La physique derrière le commutateur rebondit à l'ouverture?

J'ai été surpris d'apprendre qu'un interrupteur mécanique (SPST) rebondit lorsqu'il est ouvert. Qu'est-ce qui fait que le contact revient temporairement au toucher?

Ce phénomène se produit-il uniquement avec certains types de commutateurs (par exemple, avec des commutateurs coulissants mais pas avec la plupart des boutons-poussoirs)?

Fondamentalement, aucune substance n'est parfaitement lisse ou inélastique. Lorsque deux objets se rejoignent avec une force quelconque, il y a de l'énergie cinétique qui doit mourir au contact. Ainsi, vous obtenez une certaine "sonnerie", de plus, comme la surface n'est pas lisse, le contact se fait / se brise un peu au hasard jusqu'à ce qu'il se stabilise (par exemple, même avec un interrupteur coulissant, la résistance du contact variera lors du mouvement)

Cela se produit avec tous les commutateurs; coulissant, bouton poussoir, relais, etc., bien que les contacts coulissants ou mouillés (par exemple le mercure) soient meilleurs. Cela se produit également à l'ouverture de l'interrupteur, pas seulement à la fermeture. Certains sont meilleurs que d'autres - vous pouvez en obtenir de terribles qui rebondiront pendant des dizaines de ms, et de bons qui se stabiliseront en moins de 5 ms.

Pour ajouter plus sur l'ouverture de l'interrupteur, c'est en raison de l'ouverture irrégulière des surfaces de manière pas parfaitement perpendiculaire. La résistance très variable que cela crée semble similaire au rebond lors de la clôture. Lorsque la pression est relâchée, une partie du contact peut se désengager, mais une autre partie peut brièvement obtenir une résistance plus faible qu'auparavant, plus la surface est irrégulière et plus la force angulaire entre les contacts est importante, plus cet effet est probable être.

Bien qu'elle soit lisse à nos yeux, la surface en cuivre est plutôt différente au microscope:

Pensez à l'inverse. Et si vous deviez concevoir un interrupteur qui ne rebondissait pas à l'ouverture. Comment garantir au niveau microscopique que les deux conducteurs s'éloignent toujours de façon monotone sans action d'essuyage (glissement, qui peut provoquer une ouverture et une fermeture momentanées)? Vous devez considérer que tout est un ressort à ce niveau, quelle que soit sa rigidité au niveau macroscopique. Même s'il était possible d'une manière ou d'une autre de ne pas essuyer lorsque les contacts se séparent, comment garantissez-vous qu'il n'y aura pas d'oscillation des contacts lorsqu'ils s'éloignent? Vous devez considérer que la vitesse commence à 0, donc même un petit jeu ou une sonnerie due à la rupture du frottement statique peut être important.

Pensez- y et décrivez-nous un interrupteur mécanique sec qui ne rebondira pas si vous pensez que c'est possible.

Dans les années 1950 et au début des années 1960, j'ai travaillé comme ingénieur électricien dans une équipe de conception d'alimentations CC régulées à courant élevé (> 100 ampères). Nous avions utilisé des amplificateurs magnétiques pour le contrôle, mais ce que nous avons appelé les SCR (Silicon Controlled Rectifiers, maintenant appelés thyristors) a commencé à apparaître. Ils étaient très sensibles aux surcharges et souffleraient plus vite que les fusibles disponibles, donc une façon de les protéger était un "pied-de-biche", c'est-à-dire un interrupteur qui court-circuitait l'enroulement secondaire du transformateur, de sorte que l'alimentation était coupée des SCR. , et des fusibles dans la ligne d'alimentation exploseraient - le gros transformateur et son câblage pourraient supporter le choc en toute sécurité. Le problème était qu'il y avait énormément de dangereux, et terriblement bruyants, provoquant des étincelles alors que l'interrupteur rebondissait inévitablement. Les ingénieurs intelligents du laboratoire de recherche ont conçu un "

Si je me souviens d'un film à grande vitesse de l'interrupteur, un contact supérieur est descendu sur un contact inférieur, et la combinaison a été suspendue de sorte qu'ils sont restés ensemble pendant qu'ils reculaient et se balançaient de haut en bas. Lorsque nous en avons testé un, il n'y avait en effet aucune étincelle de l'interrupteur, mais une connexion lâche au transformateur s'est rompue avec un bruit tout-puissant. (avant que les dotters et les crossers des yeux ne se plaignent, oui je sais que ça devrait être "il n'y avait pas d'étincelle", mais ce que j'ai écrit ressemble plus à la réalité)