Fisika di balik sakelar memantul saat dibuka?

13

Saya terkejut mengetahui bahwa saklar mekanis (SPST) memantul ketika dibuka. Apa yang menyebabkan kontak untuk sementara kembali menyentuh?

Apakah fenomena ini hanya terjadi pada jenis sakelar tertentu (misalnya, dengan sakelar geser tetapi tidak dengan sebagian besar tombol)?

Richard Hansen
sumber
3
Berikut ini adalah artikel pelepasan saklar oleh "Grup Ganssle" yang mungkin menarik.
JYelton

Jawaban:

14

Pada dasarnya tidak ada zat yang sangat halus, atau tidak elastis. Ketika dua benda datang bersama dengan kekuatan apa pun, ada energi kinetik yang perlu mati pada saat kontak. Jadi Anda mendapatkan "dering", plus karena permukaannya tidak mulus, kontak membuat / memecah sedikit secara acak hingga mengendap (mis. Bahkan dengan sakelar geser, tahanan kontak akan bervariasi tergantung pergerakan)

Ini terjadi dengan semua sakelar; geser, tombol tekan, relay, dll, meskipun kontak geser atau dibasahi (misalnya merkuri) lebih baik. Ini juga terjadi saat membuka sakelar, tidak hanya saat menutup. Beberapa lebih baik daripada yang lain - Anda bisa mendapatkan beberapa yang mengerikan yang akan memantul selama puluhan ms, dan beberapa yang bagus bertahan dalam <5ms.

Untuk menambahkan lebih banyak pada pembukaan sakelar, itu karena permukaan yang tidak teratur membuka dengan cara yang tidak tegak lurus sempurna. Resistensi yang sangat bervariasi yang diciptakan ini mirip dengan pantulan selama penutupan. Ketika tekanan dilepaskan, satu bagian dari kontak dapat terlepas, tetapi bagian lain mungkin secara singkat mendapatkan resistensi yang lebih rendah daripada sebelumnya, semakin tidak teratur permukaan dan semakin banyak kekuatan sudut antara kontak, semakin besar kemungkinan efek ini diucapkan. menjadi.

Meskipun terlihat halus di mata kita, permukaan tembaga terlihat agak berbeda di bawah mikroskop:

Permukaan tembaga

Oli Glaser
sumber
1
Saya mengerti mengapa ada memantul ketika dua kontak berkumpul. Saya tertarik mengapa ada bouncing ketika dua kontak ditarik terpisah.
Richard Hansen
Ini lebih berkaitan dengan kelancaran kontak di sini daripada memantul, menciptakan resistensi yang berbeda ketika kontak terpisah. Pada dasarnya semua kontak tidak terpisah pada saat yang sama (arah perjalanan tidak akan sepenuhnya tegak lurus ke kontak lainnya, sehingga Anda mendapatkan tindakan menyeka yang disebutkan oleh Olin dan David)
Oli Glaser
2

Pikirkan sebaliknya. Bagaimana jika Anda ditugaskan merancang sakelar yang tidak terpental saat dibuka. Bagaimana Anda menjamin pada tingkat mikroskopis bahwa kedua konduktor selalu bergerak menjauh secara monoton tanpa tindakan menyeka (geser, yang dapat menyebabkan pembukaan dan penutupan sesaat)? Anda harus mempertimbangkan bahwa semuanya adalah pegas pada level itu, tidak peduli seberapa kaku kelihatannya pada level makroskopis. Bahkan jika itu mungkin untuk tidak melakukan tindakan pembersihan saat kontak terpisah, bagaimana Anda menjamin tidak akan ada osilasi kontak saat mereka pindah? Anda harus mempertimbangkan kecepatan dimulai pada 0, sehingga bahkan sedikit reaksi atau dering karena putusnya gesekan statis dapat menjadi signifikan.

Pikirkan tentang hal ini dan jelaskan kami sakelar mekanis kering yang tidak akan memantul jika Anda benar-benar berpikir itu mungkin.

Olin Lathrop
sumber
3
Olin benar, tetapi saya ingin menambahkan sedikit. Dengan "menghapus tindakan", Olin berarti kedua kontak tersebut saling bergeser. Satu kontak tidak hanya mengangkat yang lain, tetapi juga slide. Anda dapat melihat ini dengan meletakkan siku pada pinggul dan menyatukan tangan Anda dalam posisi berdoa. Pikirkan tangan Anda karena kontak dan lengan Anda adalah pegas. Sekarang tekan satu tangan lebih keras terhadap yang lain sehingga tangan Anda tidak berada di tengah tubuh Anda. Tanganmu akan meluncur. Setiap saklar yang masuk akal akan selalu memiliki beberapa tindakan pegas pada kontak dan dengan demikian beberapa geser dan memantul.
Bagaimana dengan relay? Apakah kontak mereka terlepas tanpa tindakan menyeka?
dext0rb
1
@ Davidviden: Jadi jika Olin benar, mengapa tidak memberi +1? :)
Semua kontak mekanis akan melakukan ini; termasuk relay.
Gbarry
8
Saya mengedit kalimat pertama, tidak ada kebutuhan untuk menulis sedemikian rupa sehingga dengan jelas menyatakan Anda berpikir pengguna salah karena tidak menyadari jawabannya. Jika Anda merasa ada pertanyaan di bawah ini Anda tidak menjawab, jangan menghina pengguna atau Anda tidak akan disambut untuk melanjutkan di situs ini.
Kortuk
1

Pada 1950-an dan awal 1960-an saya bekerja sebagai insinyur listrik dalam tim yang merancang catu daya dc arus tinggi (> 100 amp). Kami telah menggunakan penguat magnetik untuk kontrol, tetapi kemudian apa yang kami sebut SCRs (Silicon Controlled Rectifiers, sekarang disebut Thyristors) mulai muncul. Mereka sangat rentan terhadap kelebihan beban, dan akan meledak lebih cepat dari sekering yang tersedia, jadi salah satu cara untuk melindunginya adalah "linggis", yaitu sakelar yang mengalirkan pendek lilitan sekunder transformator, sehingga suplai terputus dari SCR. , dan sekering di jalur pasokan akan meledak - transformator yang besar dan kabelnya dapat menerima kejutan dengan aman. Masalahnya adalah bahwa ada banyak sekali bahaya, dan sangat berisik, memicu ketika saklar itu pasti memantul. Para insinyur yang pandai di laboratorium penelitian memang merancang "

Seingat saya dari film kecepatan tinggi saklar, kontak atas turun ke yang lebih rendah, dan kombinasinya bermunculan sehingga mereka tetap bersama ketika mereka mundur dan berayun naik dan turun. Ketika kami mengujinya, memang tidak ada percikan api dari sakelar, tetapi koneksi yang longgar ke trafo meledak dengan ledakan yang luar biasa. (Sebelum para pencetak mata dan pelintas mata mengeluh, ya saya tahu itu seharusnya "tidak ada percikan", tetapi apa yang saya tulis terdengar lebih seperti kenyataan)

Harry Weston
sumber