отскакивать друг от друга один или несколько раз перед установлением устойчивого контакта. Результатом является быстрый импульсный электрический ток вместо чистого перехода от нуля к полному току. Этот эффект обычно не важен в цепях питания, но вызывает проблемы в логических цепях, которые реагируют достаточно быстро, чтобы неверно интерпретировать импульсы включения-выключения как поток данных.

В сборках пользовательского интерфейса переключатели мгновенного действия обычно имеют более низкий дребезг контактов, чем переключатели линейного действия, такие как простые кнопочные переключатели или поворотные переключатели. Однако некоторая степень дребезга переключателя всегда будет. В силовых цепях разработчики могут использовать конденсатор, подключенный к переключателю, чтобы минимизировать дребезг контактов, но конденсатор может ухудшить точки контакта переключателя. Использование конденсатора на контактах переключателя будет препятствовать отскоку переключателя, но определенно ухудшит его долговременную работу. Недорогие переключатели без защелки обычно имеют очень короткий срок службы, и отключение переключателя немного раньше может не стать проблемой для одноразовых или мало используемых приложений.Однако приложения с высокой надежностью с нашими купольными переключателями могут длиться несколько миллионов рабочих циклов в зависимости от конкретного используемого купольного переключателя.

Диаграмма отскока переключателя в блоке клавиатуры


Купольные переключатели

Наши купольные переключатели имеют очень низкий дребезг переключателя включения и выключения — менее 2 мс, а обычно значительно меньше 1 мс. Рекомендуется использовать программную схему устранения дребезга или триггер Шмитта, такой как 74HC14, для буферизации переключателя для простых схем.Устранение неполадок программного обеспечения выполняется с помощью микроконтроллера. Когда микропроцессор обнаруживает изменение состояния переключателя (с высокого на низкий или с низкого на высокий), запускается цикл задержки на короткое время, примерно 3 мс, и снова проверяется состояние переключателя. Цикл задержки и определение повторяющегося состояния происходит в течение 5-10 циклов. Когда дискретизированное состояние переключателя остается неизменным в течение 4 или 5 циклов задержки подряд, состояние переключателя является устойчивым и может использоваться для запуска действия, связанного с переключателем.

Устранение неполадок программного обеспечения легко выполнить, если в приложении есть микропроцессор и циклы задержки срабатывания переключения не вносят достаточной задержки, которая заметна пользователю.Без микропроцессора в приложении используйте триггер Шмитта для устранения дребезга переключателя.

Заключение

Если вы разрабатываете пользовательский интерфейс клавиатуры для своего приложения, всегда выбирайте, какой тип переключателя лучше всего подходит для вас. Здесь, в Epec, мы адаптируем наши технологии проектирования клавиатуры и сборки, чтобы обеспечить лучший дизайн и конструкцию для предполагаемого применения. Каждая основная технология имеет характеристики и преимущества, которые мы сравниваем, чтобы помочь сделать лучший выбор для вашего приложения.

Связаться с «Bounce» | Переключатели | Учебник по электронике

Когда переключатель приводится в действие и контакты касаются друг друга под действием силы срабатывания, предполагается, что они образуют непрерывность в один четкий момент.

К сожалению, коммутаторы не совсем достигают этой цели. Из-за массы подвижного контакта и любой эластичности, присущей механизму и / или материалам контактов, контакты будут «подпрыгивать» при замыкании в течение нескольких миллисекунд, прежде чем придут в состояние полного покоя и обеспечат непрерывный контакт.

Во многих приложениях дребезг переключателя не имеет значения: он не имеет большого значения, если переключатель, управляющий лампой накаливания, «дергается» в течение нескольких циклов каждый раз, когда он приводится в действие. Поскольку время прогрева лампы значительно превышает период дребезга, нарушения в работе лампы не будут возникать.

Однако, если переключатель используется для отправки сигнала на электронный усилитель или какую-либо другую схему с малым временем отклика, дребезг контактов может привести к очень заметным и нежелательным эффектам:

При более внимательном рассмотрении дисплея осциллографа обнаруживается довольно уродливый набор деталей и поломок при однократном нажатии переключателя:

Если, например, этот переключатель используется для подачи «тактового» сигнала в схему цифрового счетчика, так что предполагается, что каждое нажатие кнопочного переключателя увеличивает счетчик на значение 1, вместо этого произойдет счетчик будет увеличиваться на несколько единиц каждый раз при нажатии переключателя.

Поскольку механические переключатели часто взаимодействуют с цифровыми электронными схемами в современных системах, дребезг контактов переключателя часто рассматривается при проектировании. Каким-то образом необходимо устранить «дребезг», возникающий из-за дребезга контактов, чтобы приемная цепь видела чистый, четкий переход включения / выключения:

Контакты выключателя для устранения дребезга

Контакты переключателя могут быть отклонены несколькими способами. Самый прямой способ — решить проблему в самом источнике: в самом коммутаторе.Вот несколько предложений по разработке механизмов переключения с минимальным дребезгом:

  • Уменьшите кинетическую энергию подвижного контакта. Это снизит силу удара, когда он будет опираться на неподвижный контакт, тем самым минимизируя отскок.
  • Используйте «буферные пружины» на неподвижном контакте (-ах), чтобы они могли свободно откатываться и мягко поглощать силу удара от движущегося контакта.
  • Конструкция переключателя рассчитана на «протирочный» или «скользящий» контакт, а не на прямое воздействие.В конструкции «ножевого» переключателя используются скользящие контакты.
  • Демпфируйте движение механизма переключателя с помощью воздушного или масляного «амортизатора».
  • Используйте параллельно друг другу наборы контактов, каждый из которых немного отличается по массе или зазору между контактами, чтобы, когда один отскакивает от неподвижного контакта, по крайней мере, один из других все еще находится в плотном контакте.
  • «Смочите» контакты жидкой ртутью в герметичной среде. После первоначального контакта поверхностное натяжение ртути будет поддерживать непрерывность цепи, даже если подвижный контакт может несколько раз отскочить от неподвижного контакта.

Каждое из этих предложений жертвует некоторым аспектом характеристик переключателя ради ограниченного дребезга, и поэтому непрактично проектировать все переключатели с учетом ограниченного дребезга контактов.

Изменения, внесенные для уменьшения кинетической энергии контакта, могут привести к небольшому разомкнутому зазору контакта или медленно движущемуся контакту, что ограничивает величину напряжения, которое может выдержать переключатель, и величину тока, который он может прервать.

Скользящие контакты, хотя и не подпрыгивают, все же производят «шум» (нерегулярный ток, вызванный неравномерным сопротивлением контакта при перемещении) и подвержены более сильному механическому износу, чем обычные контакты.

Несколько параллельных контактов обеспечивают меньший дребезг, но только за счет большей сложности и стоимости переключения. Использование ртути для «смачивания» контактов является очень эффективным средством смягчения дребезга, но, к сожалению, оно ограничивается переключением контактов с низкой токовой нагрузкой.

Кроме того, контакты, смоченные ртутью, обычно ограничены в монтажном положении, поскольку сила тяжести может вызвать случайное «замыкание» контактов при неправильной ориентации.

Если перепроектирование механизма переключения не является вариантом, контакты механического переключателя могут быть отключены извне, с использованием других компонентов схемы для формирования сигнала.

Цепь фильтра нижних частот, подключенная к выходу переключателя, например, уменьшит колебания напряжения / тока, вызванные дребезгом контактов:

Контакты переключателя могут быть отключены электронным способом, используя гистерезисные транзисторные схемы (схемы, которые «защелкиваются» в высоком или низком состоянии) со встроенными временными задержками (так называемые «одноразовые» схемы), или два входа, управляемые двойным -метровый переключатель.

Эти гистерезисные схемы, называемые мультивибраторами , подробно обсуждаются в следующей главе.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Интерфейсные переключатели и реле к Re

Аннотация: В этой заметке обсуждается влияние на переключатели при использовании для подключения нагрузок. Высокие токи, протекающие через переключатель, ухудшают его качество при использовании в качестве переключателя питания. И механические переключатели, и реле демонстрируют дребезг переключателя во время работы. MAX6816 / MAX6817 / MAX6818 обеспечивают устранение дребезга переключателя и защиту от электростатического разряда ± 15 кВ.

Разработка внешнего интерфейса для промышленного или автомобильного приложения может оказаться сложной задачей для непосвященного системного инженера.Дребезг контактов переключателя и реле может привести к возникновению дуги, угрожающей надежности системы. Электростатический разряд (ESD) также может поставить под угрозу надежность и время безотказной работы. Цель этого обсуждения — облегчить задачу проектирования интерфейса между входами микроконтроллера и агрессивной промышленной или автомобильной средой.

Переключатель Bounce

Идеальной операции переключения, описанной в большинстве учебников — единственного перехода, который происходит мгновенно при срабатывании, за которым следует нулевое сопротивление при включении — никогда не существовало! Настоящие переключатели демонстрируют конечное сопротивление, называемое «контактным сопротивлением», которое со временем увеличивается с количеством срабатываний переключателя. Сопротивление контактов для нового переключателя составляет от менее 50 мОм до 100 мОм, в зависимости от материала контактов, нагрузки, условий окружающей среды и использования переключателя.

Когда переключатель меняет состояние, его контакты проходят несколько циклов открытия-закрытия, называемых «дребезгом контактов», прежде чем перейти в состояние покоя в конечном состоянии. В некоторых случаях этот быстрый отскок контакта вызывает изменяющееся сопротивление, когда движущийся контакт скользит по неподвижному контакту. На рис. 1 кнопочный переключатель подает на резистор 24 В (типичное промышленное управляющее напряжение).Обратите внимание, что по крайней мере четыре основных коммутационных перехода происходят до того, как выход перейдет в состояние покоя при напряжении 24 В. Для цифровой системы управления эти переходы можно интерпретировать как четыре отдельных замыкания контактов.


Рисунок 1. Переключите контакт на дребезг и тестовую схему.

Дребезг контактов недопустим, потому что автомобильные и промышленные системы управления требуют точных данных в реальном времени в виде определенных изменений состояния. (Для получения дополнительной информации о дребезге переключателя и связанных проблемах см. Примечание к приложению «Сбой переключателя и другие маленькие грязные секреты».») Факторы, которые влияют на номинальную емкость переключателя, включают коэффициент мощности, напряжение переменного или постоянного тока, амплитуду напряжения, тип нагрузки (лампа или двигатель; то есть, является ли нагрузка резистивной, индуктивной или емкостной), а также величину. тока через переключатель. Как правило, номинальное напряжение переменного тока для переключателя указывается для данного уровня тока и коэффициента мощности. Его рабочее напряжение должно быть меньше, чем это номинальное напряжение переменного тока.

Тип нагрузки на коммутаторе влияет на его рейтинг резко.Резистивная нагрузка, такая как вольфрамовый нагреватель, вызывает наименьшее напряжение. Индуктивные нагрузки и нагрузки двигателя создают дополнительную нагрузку на переключатель при его размыкании и замыкании. На подпрыгивающих контактах переключателя могут возникать пусковые токи, в 3–10 раз превышающие установившиеся уровни. Отскок возникает как при открытии, так и при закрытии, и возникающая в результате дуга вызывает износ контактов, более высокое сопротивление и более низкую надежность.

Ламповая и емкостная нагрузки представляют собой наихудший случай. В момент замыкания переключателя обе эти нагрузки вызывают короткое замыкание переключателя.Холодное сопротивление лампы близко к 0 Ом, а разряженный конденсатор — короткое замыкание при подаче напряжения! Это изменение состояния может вызвать пусковые токи, в 100 раз превышающие установившееся значение. Проблема усугубляется тем, что в течение этого интервала короткого замыкания контакты переключателя дергаются. Высокие уровни тока и отскакивающие контакты вызывают сильное искрение на контактах переключателя, которое вызывает эрозию контактов. Что еще хуже, повторяющиеся циклы работы переключателя с сильной дугой могут вызвать короткое замыкание из-за сварки (плавления) контактов вместе.

Последнее, что необходимо учитывать при выборе переключателя для автомобильной или промышленной среды, — это уровень мощности и материал контактов. Серебряные контакты обычно указываются для уровней мощности выше 0,4 ВА (диапазон уровней мощности или номинальная мощность мокрого контакта). Этот уровень мощности обеспечивает достаточное количество дуги, чтобы удалить любые серебряные налеты (окисление, увеличивающее контактное сопротивление). Таким образом, минимальное искрение является полезным, но чрезмерное искрение, вызванное лампой или емкостной нагрузкой, разрушает контакты переключателя.

Для уровней мощности ниже 0.4 ВА (диапазон низкого уровня или номинальное значение для сухих контактов), следует использовать позолоченные контакты. Поскольку этим уровням мощности не хватает энергии для возникновения дуги, серебряные контакты покрываются оксидом контактов (изолирующим материалом) и, следовательно, не могут замкнуть цепь. Однако покрытие серебряных контактов золотом предотвращает потускнение и тем самым продлевает срок службы контактов до механического срока службы. Также для диапазона низкого уровня (вместо куполообразных контактов) можно использовать разветвленные контакты, то есть двухконтактные параллельные переключающие контакты. Два зубца обеспечивают протирку, которая поддерживает надежность, помогая удалить потускнение контактов.

Во избежание ухудшения качества сигнала из-за износа контактов не следует направлять сигналы через контакты переключателя, которые также выполняют управление уровнем мощности (то есть контакты, которые управляют двигателями, лампами или соленоидами). Кроме того, любые контакты, передающие сигналы в микроконтроллер или промышленную систему управления, должны включать устранение сигнала с помощью аппаратного или программного обеспечения.

Поскольку циклы проектирования теперь измеряются месяцами, а не годами, стало серьезной проблемой обнаружить на полпути проекта, что ваш микроконтроллер не работает в реальном времени, потому что его внутренние ресурсы (таймеры, ОЗУ, прерывания и даже опросы для устранения неполадок) входы) выходят за пределы возможностей.Вам нужно решение, которое снижает общую стоимость системы, минимально зависит от микроконтроллера (программного обеспечения и ОЗУ), требует мало места на печатной плате и способствует надежности системы.

Как показано на рисунке 1, простого понижающего резистора недостаточно для того, чтобы переключатель мог произвести чистое и определенное изменение состояния. Рисунок 2 иллюстрирует типичное учебное решение проблемы подпрыгивания переключателя. Два резистора и два логических элемента ИЛИ-НЕ образуют защелку R-S (рисунок 2a).Два резистора опускают вход R или S, когда переключатель разомкнут, и они ограничивают ток на землю, если контакты переключателя должны плавиться. Таблица истинности для защелки R-S иллюстрирует ее работу ( Таблица 1 ).


Рис. 2. Схема переключателя-дебаунсера CMOS с одним переключателем R-S защелки (a) и схема переключателя-дебаунсера CMOS с одним переключателем (b).

Таблица 1. Отбойник выключателя с защелкой R-S

R S Q Выход
л л Удерживать последнее логическое состояние
H л л
л H H
H H Состояние неизвестно, запрещено

На выходе Q высокий логический уровень, когда переключатель установлен в положение S. Таким образом, дребезг контактов просто вызывает низкий логический уровень на входе S. Этот вход находится в состоянии удержания, потому что понижающий резистор на R удерживает этот вход на низком логическом уровне. Обратное верно, когда переключатель установлен в положение R: Q имеет логический 0, и он поддерживает состояние удержания при наличии дребезга контактов. Эта схема приемлема, но требует двух дополнительных ворот NOR. Таким образом, есть возможности для улучшения.

Одним из недостатков этой схемы защиты от дребезга является необходимость использования однополюсного двухпозиционного переключателя (SPDT), который стоит больше, чем однополюсный однопозиционный переключатель (SPST), и физически больше.Более крупный переключатель, резисторы и вентили ИЛИ-НЕ требуют больше места на печатной плате. Кроме того, «нестабильное состояние» таблицы истинности указывает, что состояние Q не может быть гарантировано, когда оба входа одновременно имеют высокий логический уровень. Это состояние может легко возникнуть при поиске и устранении неисправностей в полевых условиях, если, например, входы низкого и высокого уровня закорочены проводом измерителя.

Переключающие контакты с замыканием до размыкания допускают возникновение нестабильных состояний, поэтому контакты для этой цепи должны быть рассчитаны на размыкание до замыкания.Поскольку схема не обеспечивает переключения уровня напряжения, к переключателю необходимо подвести три провода. Дополнительная схема и место на печатной плате увеличивают стоимость системы.

В новом методе устранения дребезга используется ИС переключателя-дребезга, чтобы уменьшить количество компонентов, энергопотребление и пространство на печатной плате (рис. 2b). U1 — это модуль защиты CMOS-переключателя, подключенный непосредственно к SPST-переключателю. Его вход имеет подтягивающий резистор 63 кОм для входов с высоким логическим уровнем, что экономит место на печатной плате. Конденсатор C1 развязывает вывод VCC.Замыкание переключателя подтягивает вывод IN к низкому уровню и обеспечивает низкий логический уровень на выводе OUT. Вывод OUT не меняет состояние до тех пор, пока вывод IN не стабилизируется в течение 40 мс, что скрывает эффект любого дребезга контакта.

Не столь очевидным преимуществом этой схемы является резистивная нагрузка переключателя внутренним резистором 63 кОм, обеспечивающая надежность и неограниченный срок службы переключателя. В этой схеме не существует запрещенных состояний, потому что на входе низкий или высокий уровень. Кроме того, схема блокировки пониженного напряжения IC обеспечивает условие, важное для автомобильных и промышленных приложений: чтобы вывод OUT находился в известном состоянии во время включения питания.Схема повышает надежность и снижает системные затраты за счет меньшего количества компонентов, менее дорогостоящего переключателя SPST и только двух проводов, подключенных к переключателю.

Реле отказов

Реле также представлены в учебниках как идеальные коммутационные устройства. Предполагается, что, как и переключающие контакты идеального переключателя, контакты реле имеют нулевое сопротивление и единственный переключающий переход, который происходит немедленно при срабатывании. Как и в случае с переключателями, фактические контакты реле, конечно, имеют контактное сопротивление, которое со временем увеличивается при повторных срабатываниях. Типичное контактное сопротивление составляет от менее 50 мОм до 200 мОм в новом состоянии.

Срабатывание реле также механическое. Однако, в отличие от переключателя, реле SPST имеет только один подвижный контакт, который электрически соединяется проводом с одной из клемм внешнего контакта. Стационарный контакт подключается к другому внешнему контакту. Контакты реле также совершают несколько циклов размыкания-замыкания контактов, прежде чем перейти в состояние покоя в конечном состоянии. Этот интервал дребезга контактов дополняет время срабатывания и срабатывания реле, которое может измеряться десятками миллисекунд.

На рис. 3 показано напряжение на резистивной нагрузке после срабатывания промышленного реле, которое подает 24 В на резистор. До того, как контакты останутся на уровне 24 В, очевидно, как минимум 12 основных коммутационных переходов. Автомобильный микроконтроллер или промышленная система управления интерпретируют эти переходы как несколько циклов контактов реле.


Рис. 3. Схема проверки и дребезга контактов реле.

Что касается переключателей, наихудшими нагрузками для реле являются ламповые и емкостные нагрузки.Эти нагрузки подвергают контакты дополнительному напряжению, создавая короткое замыкание в момент размыкания или замыкания контактов реле. Поэтому вы должны указать контакты реле для типа нагрузки, ожидаемой в приложении. В отличие от контактов переключателя, контакты реле оцениваются по их резистивной нагрузке переменного / постоянного тока и «контактной мощности».

Номинальная мощность контакта обеспечивает максимальную нагрузку двигателя, которой может подвергаться реле без преждевременного выхода из строя. Реле, используемые в промышленных и автомобильных системах управления с целью изоляции одного источника питания или заземления от другого, подвержены одинаковым «сухим» и «низкоуровневым» диапазонам рассеяния мощности.Для уровней мощности сигнала ниже 0,4 ВА должны быть указаны позолоченные или раздвоенные контакты реле. Использование реле уровня мощности с серебряными контактами означает, что разработчик может вскоре ожидать выхода из строя!

Дребезг контактов при протекании тока высокого уровня подвергает контакты реле тому типу неисправности, который наблюдается в переключателях. Опять же, сигналы не должны поступать от контактов, которые приводят в действие двигатели, соленоиды или аналогичные компоненты в автомобильной или промышленной системе управления. Для этого следует использовать отдельный набор контактов.

В качестве трансляторов сигналов реле и резистор не подходят для подачи чистого сигнала на микроконтроллер или систему управления. На рис. 4 показан противоударный отбойник из учебника, применяемый к контактам реле для системного микроконтроллера. [7] Датчик процесса, такой как дистанционное реле давления, приводит в действие реле (установленное на плате управления) с напряжением 24 В постоянного тока. Значение RC-фильтра нижних частот должно быть достаточно большим (от 20 мс до 200 мс), чтобы замаскировать любое время дребезга, вызванное контактами реле.


Рисунок 4.Схема восьмиразрядного дебаунсера для микроконтроллера.

По мере того, как конденсатор заряжается и разряжается, ИС триггера Шмитта обеспечивает изменение выходного сигнала с гистерезисом и резким, определенным переключением. Для этой схемы требуется программное обеспечение для опроса, а для ее большого количества компонентов требуется больше места на печатной плате (для типичного 8-битного входного модуля он включает в себя две микросхемы триггера Шмитта 74HC14, восемь конденсаторов и 16 резисторов).

В листинге 1 представлена ​​подпрограмма опроса псевдопорта, которая отслеживает реле в указанной выше схеме на предмет изменений в состоянии контакта.Для каждого прохода через основной цикл основная программа переходит к подпрограмме Check_Port, считывает входные данные и сохраняет их в ячейке памяти Port1. Он сравнивает данные Port1 со старыми данными порта в ячейке памяти Port_P и выполняет битовый тест в строке 4. Если никакие входные биты не изменились с момента последнего чтения Port1 (Port_P содержит предыдущие данные), выполнение программы завершает эту подпрограмму и продолжается снова. в основной программе. Если биты изменились, он добавляет «1» к ячейке памяти счетчика.Счетчик сравнивается с константой «N_Pass_Value» (количество проходов через основную программу до того, как реле считается отключенным), и если значение Count меньше N_Pass_Value, выполнение снова возвращается к основной программе. Если Count равно N_Pass_Value, Count устанавливается в ноль, новые данные Port1 копируются в Port_P, и выполнение переходит из подпрограммы обратно в основную программу.

Листинг 1. Подпрограмма для псевдо-опроса кода

  1. Check_Port: чтение данных порта
  2. Сохранение Port_Data в Port1
  3. Сравнить Port1 с Port_P (EX-OR Port1 с Port_P)
  4. Тест на изменение битов: (Нет ) Возврат из подпрограммы Check_Port, (Да) Продолжить
  5. Добавить 1 в счетчик
  6. Count = N_Pass_Value: (Нет) Возврат из подпрограммы Check_Port, (Да) Продолжить
  7. Set Count = 0
  8. Сохранить порт 1 в Port_P
  9. {Сделайте что-нибудь с новыми данными порта}
  10. Возврат из подпрограммы Check_Port с новыми данными Port_P для основной программы
Альтернативное решение требует гораздо меньшего количества компонентов (, рис. 5, ) и меньше полагается на программное обеспечение для определения момента изменения состояния контакта реле или переключателя.Таким образом, сокращается время обработки данных в микроконтроллере или системе управления. Микросхема переключателя-дебаунсера CMOS подает на микроконтроллер все восемь входов. Вывод изменения состояния (Active-Low CH) переходит в низкий уровень, когда происходит изменение состояния. Канал Active-Low подключается к выводу запроса прерывания (Active-Low IRQ) микроконтроллера. На выводе EN Active-Low U1 устанавливается низкий уровень для чтения выходных данных, и он сбрасывает сигнал CH Active-Low на высокий уровень. Этот подход не требует процедуры опроса; с этим можно быстро справиться с помощью простой процедуры обслуживания прерывания.Результат — значительное улучшение обработки данных в реальном времени микроконтроллерами в автомобильных и промышленных приложениях.


Рис. 5. Восьмиразрядная схема переключателя-дебаунсера CMOS для микроконтроллера.

В листинге 2 показана подпрограмма обслуживания прерывания псевдокода для схемы на рисунке 5. Листинг 2, похоже, не имеет преимуществ перед листингом 1 по длине кода, но его преимущество существенно для обработки входных данных в реальном времени, так как требуется в автомобильной и промышленной сферах.Наиболее важно то, что подпрограмма обслуживания прерывания запускается только тогда, когда доступны новые данные (когда реле или переключатель меняют состояние). Это действие позволяет процессору выполнять другие ресурсоемкие процедуры и обрабатывать данные ближе к реальному времени.

Листинг 2. Подпрограмма для кода псевдопрерывания

  1. New_Port: Установить EN \ pin bit low
  2. Read Port Data
  3. Сохранить Port_Data в Port_P
  4. Установить EN \ pin bit high (Reset CH \ = High)
  5. Возврат из подпрограммы службы Check_Port с новыми данными Port_P, готовыми для основной программы
  6. Main_P: Продолжить программу до прерывания
  7. {Сделайте что-нибудь с новыми данными порта, когда это необходимо}
Подпрограмма Check_Port в листинге 1 должна выполняться во время каждого цикла основной программы, независимо от того, доступны ли новые данные. Эта подпрограмма также требует дополнительного байта ОЗУ для данных порта 1, который может быть недоступен при использовании 8-битного микроконтроллера в приложении для обработки данных в реальном времени. Как упоминалось ранее, системные ресурсы, такие как оперативная память и обработка данных в реальном времени, демонстрируют признаки нагрузки только на поздних этапах цикла проектирования.

На рис. 6 и в листинге 3 показана процедура псевдо-опроса-устранения неполадок, которая проверяет изменения в состоянии контактов реле с минимальным использованием оборудования, резисторов или избыточного программного обеспечения.Резисторы опускают входные контакты микроконтроллера, когда контакты реле разомкнуты. R выбирается для типа контактов реле, указанного разработчиком, с учетом материала контактов и тока нагрузки. Подпрограмма DB_Check_Port (листинг 3) работает следующим образом.


Рисунок 6. Минимальный релейный интерфейс для микроконтроллера.

Выполнение программы переходит к этой подпрограмме при каждом проходе по основной программе. Он считывает входные данные и сохраняет их в ячейке памяти Port1 для сравнения со старыми данными порта в ячейке памяти Port_P (строки с 1 по 3).Код в строке 4 выполняет битовый тест. Если ни один бит не изменился с момента последнего чтения Port1, выполнение завершает подпрограмму и продолжается в основной программе (Port_P содержит предыдущие данные). Когда биты изменили состояние, цикл таймера / счетчика (строки 6 и 7) отмечает 50 мс, отсчитывая тактовые циклы ЦП. По истечении этого интервала данные Port1 передаются в область памяти Port_P для использования основной программой.

Этот подход имеет две основные проблемы: он тратит время ЦП и не обеспечивает защиту от электростатического разряда (ESD) или переходных процессов на входных линиях.Замедление времени обработки данных для контура таймера / счетчика неприемлемо в автомобильных и промышленных приложениях, где сигналы датчиков и системного управления должны обрабатываться в реальном времени. Кроме того, эта конструкция не обеспечивает входной защиты выводов микроконтроллера, поскольку выводы подключаются непосредственно к клеммам реле. Целостность микроконтроллера может быть легко нарушена техником, заменяющим реле, потому что это действие может позволить электростатическому разряду непосредственно попасть на контакты микропроцессора.

Листинг 3. Подпрограмма для псевдотаймера / кода отсечения счетчика

  1. DB_Check_Port: чтение данных порта
  2. Сохранение данных порта в Port1
  3. Сравнить Port1 с Port_P (EX-OR Port1 с Port_P)
  4. Тест на изменение битов : (Нет) Возврат из подпрограммы Check_Port, (Да) Продолжить
  5. Сохранить 50ms_Count в счетчике
  6. DB_TMR: Уменьшить счетчик на 1
  7. Test Counter = 0: (Нет) Перейти к DB_TMR, (Да) Продолжить
  8. Сохранение Port_Data в Port_P
  9. {Сделайте что-нибудь с новыми данными порта}
  10. Возврат из подпрограммы Check_Port с новыми данными Port_P для основной программы

Automotive Specifics

Все без исключения автомобильные среды представляют собой проблему для инженеров-проектировщиков. Автомобильные системы должны выдерживать температуры в диапазоне от -40 ° C до + 70 ° C, постоянную механическую вибрацию и загрязняющие вещества, такие как смазочные материалы, охлаждающие жидкости и другие жидкости. Будут обсуждаться статические перенапряжения и обратные напряжения, всплески переключения, переходные процессы от параллельных и последовательных нагрузок, переходные процессы шума низкого напряжения и сбросы нагрузки.

Вы должны учитывать возможность статического перенапряжения или напряжения обратной полярности от аккумуляторной системы автомобиля. Шина питания транспортного средства передает напряжение до +24 В при запуске разряженной батареи от внешнего источника.Источник питания микроконтроллера должен быть способен выдерживать это напряжение, как и любой вход, который может быть замкнут накоротко из-за отказа компонента или действия специалиста по обслуживанию. Если аккумулятор транспортного средства непреднамеренно подключен задним ходом, все системы, подключенные к шине питания транспортного средства, будут подвергаться отрицательному напряжению. Снова обращаясь к рисункам 2b и 5, защита на входах противодребезги MAX6816, MAX1617 и MAX6818 может обрабатывать ± 25 В (высокий логический уровень + 25 В и низкий логический уровень -25 В).

В качестве альтернативы вы можете защитить каждый вход, установив последовательный резистор и последовательно соединенные стабилитроны (или диоды для подавления переходных напряжений, или TVS, диоды) параллельно с понижающим резистором (рис. 2а). Для дополнительной защиты источник питания микроконтроллера должен также включать диод обратной защиты, включенный последовательно с его входом. Когда параллельно подключенные индуктивные нагрузки, такие как топливные насосы, реле, звуковые сигналы, соленоиды и стартеры, отключены (выключены), они могут генерировать переходные процессы отрицательного напряжения до -100 В на шине питания.

Аналогичным образом, переходные процессы положительного напряжения до + 100 В могут возникать, когда последовательно подключенная нагрузка, такая как переключатель в задней части автомобиля, отключена от индуктивного компонента, такого как длинный жгут проводов, который подает +12 В на заднюю часть автомобиля. автомобиль. Жгут проводов в автомобиле содержит распределенную емкость и индуктивность, которые могут накладывать всплески переключения ± 100 В на шину питания +12 В. Защита от электростатических разрядов и переходных процессов на входе — необходимость в этой среде.

Когда низкое сопротивление стартера двигателя приводит к проворачиванию двигателя, возникающий сильный ток может вызвать переходные процессы с низким напряжением из-за кратковременного понижения напряжения на шине питания +12 В до уровня +5 В.Эта проблема особенно опасна в холодную погоду, когда вязкость масла выше. Кроме того, скорость вращения стартера во время запуска не является постоянной, а изменяется из-за воздействия механических компонентов, прикрепленных к коленчатому валу. Результатом является изменение уровня переходного процесса низкого напряжения. Поэтому проектируемые системы управления (электронные модули) должны иметь достаточную «переходящую» емкость (входную емкость источника питания), чтобы обеспечить работу во время этих низковольтных переходных процессов. Одним из преимуществ интеграции схемы и меньшего количества компонентов является меньшая рассеиваемая мощность, что обеспечивает меньшую переходящую емкость.

Последняя опасность, которую следует учитывать, — это сбросы нагрузки, которые происходят, когда муфта кондиционера, мигающие фары или другая большая нагрузка внезапно отключаются от шины питания. Если двигатель ускоряется или работает на высокой скорости, цепь возбуждения генератора переменного тока (постоянная времени которой составляет от 40 нс до 400 мс) может подвергать шину питания напряжению от + 10 В до + 120 В.

Дизайнер должен учитывать все вышеперечисленное при разработке системы управления автомобильной средой. Рисунок 7 показывает простой вид различных нагрузок, подключенных к шине питания, с их распределенной индуктивностью, емкостью и сопротивлением. Подключение переключателя, который просто сигнализирует о событии, например дверного переключателя аварийной сигнализации или переключателя давления в точке переключения коробки передач, подвергает вход контроллера всем упомянутым выше переходным опасностям.


Рисунок 7.Модель жгута проводов автомобиля.

Защита входа для типичного устройства HCMOS, подключенного к шине питания, проиллюстрирована на Рис. 8a . Резисторы R1 и R3 выбраны для ограничения тока через переключатели, когда они замкнуты (условия сухого или мокрого контакта), и для подтягивания входов до +12 В. Конденсаторы C1 и C3 (обычно небольшие, от 22 до 100 нФ, керамические конденсаторы) развязывают на землю любые радиочастотные помехи от таких источников, как система зажигания и радиостанции CB.Резисторы R2 и R4 ограничивают токи на входах HCMOS при наихудшем переходном напряжении + 150В. Наконец, конденсаторы C2 и C4 вместе с R2 и R4 образуют RC-защитный барьер для входа, обеспечивая типичную постоянную времени от 50 мс до 200 мс.

В другом альтернативном варианте используется ИС (MAX6817), которая включает два устройства защиты от электростатических разрядов в корпусе SOT-23 для поверхностного монтажа (, рис. 8b, ). На первый взгляд, защита от переходных процессов, показанная на Рисунке 8a, кажется, отсутствует, но эта защита не требуется для входов MAX6817. Резисторы R1 и R3 не нужны, потому что U1 включает резистор 63 кОм. Конденсаторы C1 и C3 не являются обязательными и обычно не требуются, поскольку защита входа является внутренней для U1. Резисторы, встроенные в микросхему MAX6817 IC (U1), ограничивают входные токи.


Рис. 8. Схема дискретно-компонентной, HCMOS-защиты входа и интерфейса от дребезга (a), а также схема однокомпонентной, HCMOS-защиты входа и интерфейса противодребезговой защиты (b).

Наконец, комбинация противодействия RC из C2 и C4 с R2 и R4 не требуется, потому что U1 устраняет дребезги сигналов в течение не менее 40 мс после того, как установился дребезг контактов.Чрезвычайно низкий ток питания U1 (6 мкА, тип.) Позволяет системе справляться с переходными шумами низкого напряжения с меньшей задерживающей способностью. Схема на рис. 8b также обеспечивает блокировку при пониженном напряжении для защиты при отключении или повторном подключении аккумуляторной батареи автомобиля.

Механические ударные волны, которые преобразуются в электрические сигналы от реле давления и других датчиков, часто игнорируются разработчиками электроники, но вызывают беспокойство у инженеров-автомобилестроителей. Например, реле давления контролирует гидравлическую жидкость в автоматической коробке передач во время ускорения, как для указания соответствующей точки переключения передач, так и для отправки сигнала контроллеру двигателя (микроконтроллеру).

Поскольку это давление жидкости не изменяется мгновенно (равно как и напряжение на конденсаторе или ток через катушку индуктивности), выходной сигнал давления включает выбросы и звон в точке переключения. Таким образом, сигнал реле давления требует дребезга не только для дребезга контактов в реле давления, но и для отражения механической ударной волны. Переключатели, которые контролируют давление охлаждающей жидкости, также требуют дребезга (потому что воздух в охлаждающей жидкости двигателя вызывает кавитацию), а переключатели температуры требуют дребезга для маскировки механических и электрических воздействий.Эти проблемы с механическими ударами также возникают в промышленных приложениях.

Приложение: Защита от электростатического разряда

Исследования показали, что на электростатические разряды приходится от 10% до 30% всех отказов. Хотя во многих прекрасных книгах подробно обсуждается ОУР, это приложение предлагает лишь краткий обзор этого сложного мира.

Поверхность может легко получать электроны (отрицательный заряд) или терять электроны (положительный заряд), когда два разных материала соприкасаются и трются друг о друга. Трибоэлектризация (трение) заставляет электроны собираться в лужах на непроводящих поверхностях, потому что при напряжениях ниже 2 кВ электроны не могут проходить через непроводящую поверхность.Такие бассейны образуют положительные или отрицательные электростатические поля, создавая градиенты напряжения между поверхностями с силовым полем, которое может тянуть или толкать заряды.

Поля около этих бассейнов сильные, но заряды (электроны) предпочитают рассеиваться над проводящей поверхностью и через нее. Джон М. Кольер проводит аналогию с водоемом с чрезвычайно тонкой плотиной, возведенной в центре. Если вода (электроны) добавляется к одной стороне, эта сторона прикладывает силу к нижнему бассейну перпендикулярно дамбе, в результате чего дамба в конечном итоге разрушается (разряд ESD) и пропускает воду (поток электронов) в нижний бассейн (проводящая поверхность) . Эта аналогия и концепция электронов в пулах справедливы для напряжений ниже 2 кВ. Поскольку градиент напряжения в 100 В обычно разрушает затворы полевого МОП-транзистора, наша недорогая схема с программным устранением неисправностей с минимальным количеством резисторов определенно подвергает систему риску повреждения микроконтроллера электростатическим разрядом!

Напряжения выше 3 кВ считаются электростатическими разрядами высокого напряжения, для которых концепция скопления электронов на непроводящей поверхности больше не применяется. При таких более высоких напряжениях избыточный заряд на непроводящей поверхности легко ионизирует воздух и разряжается (через искру) на любую соседнюю проводящую поверхность.Искра позволяет току течь от одной поверхности к другой через воздух. Молния — отличный пример такой формы разряда. Острые углы на проводящей поверхности при более высоких напряжениях имеют тенденцию концентрировать силовые линии электрического поля, которые легче ионизируют воздух в коронном разряде. В таких условиях при относительной влажности от 10% до 20% риск возникновения электростатического разряда очень высок.

Объекты, генерирующие статическое электричество, бывают разных форм. Двумя примерами являются трение двух поверхностей друг о друга (трибоэлектрическая зарядка) или снятие куска пластиковой ленты с печатной платы.Было показано, что консервированные криогенные устройства того типа, которые используются для поиска и устранения неисправностей, генерируют заряженные капли. Другой пример — отказ высоковольтной изоляции в высоковольтной искровой системе автомобиля может привести к возникновению напряжения, достаточно высокого, чтобы вызвать коронный разряд между поверхностями.

При предотвращении повреждения от электростатического разряда следует учитывать факторы окружающей среды, такие как влажность (которая снижает электростатический разряд, но не устраняет его). Токопроводящие браслеты и коврики должны быть частью рабочего места, защищенного от статического электричества. Проводящие материалы должны быть заземлены, особенно это касается отверток.(Отвертка представляет собой проводник с острыми углами, непроводящей ручкой и незаземленным наконечником, требующим электростатического разряда.)

Обратите внимание, что заземление бесполезно на непроводящих поверхностях. Поэтому в цепи, которые могут прямо или косвенно контактировать с источниками электростатического разряда, должен быть предусмотрен какой-либо тип защиты от электростатического разряда. Сами по себе токопроводящие клавиатуры не обеспечат защиты, если технический специалист может разрядить свою отвертку во вход микроконтроллера.

TVS-диоды и ИС могут защитить систему от электростатического разряда и переходных процессов.TVS-диоды обеспечивают низкое напряжение ограничения без ухудшения самих себя. Они доступны от нескольких производителей с рабочим напряжением от + 5В до + 24В. При указании выводов TVS-диодов (то есть не для поверхностного монтажа) следует делать выводы как можно короче, чтобы исключить индуктивность выводов, которая сводит на нет преимущества диода за счет увеличения времени его отклика.

Каждая из схем на рисунках 2b и 5 обеспечивает защиту от электростатического разряда для входов микроконтроллера. Входы MAX6816, MAX1617 и MAX6818 могут работать с напряжением ± 25 В и защищены от электростатического разряда до +15 кВ.Защита от электростатического разряда обеспечивается во всех состояниях нормальной работы, при включении, отключении питания и выключении. Этот тип защиты от электростатического разряда и защиты входа идеально подходит для автомобильных и промышленных приложений. Преимущества антистатической ИС с защитой от электростатического разряда включают в себя защиту от электростатического разряда и противодействие в одном и том же корпусе, тем самым минимизируя площадь печатной платы, уменьшая количество деталей и повышая надежность и устойчивость системы.

Надежность и надежность стали центральными вопросами для автомобильного дизайнера, поскольку производители транспортных средств разрабатывают автомобили, которые управляются и тормозятся «по проводу». «В скором времени автомобили могут иметь электродвигатели, обеспечивающие рулевое управление с усилителем, торможение двигателями на каждом колесе, дросселирование топлива с управляемым двигателем ускорение и многое другое. Все эти нововведения потребуют более крупного жгута проводов, но существующие жгуты уже подлежат переходные отказы

Библиография

  1. «Техническая информация», EAO Switching Products World Class, Catalog 102B, Nov. 1998, pp. 104-105.
  2. «Rerating Current», Design Guide 2000 NKK Switches, Кат.9908, май 1999 г., стр. Z3.
  3. Pasahow, Эдвард Дж., «Введение в интерфейс и периферийное оборудование», Microprocessor Technology and Microcomputers, McGraw-Hill, 1988, p. 234.
  4. Кац, Рэнди Х., «Практические вопросы», Contemporary Logic Design .
  5. Престопник, Ричард Дж., «Базовый интерфейс ввода и вывода», Digital Electronics, Saunders College Publishing, 1990, стр. 465-466.
  6. «Реле для печатных плат общего назначения», Potter & Brumfield General Stock Каталог, Кат.13C222, август 1988 г., стр. 4-24.
  7. Горовиц, Пол и Хилл, Уинфилд, «Switch Bounce», The Art of Электроника, Cambridge University Press, 1994, стр. 576-577.
  8. Фрайбург, Джордж А., Stocker & Yale, «ESD-Safe Lighting», Robotics Мир, 901–30 март / апрель 2000 г., стр. 36–38.
  9. Колер, Джон М. и Уотсон, Дональд Э., ESD От А до Я, Международный Thomson Publishing, 1996.
  10. «Автомобильные приложения», Руководство разработчика высокоскоростной КМОП-матрицы, Signetics / Philips, 1988, стр.С 3-39 до 3-44.
  11. «Переключатель Bounce и другие маленькие грязные секреты », — заметка от Максима. Сентябрь 2000 г.
Аналогичная версия этой статьи появилась в номере журнала EDN от 5 июня 2001 г.

Switch Bounce и другие грязные маленькие секреты

Аннотация: Maxim предлагает простое решение для уменьшения эффекта вызывного сигнала коммутатора. Эти устройства применимы для приложений с кнопочными панелями, дисплеями с сенсорным экраном и простыми кнопочными устройствами.Эти устройства также обеспечивают защиту от перенапряжения и электростатического разряда. MAX6816 / MAX6817 / MAX6818 объединяет множество функций в единую ИС, тем самым устраняя необходимость в многочисленных дискретных компонентах. Коммутаторы

могут делать действительно странные вещи. Большинство инженеров узнают этот маленький грязный секрет вскоре после подключения переключателя или реле к цифровой системе. Коммутаторы не работают и не выходят из строя чисто в масштабе времени цифровых систем. Вместо этого типичный переключатель совершает несколько переходов в течение десятков миллисекунд, необходимых для открытия или закрытия, из-за таких эффектов, как возраст, инерция в работе, механическая конструкция и микроскопическое состояние контактных поверхностей переключателя.Такое поведение, обычно называемое «дребезгом переключателя», является неизбежным фактом жизни.

После подключения стандартного переключателя к цифровой счетной схеме вы можете наблюдать несколько отсчетов при размыкании и несколько отсчетов при замыкании ( рисунки 1 и 2 ). Это беспорядочное действие может нанести ущерб данным, потому что точное количество подсчетов не обязательно повторяется в долгосрочной перспективе. Отскок переключателя не является постоянным от устройства к устройству, от партии к партии или даже в течение срока службы отдельного коммутатора.Мембранные переключатели и некоторые другие типы, кажется, не дергаются, когда новые, но все механические переключатели иногда дергаются. Ничто не может гарантировать, что другой переключатель того же типа будет действовать таким же образом или что конкретный переключатель останется без дребезга по мере старения.


Рис. 1. Этот дребезг переключателя с передним фронтом для небольшого кнопочного переключателя показывает интервал дребезга примерно 5 мс, который включает 10 переходов. Как прыгающий мяч, частота срабатывания переключателя увеличивается вправо.


Рис. 2. Другой дребезг переключателя по переднему фронту (для контактного реле 5А) показывает интервал дребезга примерно 5,5 мс, который включает 20 переходов полной амплитуды и несколько переходов поменьше.

Помимо дребезга, у коммутаторов и цифровых систем есть и другие неприятные привычки. Странные вещи происходят, например, когда вы запускаете коммутационную проводку в шумной промышленной среде. Открытый переключатель по определению имеет высокий импеданс, поэтому мешающие сигналы имеют легкую нагрузку, с которой можно работать.Любой шумовой импульс, который емкостно или индуктивно связан с проводкой переключателя, может вызвать фантомное замыкание переключателя.

Представьте себе специализированный промышленный компьютер, называемый программируемым логическим контроллером (ПЛК), который управляет двигателем через большое реле. Концевой выключатель, расположенный рядом с двигателем, обеспечивает обратную связь по положению на цифровом входе ПЛК. Когда ПЛК сообщает двигателю о запуске, скачок тока, протекающего к реле и двигателю, может соединяться с другими проводниками на длинных участках проводки, вызывая скачок заземления или скачок емкостной связи на цифровом входе.

При неправильной конструкции ПЛК может интерпретировать этот всплеск как преждевременное замыкание переключателя и прекратить работу. Подобные вещи могут произойти, когда ПЛК отключает нагрузку из-за влияния емкости проводки, индуктивности проводки и индуктивного толчка реле и двигателя. Если ПЛК и его цифровые входы не спроектированы должным образом, эти выбросы и переходные процессы могут вызвать ошибочные показания на цифровых входах.

Цифровые и аналоговые входы оборудования, используемого дома, в офисе и в промышленности, подвержены воздействию перенапряжения, переходных процессов напряжения и электростатических разрядов.Перенапряжение вызывается неправильным подключением, различными неисправностями и последовательностью подачи питания (при котором один блок с выключенным питанием соединяется с другим с включенным питанием, даже временно). Переходные процессы напряжения часто связаны с емкостными или индуктивно связанными выбросами, как обсуждалось выше. Электростатический разряд может поразить разъем, консоль оператора или клеммную колодку во время установки. Любой из этих переходных процессов может вызвать разрушение, если система заблокируется. Если они не разрушительны, они могут вызвать перезагрузку ЦП, переполнение сторожевого таймера и другие типы неустойчивой работы.

Разработчики систем должны знать об этих проблемах и методах, используемых для их решения. Одним из решений таких проблем интерфейса является новая серия микросхем. Доступные в недорогих, простых в использовании конфигурациях, микросхемы (MAX6816 / 6817/6818 с одним / двумя / восьмеричными переключателями) обеспечивают надежное, беспрограммное устранение дребезга, а также защиту от перенапряжения и электростатического разряда. В этой статье освещается применение средств защиты от прерывания переключателя IC, а также описываются классические методы предотвращения перенапряжения, скачков напряжения / тока, дребезга переключателя и электростатического разряда.

Переключатель Bounce

Если спросить, большинство инженеров ответят, что в программном обеспечении есть проблемы с переключателями и что устранение неполадок «не проблема». Оба предположения верны, если уделить должное внимание деталям. Программное обеспечение устраняет дребезги, но не решает проблемы перенапряжения, электростатического разряда или других переходных процессов.

Также возможно снятие вибрации с помощью резисторов и конденсаторов. В общем, вам понадобится подтягивающий резистор, резистор и конденсатор, включенные последовательно, резистор на вход буфера триггера Шмитта и (часто) диод, чтобы гарантировать, что заряд конденсатора не вызывает большого тока через сеть защиты ввода буфера при отключении питания.Полученное количество деталей может быть громоздким для систем с несколькими входами (, рис. 3, ), поэтому этот подход не будет рассматриваться подробно.


Рис. 3. Дискретные компоненты могут обеспечить устранение неисправностей с защитой от электростатического разряда и перенапряжения, но правильно спроектированный дискретный интерфейс, учитывающий все вероятные неисправности, громоздок для более чем нескольких входов.

Устранение колебаний с помощью программного обеспечения является основным методом, используемым сегодня. Хорошая процедура устранения дребезга — это программа реального времени, которая действует как простой цифровой фильтр нижних частот.Непереключаемые цифровые входы также часто проходят через фильтры противодействия. Этот метод может устранить короткие переходные процессы на входе, обеспечивая стабильное состояние перед сообщением об открытии или закрытии входа.

Псевдокод ниже иллюстрирует процедуру программного устранения дребезга для одного входа. Он поддерживает несколько входов, если вы обобщаете подпрограмму и используете переменные на основе указателей и т. Д. Хотя это в лучшем случае посредственный подход, этот тип подпрограммы часто используется, несмотря на проблемы и недостатки, обсуждаемые ниже.

Действие Комментарии
1. Таймер входа: истек? В основной программе опрашивается бит таймера.
2. Вернуть, если нет таймера. Сделайте что-нибудь более полезное.
3. Получить входной бит. «Бодрый» вход.
4. Считать ++, если высокий, очистить в противном случае. Увеличивает значение счетчика, если на входе высокий уровень.
5.Если count> 4 state = 1, иначе 0. Проверьте счетчик и зажмите его на 4.
6. Вернуть состояние входа. Состояние отменено.
Эта процедура препятствует закрытию переключателя, но примет открытие как допустимое состояние, даже когда переключатель подпрыгивает. Эта асимметричная операция, хотя и непреднамеренная, может быть приемлемой для клавиатур и других систем, которые действуют при закрытии, но не при открытии. Для входов общего назначения вы должны отклонить оба края.

Другой недостаток заключается в том, что эта процедура предполагает, что переключатель разомкнут, если не замкнут, тем самым игнорируя третье состояние, в котором переключатель нестабилен (все еще дергается). Поэтому лучшая процедура сообщала бы о последнем состоянии отсутствия дребезга, пока коммутатор не достигнет нового состояния дребезга. Однако это действие также может вызвать проблемы. В таких случаях программное обеспечение должно распознавать третье состояние «изменения».

Многие подпрограммы устранения дребезга повторно выполняют выборку входных данных, ожидая, пока он останется в том же состоянии в течение заранее установленного количества выборок.Если переключатель меняет состояние в течение этого интервала, процедура таким же образом проверяет новое состояние на стабильность. Это действие может вызвать большие задержки, которые съедают много процессорного времени. В крайнем случае, ПЛК с высокой частотой, приложенной к одному из его универсальных входных портов (случайно, намеренно или из-за сбоя), полностью зависнет от процессора. Сторожевой таймер может вернуть процессор, но проблема будет повторяться бесконечно; это не надежная конструкция. Кроме того, вам потребуется много ОЗУ и кода, чтобы отразить большую промышленную систему с большим количеством входов, такую ​​как ПЛК или универсальная плата ввода. Для каждого входа требуется закрытый счетчик, открытый счетчик и 2 бита для определения его состояния.

Подавление переходных процессов и ESD

Стандартная защита от электростатического разряда — это подавитель переходных процессов или устройство MOV на каждом внешнем входе. Квадратный и восьмеричный TransZorbs ™, например, являются простыми и относительно недорогими устройствами, которые могут уменьшить беспорядок и требования к помещению, но необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать перекрестной связи токов короткого замыкания. Этот подход распространен в промышленных и автомобильных системах, где инженеры понимают опасность отказа от такой защиты.

Рекомендуется подключать резистор 220 Ом последовательно с линией V CC для устройств ввода порта. Обычное устройство ввода CMOS, такое как восьмеричное 74HC244 или 74HC573, например, потребляет очень мало тока. В случае фиксации резистор 220 Ом ограничивает рассеиваемую мощность и ток до безопасного уровня. Тем не менее, включение и выключение питания все еще может быть необходимо. В общем, вы не должны напрямую подключать контакты порта микроконтроллера к внешним входам. Защелкивание — это проблема, но излучаемые электромагнитные помехи могут быть еще хуже.

Поскольку деталь не может зафиксироваться, если на один из ее выводов не будет подан достаточный ток, некоторые разработчики считают, что резисторы, включенные последовательно с цифровыми входами CMOS, предотвращают эти проблемы. Действительно, порог срабатывания тринистора в современных КМОП-микросхемах может превышать 50 мА. Этот высокий порог тока (рассматривается в следующем разделе) на самом деле в некоторой степени защищает от перенапряжения, но не обязательно эффективен при электростатическом разряде. Разряд электростатического разряда 15 кВ может вызвать значительные токи через паразитные пути и вокруг резисторов, и он может вызвать большой ток даже через 100 кОм.

Защита от перенапряжения

Защита от перенапряжения позволяет системе выдерживать постоянные и длительные переходные процессы, выходящие за пределы рельсов. Например, микросхема без V CC имеет 24 В от внешнего источника, подаваемого на входы. Такое приложенное напряжение часто «отталкивает» сети защиты, передавая напряжение на шину питания внутри системы. Одним из эффективных средств противодействия является включение резистора, включенного последовательно со входом, против защитных диодов, привязанных к шинам.Также следует учитывать стабилитрон на шинах V CC входного порта. Чтобы гарантировать, что схемы защиты не выйдут из строя в наихудших условиях, вы должны рассчитать максимальную рассеиваемую мощность этого стабилитрона и последовательных входных резисторов.

Дебаунсеры коммутаторов MAX6816, MAX6817 и MAX6818

Несколько лет назад инженеры Maxim увидели необходимость в простом интерфейсном устройстве, способном отключать коммутатор и одновременно защищать его от электростатического разряда и перенапряжения. Некоторые заказчики использовали вход ручного сброса контрольных микропроцессорных микросхем, таких как MAX811, только для того, чтобы получить функцию одноканального противодействия отбойнику в корпусе SOT-23. Другие использовали защищенные от электростатического разряда приемопередатчики RS-232 в качестве универсальных устройств цифрового ввода. Покупателей привлекали микросхемы RS-232, поскольку они могли справляться с переходами низкого напряжения, выдерживая при этом высокое напряжение и электростатические разряды. Объединив эти факты, компания Maxim произвела линейку устройств защиты от сбоев, которые включают в себя защиту от электростатического разряда и надежные входные функции (, рис. 4, и , 5, ).


Рис. 4. Эта общая блок-схема для семейства устройств защиты от дребезга переключателей MAX6816 включает входную структуру, защищенную от электростатического разряда и перенапряжения, за которой следует цифровой фильтр, который блокирует вход и применяет блокировку пониженного напряжения.


Рис. 5. В этом типичном приложении с одним дебаунсером единственными компонентами являются небольшой байпасный конденсатор и 4-контактный корпус SOT-23.

MAX6816 и MAX6817

MAX6816 — это устройство защиты от сбоев с одним переключателем в корпусе SOT-23 с 4 выводами, а MAX6817 — средство защиты от сбоев с двумя переключателями в корпусе с 6 выводами SOT-23. Они обеспечивают логику защиты от дребезга и цифровой фильтр, защиту от перенапряжения на входе до ± 25 В и защиту от электростатического разряда до ± 15 кВ для тяжелых промышленных условий.Работая от однополярного источника питания в диапазоне от 2,7 В до 5,5 В, они потребляют типичные токи питания всего 6 мкА. Они также имеют схему блокировки при пониженном напряжении, которая обеспечивает правильные выходные состояния при включении питания. Поскольку запатентованная структура защиты от электростатического разряда на каждом входе включает ограничивающий диод перенапряжения и подтягивающий резистор 63 кОм, эти ИС обеспечивают прямой интерфейс с коммутатором без внешних компонентов. Их номинальная задержка от дребезга (40 мс ± 20 мс) маскирует дребезг даже самых уродливых переключателей (, рис. 6, ).


Рис. 6. Временная диаграмма для семейства переключателей-дебаунсеров MAX6816 показывает, что выходы меняют состояние примерно через 40 мс после того, как входы становятся стабильными. Дополнительный выход MAX6818 указывает на изменение состояния любого из входов. Канал с активным низким уровнем снижает накладные расходы на опрос, особенно в системах с несколькими входами.

MAX6818

Блокировщик защиты от восьмеричного переключателя MAX6818 предназначен для взаимодействия с шиной данных (, рис. 7, ). Он контролирует восемь переключателей, обеспечивая выход изменения состояния ( Active-low CH ) и выход шины данных с тремя указаниями в дополнение к функциям защиты от дребезга и защиты входа одиночной и двойной частей.В частности, его выход Active-low CH значительно упрощает опрос и прерывание микропроцессоров. Каждый раз, когда система считывает выходные данные (путем установки низкого уровня EN на низкий уровень), IC сбрасывает активный низкий уровень CH на высокий уровень. Актив-низкий CH затем переходит в низкий уровень при изменении состояния любого входа. MAX6818 совместим по выводам с 74HC573 и другими стандартными 20-выводными устройствами с восьмеричной логикой. Он легко обрабатывает несколько входов.


Рис. 7. В типичном приложении выходные данные MAX6818 остаются трехзначными до тех пор, пока активный низкий EN не будет понижен до низкого.Выход изменения ( Актив-низкий CH ) сбрасывается на высокий уровень после каждого считывания и устанавливается на низкий уровень после изменения состояния на любом входе. Он может быть либо опрошен системой, либо привязан к прерыванию, как показано.

Дебаунсеры коммутаторов MAX6816, MAX6817 и MAX6818 решают множество проблем, связанных с подключением цифровых систем к шумным, подверженным переходным процессам, «дребезжащим» входам. Они делают системы более устойчивыми и надежными за счет упрощения конструкции, сокращения времени процессора и накладных расходов, а также замены нескольких пассивных компонентов.

Отключение контактов и переключателей

Для новых идей по созданию встроенных систем (как аппаратных, так и встроенных программ) присоединяйтесь к более чем 40 000 инженеров, подписавшихся на The Embedded Muse, бесплатную новостную рассылку, выходящую раз в две недели. У Muse нет никакой шумихи и никакого пиара от продавцов. Нажмите здесь, чтобы подписаться.
Февральская раздача — симпатичный маленький мультиметр. Примите участие в конкурсе здесь.

На этой странице представлены данные о том, как несколько переключателей на самом деле дергается, и представлен код C, который устраняет это дребезг.

Данный отчет разделен на две части:

  • Часть 1 (которую вы читаете) описывает проблему устранения неполадок и дает практические данные.
  • Часть 2 показывает, во-первых, аппаратные решения, а затем программный код устранения неполадок.


Август 2004 г.
Ред. 1: апрель 2006 г.
Ред. 2: апрель 2007 г.
Ред. 3: июнь 2008 г.
Ред. 4: март 2014 г. (добавлена ​​ссылка на код Трента Клегхорна)

Пиво немного нагревается, когда вы стучите по пульту дистанционного управления. Снова и снова, теряя самообладание, вы нажимаете кнопку «канал вверх», пока телевизор, наконец, не вознаградит ваши усилия. Но оказывается, что на канале 345 воспроизводится Jeopardy, поэтому вы снова машете пультом в общем направлении телевизора и продолжаете возиться с кнопками.

Некоторые пульты дистанционного управления работают на удивление хорошо, даже если луч отражается от трех стен до того, как он попадет на ИК-детектор телевизора. Другие этого не делают. Один поставщик сказал мне, что надежность просто не важна, поскольку пользователи будут подсознательно нажимать кнопку снова и снова, пока канал не изменится.

Когда однократное дистанционное нажатие заставляет трубку перескакивать на два канала, мы, разработчики, знаем, что виноват паршивый код устранения неполадок. У FM-радио на моей яхте есть кнопка настройки, которая смещается слишком далеко, когда я сильно нажимаю. Обычный подозреваемый: отказов.

Когда контакты любого механического переключателя сталкиваются друг с другом, они немного отскакивают перед установкой, вызывая дребезг. Разрушение, конечно, — это процесс устранения отскоков, преобразования грубых реалий аналогового мира в чистые единицы и нули.Существуют как аппаратные, так и программные решения, хотя наиболее распространенными являются решения, реализованные в виде фрагментов кода.

Посещайте Интернет, чтобы попробовать различные подходы к устранению проблем. Большинство из них довольно хромые. Некоторые из них основаны на экспериментальных параметрах отскока. В телеконференциях ходила смесь анекдотических историй, заменяющая эмпирические данные.

Спросите большинство разработчиков о характеристиках отскока, и они сделают предположение о максимальном времени отскока. Но во время отскока происходит очень много всего.Как мы можем создать эффективный аппаратный или программный фильтр отказов, если мы не понимаем все событие? В это время в наш код попадает длинная и сложная строка двоичных битов. Каковы характеристики этих данных?

Мы пишем функции, обрабатывающие совершенно загадочную и неизвестную строку ввода. Это вряд ли правильный способ создания надежного кода.

Предложение: Подпишитесь на мою бесплатную рассылку новостей, в которой часто освещаются проблемы и связанные с ними темы.

Итак, я провел несколько экспериментов.

Я вытащил несколько старых переключателей из своего мусорного ящика. 20 баксов в постоянно надоедливой местной Radio Shack дали больше (вы заметили, что Radio Shack имеет все меньше и меньше компонентов? Становится все труднее купить там паршивый NPN-транзистор). Baynesville Electronics (http://www.baynesvilleelectronics.com), лучший магазин электроники в Балтиморе, оказался настоящей находкой для переключателей. В итоге у меня было 18 очень разных переключателей.

К моему настольному ПК всегда прилагается небольшая плата разработки MSP430 за 49 долларов (сильно недооцененный 16-разрядный микропроцессор TI) с установленным набором инструментов IAR. Вставить на доску небольшой код и провести эксперименты — это дело секунд. Изначально я планировал подключить каждый коммутатор к входу MSP430, чтобы прошивка считывала параметры отказов и сообщала о них. Небольшая игра с осциллографом смешанных сигналов (MSO) показала, что это неразумный подход.

Я отказался от обычных осциллографов.Теперь мой прицел Agilent MSO-X 3054A MSO — мой выбор. MSO — осциллограф смешанных сигналов; он сочетает в себе логический анализатор и осциллограф. Запуск по аналоговому каналу или по цифровому шаблону, чтобы начать трассировку, и посмотреть, как взаимодействуют цифровой и аналоговый.

Многие переключатели демонстрировали довольно необычное и неожиданное поведение. Отскоки менее 100 нсек были обычным явлением (подробнее об этом позже). Никакое разумное микро не могло надежно зафиксировать такие переходы, поэтому я отказался от этого плана и вместо этого использовал осциллограф, подключив к переключателю как аналоговые, так и цифровые каналы. Это позволило мне увидеть, что происходит в аналоговой области, и как компьютер интерпретирует данные. Питание 5 В и напряжение 1 кОм завершили испытательный стенд.

Если переход менее 100 нс не будет зафиксирован компьютером, зачем об этом беспокоиться? К сожалению, даже очень короткий сигнал время от времени будет переключать логику. Привяжите его к прерыванию, и вероятность возрастет. Эти переходы, хотя и очень короткие, иногда будут искажать рутину противодействия. Ради эксперимента нам нужно их увидеть.

Я протестировал триггерные переключатели от старого дешевого игрового джойстика (три желтых на рисунке), левую кнопку мыши от древнего компьютера Compaq (на плате в верхнем левом углу), тумблеры, кнопки и ползунковые переключатели . Некоторые из них монтировались на шасси, другие должны были быть припаяны непосредственно к печатным платам.


Переключатели протестированы. Вверху слева находится переключатель A, справа — B, работающий на E (красный), затем на F под A и т. Д.

Результаты были интересными.

Так как долго переключатели дергаются? Короткий ответ: иногда много, иногда совсем нет.

Только два переключателя показали дребезги, превышающие 6200 мкс. Переключатель E, который казался красивой красной кнопкой, имел наихудший дребезг, когда он открывался на 157 мсек — почти 1/6 секунды! Юк. Однако в закрытом состоянии он никогда не превышал скачок в 20 мкс. Иди разберись.

Другой переключатель занял 11.3 мсек для полного закрытия один раз; все остальные срабатывания были менее 10 мсек.

Выбросьте эти два отсчета, и остальные 16 переключателей показали в среднем 1557 мкс подпрыгивания, при этом, как я уже сказал, максимум 6200 мкс. Совсем неплохо.

Семь переключателей стабильно дергались намного дольше при включении, чем при открытии. Я был удивлен, обнаружив, что для большинства переключателей многие отскоки при открытии длились менее 1 мкс — это верно, менее одной миллионной секунды.Тем не менее, уже следующий эксперимент с тем же переключателем может дать результат в сотни микросекунд.

Идентичные переключатели особо не идентичны. Были протестированы две совпадающие пары; каждый близнец отличался от своего брата в два раза.

Несколько лет назад мы с приятелем установили систему для секретной службы, в которой были тысячи очень дорогих переключателей на панелях в диспетчерской. Мы боролись с уникальным набором проблем с отскоком, потому что офицеры в форме были слишком ленивы, чтобы встать и нажать кнопку.Они бросили линейки на панели через комнату. Различные удары создавали (а иногда и уничтожали, но, в конце концов, это всего лишь деньги налогоплательщиков), множество отскоков. Поэтому в этих экспериментах я пытался задействовать каждое устройство с помощью различных методов. Сильное или мягкое нажатие, быстрое или медленное, мягкое или резкое отпускание, поиск разных ответов. Ползунковый переключатель F действительно был очень чувствителен к скорости срабатывания. Тумблер G показал разницу во времени отскока от 3 до 1 в зависимости от того, как быстро я нажимал на его рычаг.Несколько других показали аналогичные результаты, но мало различимой закономерности.


Меня очаровало аналоговое поведение переключателей. Некоторые работали, как ожидалось, давая твердый ноль или 5 вольт. Но большинство дало гораздо более сложные ответы.

MSO ответил на цифровые входы, предполагая уровни сигнала TTL. Это означает, что от 0 до 0,8 вольт — это ноль, от 0,8 до 2,0 — неизвестно, а выше 2 — единица. Инструмент отображал как цифровые, так и аналоговые сигналы, чтобы увидеть, как логическое устройство интерпретирует грубость реального мира.

Switch A был типичным. В открытом состоянии сигнал перемещается немного над землей и колеблется в диапазоне сотен милливольт до 8 мсек. Затем он внезапно превратился в единицу. По мере того, как сигнал доходил до почти вольта, осциллограф интерпретировал его как единицу, но продолжающиеся беспокойные блуждания аналога забирали его на «одну» территорию и обратно. MSO засыпал экран хешем, пытаясь интерпретировать данные.

Это было, если бы контакты не отскакивали, а протирали, перетягивая друг друга на время, действуя как переменный резистор.


Изучив это более глубоко, я расширил кривые для переключателя C и с помощью закона Ома обнаружил, что сопротивление при открытии устройства ползет довольно равномерно в течение 150 мкс от нуля до 6 Ом, прежде чем внезапно достичь бесконечности. Как такового не было подпрыгивания; просто непростой скачок от 0 до 300 мВ, прежде чем он внезапно упал до твердого +5.


Еще одним артефактом этого очищающего действия были беспорядочные аналоговые сигналы, протекающие в ужасной нейтральной зоне неопределенности TTL (0. От 8 до 2,0 вольт), заставляя MSO дрожать, выбрасывая единицы или нули почти случайным образом, так же, как ваш микропроцессор, если бы он был подключен к тому же переключателю.


Два от дешевого игрового джойстика были не чем иным, как золотыми контактами, нанесенными на печатную плату; при нажатии на резиновую крышку на плату падает какой-то проводящий эластомер. Интересно, что аналоговый результат был медленным нарастанием с нуля до пяти вольт без шума, протирания или другой неопределенности.Ни следа отскока. И все еще.. . . логический канал показывал около миллисекунд диких колебаний! В чем дело?

При использовании логики TTL сигналы в диапазоне от 0,8 до 2,0 вольт недопустимы. Все идет, и все делают. Привяжите этот, казалось бы, свободный от скачков входной сигнал к вашему процессору и приготовьтесь иметь дело с множеством колебаний — виртуальных отскоков.


Таким образом, моя оценка такова, что происходит гораздо меньше перебоев в контактах, чем мы думаем. Большая часть кажущегося логического хеша происходит от аналоговых сигналов, попадающих в недопустимые логические области. Тем не менее, воздействие на нашу систему такое же, и лечение идентично. Но неустойчивый характер логики предупреждает нас, чтобы мы избегали простых алгоритмов выборки, таких как предположение, что два последовательных чтения одного означает один.

Итак, мы знаем, как долго контакты отскакивают, и что может появиться множество цифровых проблем, в частности, ультракоротких импульсов.

Но что происходит при отскоке? Довольно много, и каждый прыжок каждого переключателя был другим.Многие производили только высокоскоростной хеш, пока не появлялся сплошной один или ноль. Другие генерировали серьезную серию импульсов различимых логических уровней, как и следовало ожидать. Я был особенно заинтересован в результатах, которые вызывали бы изжогу у типичных изжог.

Снова рассмотрим переключатель E, тот, с красивым личиком, за которым скрывается яростное бьющееся сердце на 157 мсек. Один тест показал, что переключатель переходит в устойчивое состояние на 81 мс, после чего он упал до идеального нуля на 42 мс, прежде чем, наконец, принял правильное высокое состояние.Подумайте, что это будет делать практически с любым кодом отладки!


Switch G вел себя довольно хорошо, за исключением того, что пару раз он давал несколько микросекунд, прежде чем упал до нуля более чем на 2 мс. Затем он принял свой правильный окончательный вариант. Первоначальный узкий импульс может ускользнуть от вашего ввода-вывода по запросу, но обязательно вызовет прерывание, если вы осмелитесь подключить систему таким образом. Плохая ISR будет озадачена, поскольку она рассматривает 2 мс небытия. «Я? Почему он призвал меня? Нет ничего там!»


O — очень красивый, качественный микропереключатель, который никогда не показывал больше 1.18 мс подпрыгивания. Но копнув глубже, я обнаружил, что обычно он генерирует последовательность импульсов, которая гарантированно наносит ущерб с помощью простого кода фильтра. Нет высокоскоростного хеширования, есть только твердые единицы и нули, от которых трудно избавиться. Одно срабатывание давало 7 уровней чистых нулей с интервалом времени от 12 до 86 мкс и 7 логических уровней с интервалом от 6 до 95 мкс. Легко фильтровать? Конечно. Но не по коду, который просто ищет пару идентичных чтений.


Что произойдет, если мы будем нажимать кнопки очень, очень быстро? Значительно ли это меняет подпрыгивание? Этим стареющим пальцам ужасно трудно что-то делать особенно быстро, поэтому я поставил модифицированный эксперимент, подключив свою плату MSP430 к большому четырехполюсному реле на 3 А.Загрузка кода во флэш-память процессора позволила мне переключать реле с разной скоростью.

Время дребезга варьировалось от 410 до 2920 мкс, что очень похоже на время дребезга переключателей, что, по-видимому, подтверждает эксперимент. Реле не имело заметных аналоговых эффектов, четко выбивая между 0 и 5 вольт.

Хриплый щелканье контактов на несколько часов заглушил нашу обычную классическую плату за проезд, поскольку MSO накапливал время отказов в режиме хранения. Когда реле размыкается, максимальное время дребезга всегда равно 2.От 3 до 2,9 мс при скорости от 2,5 до 30 Гц. Больше вариаций появилось при замыкании контакта: при 2,5 Гц скачки никогда не превышали 410 мкс, а при 30 Гц они увеличивались до 1080 мкс. Почему? Я понятия не имею. Но ясно, что существует некоторая корреляция между быстрым срабатыванием и большим отскоком. Эти цифры предполагают приемлемое увеличение в два раза, но не на страшный порядок величины или больше.

В старые добрые времена мы использовали много листовых переключателей, которые обычно бесконечно дергались. Кажется, недели.Любопытно, что я разобрал ряд дешевых потребительских товаров, надеясь найти такие недорогие устройства. Ничего не найдено! Теперь, когда все установлено на печатной плате, поставщики используют переключатели на плате, которые являются чертовски хорошими маленькими устройствами.


Я признаю, что эти эксперименты не совсем научные. Несомненно, кто-то с лучшим образованием и большим количеством инициалов после его имени мог бы провести более авторитетное исследование для одного из тех журналов, которые никто не читает.Но насколько мне известно, нигде нет данных по этому вопросу, и нам, работающим инженерам, нужна некоторая эмпирическая информация.

Будьте осторожны, играя с этими числами. Инженеры-строители на самом деле не знают точной прочности бетонной балки, налитой ленивыми рабочими, поэтому они немного прибавляют. Они добавляют маржу. Сделайте то же самое здесь. Предположим, что дела обстоят хуже, чем показано.

Перейдите на вторую страницу этого отчета, где описаны решения по устранению неполадок оборудования и программного обеспечения.

13 способов снизить показатель отказов и увеличить количество конверсий

Если вы изо всех сил пытались увеличить поисковый трафик на свой сайт, улучшить подписку по электронной почте, привлечь больше потенциальных клиентов и привлечь больше клиентов, возможно, ваш показатель отказов слишком высок.

Другими словами, посетители и клиенты, которые посещают вашу целевую страницу, отскакивают, прежде чем они даже дают вам шанс их конвертировать.

Хотя вы хотите увеличить большинство показателей, вы не хотите повышать показатель отказов.Но что считается хорошим показателем отказов?

Один из способов повысить коэффициент конверсии — увеличить количество целевых страниц.

По словам Навнит Каушал, когда вы начинаете видеть высокий показатель отказов на целевых страницах, это сигнал о том, что ваш сайт и стратегия контент-маркетинга нуждаются в серьезном изменении.

Снижение показателя отказов помогает повысить коэффициент конверсии до . . Как только вы поймете эту архитектуру преобразования, вы сможете разработать четкую стратегию контента, которая будет способствовать развитию вашего бизнеса.

В этой статье я подробно расскажу о деталях. Я также покажу вам, что делают умные маркетологи, чтобы повысить коэффициент конверсии и создать успешные сайты, которые постоянно генерируют поисковый трафик.

Что такое показатель отказов?

Когда вы усердно работаете над повышением эффективности своего сайта в поисковой сети, одна из вещей, которые вы должны сделать, — это снизить высокий показатель отказов. Другими словами, высокий показатель отказов — это признак того, что что-то не так в вашей стратегии — вы не привлекаете нужного посетителя сайта или приходящие посетители не имеют хорошего пользовательского опыта.

Итак, что такое показатель отказов? Ознакомьтесь с объяснением ниже:

Когда пользователь (например, покупатель, потенциальный клиент или читатель) посещает ваш сайт на любой странице (известной как входная страница) и уходит, не посещая другие страницы в том же домене, это считается отказом. Ваш показатель отказов — это процент всех пользователей, которые входят и выходят на одной и той же странице, не переходя на другие страницы вашего сайта.

Высокий показатель отказов может означать, что у вас нет привлекательной, хорошо организованной целевой страницы. У вас может вообще не быть целевой страницы, что создает путаницу с призывом к действию на главной домашней странице.

Ниже перечислены 13 проверенных способов снизить показатель отказов и улучшить конверсию для вашего блога:

1. Повысьте удобочитаемость вашего контента

Одна из причин, по которой ваши целевые клиенты могут покинуть ваш сайт, — это недостаточная читабельность. Пользовательский опыт начинается, когда ваш контент становится читаемым и разборчивым. В частности, большие куски текста отпугивают читателей, поэтому избегайте их.

Я также видел много корпоративных блогов с отличным содержанием и плохим форматированием. Это приводит к более высокому количеству отказов и более высокой скорости выхода.

Следовательно, клиенты даже не могут понять достоинства контента. Это не создает хорошего пользовательского опыта.

Если вы посмотрите несколько моих сообщений, вы увидите, как я размещаю свои сообщения в удобном для чтения формате.

Даже когда я объясняю технические приемы SEO, я все равно разбиваю пост и пишу так, как говорю.

Во-первых, заголовок — крупный и жирный. Затем я использую подзаголовки и маркированные списки, чтобы статью было легче читать.

Вот несколько советов, которые помогут вам отформатировать контент и сделать его более читабельным:

  • Используйте подзаголовки, чтобы пролить свет на вашу тему.
  • Используйте маркированный список для объяснения преимуществ или моментов, на которые стоит обратить внимание.
  • При необходимости используйте множество диаграмм, изображений, снимков экрана и цитат отраслевых экспертов.
  • Ключевые слова, выделенные жирным шрифтом, несколько раз (не переусердствуйте).
  • Задавайте много вопросов в своем контенте, чтобы дать читателям приглашение участвовать, а не просто читать.
  • Завершите свой контент подзаголовком «Заключение». Это говорит читателю быстро прочитать последние несколько слов и принять меры. Сделайте свой вывод действенным.

Проверить читабельность вашего сайта можно на www.read-able.com.

Практически каждая тема WordPress позволяет легко форматировать контент для идеального взаимодействия с пользователем и снизить высокий показатель отказов.

2. Избегайте всплывающих окон — не нарушайте работу UX

Знаете ли вы, что 70% пользователей считают, что нерелевантные всплывающие окна раздражают их?

Это никогда не изменится — большинство людей всегда будут ненавидеть всплывающие окна. Среди владельцев сайтов и маркетологов эта тема активно обсуждается: использовать всплывающие окна или избегать их.

Я не использую всплывающие окна, потому что они раздражают пользователей и приводят к увеличению отказов. Я знаю, что когда я захожу на сайт, и мне мешает чтение всплывающего окна, я могу решить уйти.Некоторые маркетологи даже используют агрессивную или даже запугивающую лексику в своих всплывающих окнах, что только увеличивает вероятность моего немедленного ухода. Я подозреваю, что я не одинок, и большинство согласятся, что это может ухудшить восприятие пользователем.

С другой стороны, всплывающие окна работают. Нельзя отрицать тот факт, что они могут быстро расширить ваш список рассылки.

Если ты хочешь пойти по этому пути, хорошо. Но если вы хотите создать долгосрочный сайт, который будет генерировать множество обычных посетителей, подумайте об ограничении или полном отсутствии всплывающих окон.Или, как минимум, сделайте их максимально ненавязчивыми и не раздражающими.

Некоторые всплывающие окна хорошо спроектированы и превращают посетителей в постоянных читателей, что является частью повышения коэффициента конверсии. Но когда мы говорим о трафике из поисковых систем и о том, что вызывает воодушевление пользователей, это удобство для пользователей.

3. Создайте убедительный призыв к действию

После того, как вы привлекли посетителей своим заголовком и вызвали интерес к содержанию, не теряйте их из-за слабого призыва к действию.Нежелательное действие — увеличение количества выходов. Вы хотите, чтобы каждый посетитель сайта купил или хотя бы подумал об этом.

Что бы вы ни делали, убедитесь, что ваш CTA убедителен. . Он должен побуждать пользователей нажимать и смотреть, что находится на другой стороне.

При оптимизации CTA важен каждый элемент. Даже такая мелочь, как изменение текста на кнопке, может иметь огромное значение. В частности, он может привлекать пользователей и вести их на страницу ресурса на вашем сайте, тем самым снижая показатель отказов.

Sprout Social, компания, занимающаяся программным обеспечением для управления социальными сетями, понимает, что предоставление пользователям бесплатного пробного периода и попутное обучение — верный способ превратить больше пользователей в клиентов.

Вы можете получить бай-ин без покупки от клиента с CTA, который является бесплатной пробной версией. Это поможет вам добиться хорошего показателя отказов. Просмотрите свою целевую страницу, независимо от того, является она темой WordPress или нет, чтобы узнать, как можно срочно предложить что-то и заставить посетителя сайта предпринять положительные действия.

Если вы работаете в SaaS-бизнесе, бесплатные пробные версии действительно работают. Ваша бесплатная пробная версия должна быть четко указана в вашем CTA.

Помните, что отличный призыв к действию повысит удобство использования. Когда это произойдет, ваши идеальные клиенты с радостью останутся на вашем сайте. Каждая секунда, проведенная на вашем сайте, благодаря улучшенному призыву к действию улучшит ваш коэффициент конверсии и снизит показатель отказов.

4. Повысьте эффективность рассказа о своем бренде

Storytelling увлечет умы членов вашей целевой аудитории.Но вы должны использовать это хорошо. Помните, что ваши клиенты подключены к сети , чтобы помнить хорошие истории и отвечать на них.

Рассказывание историй может оживить ваш бренд.

Вы должны понимать, как люди читают контент. В основном они сканируют страницу в поисках чего-то особенного. Это может быть подзаголовок, слово, термин или изображение. Рассказывание историй может соединить эти привлекательные элементы с остальной частью вашего контента.

Конечно, вам нужна ясность в вашем содержании.Но рассказывание историй помогает вашему контенту динамично и эмоционально привлекать внимание пользователей. В результате они начнут доверять вам больше.

Итак, как вам включить повествование в свой контент, если ваша цель — создать лояльную аудиторию, которая будет читать ваш контент, отвечать на ваши предложения и принимать участие в ваших приключениях?

Сделайте клиентов героем: Энн Хэндли сказала, что , если вы хотите, чтобы ваша история была запоминающейся и действительно способствовала росту бизнеса, тогда «сделайте клиента героем истории. Все сводится к тому, чтобы ставить клиентов на первое место и предоставлять высококачественный контент, которым им будет выгодно делиться. И обмен демонстрирует уровень доверия. Доверие улучшает пользовательский опыт.

Copyblogger рассказывает хорошие истории. Фактически, Брайан Кларк создал Copyblogger Media, рассказывая отличные маркетинговые истории и создавая огромное количество высококачественного контента.

Сегодня компания превратилась в цифровую компанию с оборотом 7 миллионов долларов. Их проект Rainmaker.fm, подкаст о цифровом маркетинге, также процветает благодаря хорошему повествованию. В целом, они ставят на первое место целевую аудиторию и делают своих клиентов героями своих историй. И кто не хочет, чтобы его считали героем?

Будьте правдивы: Великолепное повествование рождается из страстной веры в истину.

Например, если вы верите в помощь клиентам в поиске нужного онлайн-контента в вашей отрасли, не уклоняйтесь от рассказа о своей неудаче. Помните, что история неудач часто является историей, которую ваша целевая аудитория больше всего хочет услышать.

Вы должны поставить себя на их место и посмотреть на вещи с их точки зрения. Что бы вы ни делали, не лгите им, даже с самыми лучшими намерениями. Это повредит как вашему авторитету, так и вашим читателям. Они уйдут, увеличив вашу частоту выхода, когда заподозрят, что вы не готовы. Как правило, они не вернутся.

В рассказывании историй нужно избегать всего, что может поставить под угрозу ваше доверие.Так что будьте честны в своем рассказе. J

5. Поддерживайте актуальность блога с помощью правильного содержания

Поддержание свежести вашего блога с правильным содержанием всегда обеспечит наилучшую рентабельность инвестиций.

Согласно HubSpot, компании, которые регулярно обновляют свои блоги свежим контентом, будут привлекать больше потенциальных клиентов, чем те, кто этого не делает. Однако важно, чтобы отличал мощный контент от нужного .

Мощный контент может вызвать у ваших читателей «вау» реакцию, но не решит их проблемы.В отличие от правильный контент поразит их, но он также даст им действенные советы по внедрению и достижению результатов.

До того, как Google добавил мобильную адаптивность в качестве фактора ранжирования, показатель отказов мобильных устройств составлял около 60%. Но теперь, когда сайты хорошо отображаются на смартфонах, планшетах и ​​других мобильных устройствах, показатель отказов улучшится (то есть снизится).

Если вы новичок в ведении блога, ваша простая тема WordPress с подходящими плагинами станет вашим героем, потому что она часто обновляется и поддерживает скорость отклика на сервере.Ваша задача — поддерживать отзывчивость посетителей.

Последовательно добавляя свежий контент, вы постепенно набираете обороты и укрепляете доверие. Помните, что читатели очень умны и могут распознать обман и манипуляцию. Но они также будут помнить каждое ваше действие и слова, которые вы используете. Они поверят вам в доверие.

И это означает, что ваши постоянные посетители начнут превышать количество новых посетителей, что начнет увеличивать ваш коэффициент конверсии. Вы можете получить больше дохода от повторных посетителей, потому что вы установили с ними уровень доверия.

Примечание. Хороший показатель отказов — это не точная оценка того, кто не покупает. Этот показатель определяет посетителя сайта, который не заинтересован в том, чтобы оставаться на нем. Если люди останутся, прочитают и посмотрят на другие части вашего сайта, велика вероятность, что у вас возникло доверие, и они вернутся.

6. Целевые ключевые слова с ценным трафиком

Ключевые слова могут улучшить или разрушить вашу маркетинговую кампанию.Если вы хотите повысить эффективность поиска, начните настраивать таргетинг на ценные ключевые слова, потому что именно там находится ценный трафик.

Согласно LinchPin SEO, идеальное ценное ключевое слово находится на пересечении четырех важных показателей:

  • Стоимость трафика
  • Значение преобразования
  • Значение персоны
  • Стоимость бренда

Знаете ли вы, что 97% доходов Google приходится на рекламу? Основная часть их дохода поступает от таргетинга на дорогие ключевые слова.

Не все ключевые слова одинаковы. Некоторые из них принесут вам ценный трафик, в то время как другие заставят вас только ждать на обочине дороги, чтобы поездка, которая, вероятно, не приедет.

Простое написание контента для вашего блога не приведет к адекватному снижению показателя отказов или повышению конверсии. Вам также необходимо настроить таргетинг на ключевые слова с ценным трафиком. Эти ключевые слова, в свою очередь, отправят вам ценных клиентов .

Что это за ключевые слова? Как вы уже знаете, ключевые слова коммерческих и информационных — это две основные категории, и каждый поисковый запрос относится к той или другой.

Информационные ключевые слова используются для повышения осведомленности, в то время как коммерческие ключевые слова показывают сильное желание конкретного продукта и напрямую приводят к продажам. Соединяя точки, сильное желание способствует хорошему показателю отказов.

Когда я говорю о ценных ключевых словах, я имею в виду те ключевые слова, которые поддерживают подробный и мощный контент, который ваши пользователи будут читать больше времени.

Помните, что чем больше времени они проводят на вашем сайте, тем больше вероятность, что они захотят прочитать больше, и тем больше они станут вам доверять.Это снизит показатель отказов вдвое или даже больше.

По-прежнему может существовать процент выхода посетителей, которые не покупают в первый раз, но они не возвращаются.

Некоторые ключевые слова предназначены для трафика «только для посещения». Да, они могут искать по этим ключевым словам, но на самом деле они не настолько привержены чтению каждого фрагмента контента, который им отправляется.

Однако другие ключевые слова точно ориентированы на текущие потребности клиента. Если автор контента создает убедительный контент, ориентируясь на это ключевое слово, он может настолько увлечь аудиторию, что они с удовольствием прочитают его и поделятся с другими.

Ключевые слова с высокой ценностью — мощное средство. Они не только улучшают ваш трафик, вовлеченность и коэффициент конверсии, но также повышают ваш авторитет и репутацию в Интернете.

сайтам с более высоким показателем отказов не нужно время, чтобы завоевать авторитет. Они просто выбрасывают контент.

Как вы подбираете правильные ключевые слова, увидев потенциал конкретных ключевых слов в отправке ценного трафика на ваш сайт?

Это намного проще, чем вы думаете.Просто выполните следующие действия:

Шаг № 1: Перейдите в Планировщик ключевых слов Google. Убедитесь, что вы вошли в свою учетную запись Gmail. Вставьте основное ключевое слово + квалификатор в поле поиска и нажмите «Получить идеи». Мы будем использовать в качестве примера стратегию дизайна веб-сайта .

Ключевые ключевые слова из списка:

  • внештатные веб-дизайнеры
  • цены веб-дизайна

Какова цель этих ключевых слов? Возьмите внештатных веб-дизайнеров : поисковик в основном ищет список внештатных веб-дизайнеров. Если вы веб-дизайнер и хотите привлечь такого типа клиентов, вы должны понимать цикл покупателя.

Люди, которые ищут по этим ключевым словам, еще не готовы к покупке. Прежде чем принять окончательное решение, они просто пытаются выяснить, какая услуга или предложение лучше.

Другая причина, по которой ключевое слово имеет высокую ценность, заключается в том, что вы можете создать серию статей с вашим контентом и вести клиента с одной страницы на другую, тем самым снижая показатель отказов.Каждая страница может, например, демонстрировать одну компанию или специалиста, их расценки, график работы и условия.

Возьмите этот пример из Made for Mums. Они представляют 20 приемов пищи во время беременности в виде слайд-презентации — каждый слайд представляет собой отдельную веб-страницу.

По мере того, как читатели перемещаются по страницам, они повышают ценность этой страницы и снижают показатель отказов, не осознавая, что они посещают 20 отдельных страниц.

Шаг № 2: Найдите важные ключевые слова бренда, которые искатель использует для обнаружения различных моделей продуктов для определенного бренда.

Это может работать лучше всего в SEO электронной коммерции. Но если вы умен, вы также можете использовать ключевые слова бренда, относящиеся к вашей отрасли.

По-прежнему пользуясь планировщиком ключевых слов, введите ключевое слово вашего бренда, чтобы найти его варианты (например, кроссовки nike ).

Вы можете превратить каждое из этих ценных ключевых слов в заголовки, которые будут привлекать множество обычных кликов и репостов в социальных сетях.

Ключевые слова:

  • дешевые кроссовки nike
  • Nike кроссовки для бейсбола
  • новые кроссовки nike

Свежие, интерактивные и ориентированные на пользу заголовки:

  • 20 Дешевые кроссовки Nike до 70 долларов
  • 9 лучших бейсбольных кроссовок Nike, которые вы должны увидеть
  • Новые кроссовки Nike для тренинга: где купить стильные кроссовки для тренинга

Таким образом, помните следующие советы, когда вы ищете ценный трафик:

  • Целевые ключевые слова, которые приведут покупателя из точки А в точку Б.
  • Целевые ключевые слова, в которых намерение пользователя не ограничивается самим ключевым словом.
  • Пишите максимально качественный и подробный контент, который вы можете — не уклоняйтесь от того, чтобы сделать его эмоционально значимым для ваших клиентов.
  • Не набивайте ключевые слова — за это могут наказать. Вместо этого используйте ключевые слова LSI для привлечения дополнительных посетителей поиска.

Вы также можете воспользоваться этими другими методами снижения показателя отказов.

7.Привлекайте нужных посетителей

В своей книге Content Strategy for the Web Кристина Халворсон написала, что «лучший контент означает лучший бизнес для вас».

Более высокий показатель отказов происходит, когда вы с самого начала получаете не того посетителя веб-сайта. Это проблема прицеливания.

Если ваша контент-стратегия не приносит вам нужных посетителей и не увеличивает продажи, пора улучшать. Нет ничего более мощного, чем публикация нестандартного контента, «подходящего» для вашего рынка, с использованием стратегии контента, которая учитывает каждый этап цикла покупки .

Брайан Дин увеличил конверсию на 785% за один день с помощью сплит-тестирования A / B, потому что он осознал, что традиционная раздача электронных книг больше не эффективна для создания большого списка. Он разработал стратегию «обновления контента», которая теперь стала стандартом маркетинга.

Ошибка, которую делают многие маркетологи контента, приписывает высокий показатель отказов отсутствию качественного контента . Но термин «качество» относителен. Ваше определение «качества» может не совпадать с моим.Более высокий показатель отказов лучше всего связать с неправильным контентом.

Например, в мире интернет-маркетинга длинные статьи (обычно 2000+ слов) считаются высококачественными, потому что они, как правило, затрагивают все вопросы или проблемы целевой аудитории.

С другой стороны, это не так в отраслях, не связанных с Интернетом, таких как здравоохранение, развлечения и финансы. В этих отраслях более короткие информативные статьи, как правило, лучше работают в социальных сетях.

Это урок для вас при построении кампании или создании контента: Всегда ориентируйтесь на правильных посетителей. Если вы запускаете рекламную кампанию в Facebook, углубитесь в свою кампанию и найдите нужных людей.

Трудно переоценить ценность правильной аудитории. В интервью Forbes Роберт Кийосаки сказал, что ключ к его успеху в создании многомиллионного бренда на основе финансовой грамотности — это «простота».

Это действительно поразительно, потому что я часто отстаивал полезность концепции KISS (пусть это просто глупо).

Это цепная реакция. Когда вы создаете правильный контент и используете правильные каналы для его распространения, вы в конечном итоге достигнете нужной аудитории, которая заинтересуется вашим предложением. У вас будет хороший показатель отказов.

Это самый простой способ заставить маркетинг работать на вас. Например, если вы продаете информационные продукты (например, электронные книги или программное обеспечение) и услуги, вы удвоите или утроите коэффициент конверсии продаж, просто привлекая нужных потенциальных клиентов.

Кроме того, данные исследования HubSpot показывают, что 50% времени потребителей в Интернете тратится на взаимодействие с персонализированным контентом, адаптированным для них.

8. Напишите привлекательные метаописания для поисковых пользователей

Многие компании не оптимизируют свои метаописания для поисковых пользователей. В результате их рейтинг кликов продолжает снижаться.

Может, они и не думали, что это так важно — но это так. Когда пользователи вводят ключевое слово в поиск Google, любое слово, которое соответствует поисковому запросу, выделяется полужирным шрифтом, чтобы отличить его от остальных и чтобы поисковик принял во внимание этот результат.

Метаописания — это атрибуты HTML, которые описывают, о чем конкретная веб-страница.Поисковые системы используют метаописания для отображения фрагмента вашей веб-страницы, чтобы пользователи могли определить, подходит ли им конкретный результат поиска, просто прочитав описание.

Оптимальная длина метаописания — 155 символов. Если описание веб-страницы длиннее, оставшиеся символы не будут отображаться на страницах результатов поиска. Вместо этого вы увидите многоточие (…) в конце. Это может привести к более высокому показателю отказов, потому что люди были введены в заблуждение по поводу вашего сайта.

Прежде чем вы сможете успешно написать привлекательное мета-описание, вы должны понять анатомию результата поиска и то, где подходит метатег.

Одна из тактик, которую я применил для увеличения посещаемости Gawker Media на 5 000 000 посетителей, заключалась в создании уникального метаописания для каждой страницы вместо того, чтобы позволять Google автоматически извлекать слоган или первоначальную копию сайта.

Итак, как написать привлекательное метаописание?

Если в вашем блоге WordPress установлен пакет All In One SEO, это легко сделать.Для каждой публикации, которую вы публикуете (каждая из которых представляет собой отдельную веб-страницу на вашем сайте), вы можете предоставить уникальное метаописание. Воспользуйтесь этими советами:

Включите целевое ключевое слово: Поскольку метаописание в основном ориентировано на пользователей, выполняющих поиск, убедитесь, что ключевое слово, которое они ищут, присутствует в вашем описании. Однако не означает, что вам следует вставлять ключевые слова в описания. Напротив, вы должны продолжать писать естественно.

Например, ваше основное ключевое слово — лучший сантехник в Нью-Йорке . Вот как естественным образом включить его в описание:

Как видите, я упомянул ключевое слово всего один раз в описании, не более того. Также обратите внимание, как ключевое слово перетекает в остальную часть текста, чтобы оно не выглядело манипулятивным. Это помогает достичь хорошего показателя отказов, когда посетитель сайта придет, чтобы узнать, о чем он, и, надеюсь, будет привлечен призывом к действию.

Используйте призыв к действию: Искать пользователей — на самом деле всех пользователей — нужно, чтобы вы сказали им, что делать дальше.

По-прежнему используя указанное выше ключевое слово ( лучший сантехник в Нью-Йорке ) в качестве нашего примера, вот как использовать его как призыв к действию в вашем метаописании:

9. Создание нескольких целевых страниц для ключевых слов большого объема

Как упоминалось в начале этой статьи, чем больше у вас целевых страниц, тем лучше. Вы сделаете более интересным для своих пользователей.

Создание большего количества целевых страниц также увеличивает CTR вашего поиска.В этом отношении это игра в числа.

Одним из показателей, который анализирует Google Analytics, является страница выхода. Если вы посмотрите на свою панель управления, вы, вероятно, заметите, что большинство людей покидают ваш сайт с главной страницы. Скорость, с которой пользователи покидают главную страницу вашего сайта, часто коррелирует с высоким показателем отказов.

Для решения этой проблемы создает больше целевых страниц на основе ценных ключевых слов, которые люди ищут в вашей нише . Я показал вам ранее, как найти те ценные ключевые слова, которые увеличат взаимодействие с вашим блогом и положительное впечатление у пользователей.

Когда у вас будет больше целевых страниц, сначала убедитесь, что по ним легко перемещаться, а затем сделайте ссылку на все из них со своей главной страницы. Вы даже можете ссылаться на отдельные целевые страницы в меню навигации. У вас может быть больше отказов, если люди не быстро найдут то, на что надеялись. Здесь помогают несколько целевых страниц.

У некоторых компаний, увеличивших количество целевых страниц с 10 до 15, количество потенциальных клиентов увеличилось на 55%.

И чем больше у вас оптимизированных целевых страниц, тем ниже будет показатель отказов.Это также значительно улучшит ваши конверсии.

Итак, почему так много компаний не создают больше целевых страниц? Согласно справочнику Landing Pages Handbook (2-е издание) MarketingSherpa, это потому, что они не знают, как это сделать.

К счастью, создание целевой страницы с высокой конверсией теперь проще, чем когда-либо. Вы можете использовать готовые шаблоны из Unbounce, Instapage или Onepagelove.

10. Ускорьте время загрузки страницы

Насколько важна скорость сайта для пользователей? Что ж, потребители ожидают, что веб-страница будет открываться за 2 секунды или меньше.Через 3 секунды потребители больше не будут ждать загрузки вашего сайта — они просто перейдут на сайт вашего конкурента.

Чем медленнее загружаются ваши целевые страницы, тем выше будет показатель отказов. И Google также обеспокоен скоростью сайта — вы можете упасть в рейтинге, если ваш сайт постоянно медленно загружается, что приводит к более высокому показателю отказов.

Суть в том, что медленный сайт может разрушить ваш бизнес и отбить у потенциальных клиентов желание покупать у вас. Эти статистические данные о поведении потребителей дают более четкую картину:

Итак, какова ваша текущая скорость сайта? Узнайте, используя инструмент тестирования скорости Pingdom.На главной странице введите URL-адрес своего сайта (например, quicksprout.com). Нажмите кнопку «Проверить сейчас».

Затем проанализируйте свою скорость и определите, пора ли что-то улучшить в этой области.

Итак, как увеличить скорость сайта и снизить показатель отказов?

Foodmom увеличила скорость своего сайта до 1,17 секунды.

Некоторые из стратегий, которые Foodmom использовала для увеличения скорости сайта, включают:

  • Удаление строк запроса со статических страниц для повышения производительности
  • Оптимизация изображений с помощью плагинов WordPress
  • Тонкая настройка.htaccess файл

Роман Рэндалл также улучшил скорость своего сайта на 90,03%, с незначительными и значительными изменениями:

См. Также: Как сделать ваш сайт безумно быстрым

11. Настройка открытия внешних ссылок в новой Windows

Дизайн с учетом интересов пользователя — важная часть любой успешной стратегии веб-дизайна. Когда вы открываете внешние ссылки в той же вкладке, вы создаете кнопку возврата для пользователей.

Это означает, что каждый раз, когда пользователь нажимает ссылку на внешнюю страницу, он должен нажимать кнопку «Назад», чтобы вернуться на ваш сайт (при условии, что они решат посетить снова — они могут отвлечься на новый сайт).Это уменьшит количество просмотров вашей страницы.

И, если они перейдут по четырем различным внешним ссылкам с вашей вкладки, они четыре раза нажмут кнопку «Назад». Это отнимает много времени и раздражает. Это также увеличивает как выход, так и показатель отказов.

Если вы используете тему WordPress, вы можете загрузить и установить плагин внешних ссылок WP. Он автоматически настроит все ваши внешние ссылки для открытия в новой вкладке или окне.

12. Сделайте свой сайт удобным для мобильных устройств

Адаптируется ли ваш сайт? Когда потенциальные клиенты посещают ваш сайт со своего iPhone, iPad, планшетов и других мобильных устройств, будет ли он отображаться идеально?

Пришло время вывести свой бренд на мобильные устройства, потому что мобильные устройства ваших клиентов всегда под рукой.

Мы живем в эпоху мобильных устройств. Почти 95% ваших клиентов используют мобильные устройства, поэтому ваш сайт необходимо оптимизировать для них.

Если вы еще не уверены, вот несколько быстрых фактов:

Помните, что Google следует за пользователями. Лучший способ получить точную информацию Google — это отслеживать действия пользователей на вашем сайте с компьютера и мобильного устройства.

На самом деле мобильность — это фактор ранжирования. Это означает, что если ваш сайт не оптимизирован для мобильных устройств, независимо от того, насколько полезным может быть ваш контент, он не будет иметь высоких позиций на страницах результатов Google.

Прежде всего, проверьте свой сайт, выполнив следующие действия:

Шаг № 1: Перейдите в инструмент тестирования Google для мобильных устройств. Добавьте URL своего сайта (например, qualaroo.com). Нажмите кнопку «АНАЛИЗИРОВАТЬ»:

Подождите, пока страница будет обработана:

Шаг 2 : Проверьте результат. Если ваш сайт оптимизирован для мобильных устройств, вы увидите такую ​​страницу:

В противном случае вы увидите страницу результатов, подобную этой:

Многие компании раньше не имели адаптивного (т. Е.е., оптимизированный для мобильных устройств). Следовательно, после того, как Google скорректировал скорость отклика в своем алгоритме, эти сайты увидели падение рейтинга в поиске и посещаемости. Умные оптимизировали свои страницы.

Если вы пользователь темы WordPress, очень легко сделать свой сайт адаптивным. Все, что вам нужно сделать, это установить плагин JetPack и активировать мобильную тему. Вы также можете использовать плагин WPTouch.

Если вы не используете тему WordPress и не являетесь техническим специалистом, возможно, вам понадобится помощь профессионала.

См. Также: 3 шага к увеличению поискового трафика с помощью обновления Google для мобильных устройств

13. Показать надежность

Слово «надежность» означает способность внушать веру или доверие другим людям. Как и репутация, доверие — это не то, что вы говорите о себе, а то, как вас воспринимают другие люди. Доверие имеет значение — не игнорируйте его.

Чем бы вы ни занимались в Интернете, знайте, что дело не в том, чтобы быстро заработать за счет своей репутации и принципов.Вместо этого используйте любую возможность, чтобы помочь другим.

Я не могу дать вам подробный список дел, чтобы повысить ваше личное доверие. На самом деле никто не может. Но с годами прозрачность и бесплатная раздача большого количества ценных ресурсов сыграли важную роль в моем успехе.

К счастью, чем больше вы заслуживаете доверия, тем больше денег вы, вероятно, заработаете. Исследование, проведенное Consumer Web Watch, показало, что 4 из 5 пользователей считают, что возможность доверять информации, которую они читают на веб-сайте, важна.

Короче говоря, вы не покупаете у людей, которым не доверяете, не так ли?

Надежный сайт делает следующее:

  • Заставляет людей доверять и поверить в то, что говорится (содержание)
  • Дает людям уверенность в безопасности их личной информации
  • Вселяет в них доверие, тратя кровно заработанные деньги
  • Устраняет дилемму покупки (например, покупать или нет)

Пип Лаха, основатель ConversionXL, делится некоторыми способами, с помощью которых вы можете сделать свой сайт очень авторитетным в умах пользователей:

Интернет-потребители испытывают волнение, покупая товары у таких брендов, как Apple, Amazon и Zappos, потому что, по их мнению, эти бренды заслуживают доверия.

Заключение

В этой статье я показал вам несколько способов снизить показатель отказов и повысить коэффициент конверсии. Но без высококачественного контента, даже если вам удастся снизить показатель отказов вдвое, ваш риск его увеличения снова велик.

Чтобы этого избежать, составьте план контентной стратегии и редакционный календарь. Вы читаете этот блог сегодня, потому что я решил поставить вас на первое место, создав подробное содержание, которое вы найдете полезным.

У меня хороший показатель отказов. Я буду удивлен, если мой показатель отказов превысит 50%, потому что большинство читателей проводят на моем сайте значительное количество времени. Это то, к чему должен стремиться каждый владелец сайта — постепенно увеличивает время, которое пользователи тратят на чтение их контента.

В целом, продолжайте и оставайтесь последовательными. Я знаю, что некоторые из приведенных здесь стратегий могут дать довольно быстрые результаты, но не ожидаю этого. Продолжайте расширять аудиторию своего сайта. По мере того, как вы удовлетворяете своих пользователей, они с радостью рассказывают о вас другим, тем самым улучшая ваш поисковый трафик, входящие ссылки и генерацию потенциальных клиентов.

Считали ли вы какой-либо из этих 13 способов снизить показатель отказов полезным? Поделитесь своим опытом ниже.

Узнайте, как мое агентство может привлечь огромное количество трафика на ваш веб-сайт

  • SEO — разблокируйте огромное количество SEO-трафика. Смотрите реальные результаты.
  • Контент-маркетинг — наша команда создает эпический контент, которым будут делиться, получать ссылки и привлекать трафик.
  • Paid Media — эффективные платные стратегии с четкой окупаемостью инвестиций.

Заказать звонок

Bounce — вы здесь

Плюс два состязания между непобежденными перспективами:

Лиделл Родос сражается с Сергеем Липинцом и Джавонта Старкс берет на себя Сэмюэля Фигероа

АТЛАНТА (8 октября 2015 г.) Столкновение в тяжелом весе между Тони «Тигр» Томпсон (40-5, 27 нокаутов) и Маликом «Кингом» Скоттом (37-2-1, 13 нокаутов) будет заголовок Премьер чемпионов по боксу (PBC) — следующий раунд на Bounce TV и BounceTV.com в пятницу, 30 октября, с места проведения в UCF, расположенного за ареной CFE в Орландо, Флорида,

10-раундовый бой в супертяжелом весе будет транслироваться по телевидению и в прямом эфире, начиная с 21:00. ET и является третьим выпуском PBC — The Next Round на Bounce TV. Первые две PBC на картах боя на Bounce TV, которые состоятся 2 августа и 18 сентября соответственно в близлежащем Винтер-парке, штат Флорида,

.

Билеты на живое мероприятие, которое продвигает Warriors Boxing, уже в продаже по 12 р.м. ET. Билеты стоят 102, 52 и 27 долларов, и их можно приобрести, позвонив в Warriors Boxing по телефону (954) 985-1155 или посетив сайт www.warriorsboxing.com. Билеты также можно приобрести на сайте ticketmaster.com, в отделениях Ticketmaster, по телефону 800-745-3000 или в кассе CFE Arena.

В со-главном турнире непобежденные супертяжеловесы Лиделл Роудс (23-0-1, 11 нокаутов) и Сергей Липинец (7-0, 6 нокаутов) встретятся в 10-раундовом поединке. Телетрансляция начинается с более непобежденных перспектив: Джавонтае Старкс (13-0, 7 нокаутов) и Сэмюэл «Эль Мачо» Фигероа (9-0, 4 нокаута) сражаются в восьми раундах полусреднего веса.

«Здорово участвовать в таком поединке в тяжелом весе на PBC on Bounce», — сказал Томпсон. «Я не смотрю мимо Малика Скотта, потому что он опытный и хитрый боец. Я думаю, что большинство бойцов будут держаться подальше от стиля Малика, но все знают, что я буду драться с кем угодно. Я постараюсь сделать заявление против него, настаивая на действии и удерживая его подальше от зоны комфорта ».

«Я очень благодарен за эту возможность и готов показать отличное выступление», — сказал Скотт.«Ровно год назад, 30 октября, я поехал в Австралию и победил Алекса Леапая, и я с нетерпением жду возможности выйти на ринг и устроить шоу против Тони Томпсона. Тони — боец ​​мирового класса, и победа над ним приведет для меня к большему и лучшему ».

Один из самых опытных бойцов в супертяжелом весе, Томпсон, дважды бросал вызов Владимиру Кличко за свою 15-летнюю карьеру. Родился в Силвер-Спринг, штат Мэриленд, но сражался в Вашингтоне, округ Колумбия.К., Томпсон одержал победу над Одланьером Солисом в феврале, это его вторая победа над соперником в супертяжелом весе с 2014 года. Он также владеет парой побед над известным супертяжеловесом Дэвидом Прайсом, с которым он дважды останавливал бой на родине своего соперника.

Опытный тяжеловес из Филадельфии, Скотт также профессионально выступал с 2000 года и одержал 35 побед подряд, чтобы начать свою профессиональную карьеру. Его последняя победа была, пожалуй, самой впечатляющей: он отправился в Австралию и победил Алекса Лепея.34-летний игрок также владеет броском с Боуи Тупоу в финальном раунде в 2012 году и в 2013 году сыграл вничью с непобежденным Вячеславом Глазковым.

Спортсмен, занимающийся различными видами спорта, профессионально выступавший как в боксе, так и в смешанных единоборствах, Родос из Оклахома-Сити, похоже, останется непобежденным 30 октября. 27-летний футболист выходит из сплит-ничьи с Джаредом Робинсоном в июне. Перед этим боем Родос одержал четыре победы в 2014 году, включая триумфы над Мигелем Анхелем Уэртой и Джоном Натером.

Опытный любитель, родившийся в Казахстане, но сражающийся за пределами России, Липинец стал профессионалом в апреле прошлого года, одержав победу решением судей над Франклином Варелой. С тех пор 26-летний футболист записал шесть нокаутов подряд, а его последние победы приходятся на ветеранов Кендал Мена и Косме Ривера. 30 октября Липинец проведет бой в США в четвертый раз.

В боях за Миннеаполис, штат Миннесота, Старкс установил впечатляющий любительский рекорд 98–16, прежде чем стать профессионалом в 2009 году.26-летний футболист наращивал активность с 2014 года, одержав семь побед, включая победы над Карлосом Гальваном и Джереми Виггинсом в 2015 году.

После сентябрьской победы над ранее непобедимым Фернандо Палиса 24-летний Фигероа быстро возвращается на ринг, надеясь закрепить этот успех. Боец, родившийся в Пуэрто-Рико, стал профессионалом в 2011 году и зафиксировал дополнительные победы в четырех из своих первых шести боев.

# #

Для получения дополнительной информации посетите www.premierboxingchampions.com, подписывайтесь на Twitter @PremierBoxing, @BounceTV, @MalikKingScott, @WarriorsBoxingProm и @Swanson_Comm и следите за беседой с помощью #PBConBounce, станьте поклонником на Facebook по адресу www.Facebook.com/PremierBoxingChampions, www.Facebook.com/BounceTV и www.Facebook.com/WarriorsBoxingPromo.

Bounce TV передается по сигналам вещания местных телевизионных станций и соответствующей кабельной сети. Bounce TV — это самая быстрорастущая афро-американская (AA) сеть на телевидении, которая предлагает сочетание программ оригинальных и внесетевых сериалов, театральных фильмов, специальных программ, прямых трансляций спортивных событий и многого другого.Bounce TV стало доступно более чем в 85 миллионах домов на 90 рынках и в 90% афроамериканских телевизионных домов, включая все ведущие телевизионные рынки AA. Среди основателей Bounce TV — известные американские деятели посол Эндрю Янг и Мартин Лютер Кинг III. Чтобы узнать, где находится местный канал, посетите BounceTV.com.

Площадка в UCF — управляется Spectra Venue Management. Площадка в UCF расположена за ареной CFE в кампусе Университета Центральной Флориды.Площадка UCF является домом для женской волейбольной команды UCF. Здесь проходят концерты и проводятся другие мероприятия в районе Центральной Флориды. Посетите www.CFEArena.com для получения дополнительной информации.

Контактное лицо: Джим Вайс, Bounce TV: (770) 672-6504

Swanson Communications: (202) 783-5500

Майкл Донахью, премьер-министр бокса: (630) 441-8080

Андре Куртеманш, Warriors Boxing: (954) 302-2462

Лурдес Карреро, Воины бокса: Лурдес @ warriorsboxing.com

Пейтон Джетер, место проведения в UCF: (407) 823-6363

Электронная почта для учетных данных: [email protected]

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *