مدار واسط ورودی برای دیپ سوئیچ

مدار واسط ورودی برای دیپ سوئیچ:
علاوه بر کلیدهای تکی مانند پوش باتن ها و کلیدهای Rocker، می توان چندین کلید را نیز به فرم دیپ سوئیچ (DIP switches) و صفحه کلید (Keypads)، با استفاده از مدارات واسط به ورودی مدارات الکترونیکی متصل کرد.

دیپ سوئیچ ها در واقع چندین کلید تکی هستند که در گروه های 4 یا 8 تایی در یک پکیج جمع شده اند.

چنین پیکربندی به دیپ سوئیچ ها این امکان را می دهد که به سوکت (Socket) آی سی های استاندارد متصل شوند و یا به صورت مستقیم در مدار یا برد بورد (Breadboar) قرار گیرند.

هر کلید در یک پکیج از دیپ سوئیچ، نشان دهنده یکی از دو حالت باز یا بسته (خاموش یا روش) است. بنابراین یک دیپ سوئیچ چهار کلیدی، مطابق شکل زیر دارای 4 خروجی متمایز است.

هم دیپ سوئیچ های لغزشی (Slide) و هم دیپ سوئیچ های چرخشی می توانند به یکدیگر و یا به ترکیبی از کلیدهای دیگر متصل شوند و همین امر اتصال این کلیدها به ورودی بسیاری از مدارات را آسان می کند.

کلیدهای مکانیکی به دلیل قیمت پایین و نیز سهولت در ارتباط ورودی بسیار پرکاربرد هستند، اما این کلیدها یک مشکل اساسی دارند که جهش اتصال (Contact Bounce) نام دارد.

ساختمان کلیدهای مکانیکی از اتصال دو قطعه فلز تشکیل شده است. این فلزات هنگام بسته شدن کلید به یکدیگر وصل می شوند و ارتباط بین دو نقطه از مدار را برقرار می کنند.

اما در این کلیدها، به جای ایجاد یک سیگنال کلیدزنی صاف، دو قسمت فلزی در داخل بدنه کلید به یکدیگر برخورد می کنند و دوباره باز می شوند. این نوسانات تا بازه زمانی کوتاهی بعد از کلیدزنی ادامه می یابد.

به عبارت دیگر، چنین جهش هایی باعث می شوند که مکانیزم کلیدزنی چندین بار با سرعت زیاد باز و بسته شود.

به دلیل این که اتصالات مکانیکی کلید به صورتی طراحی شده اند تا بسیار سریع باز و بسته شوند، بنابراین یک مقدار مقاومت بسیار کم برای جلوگیری از جهش های کلید وجود دارد.

این مقاومت، مقاومت میراکننده (Damping) نام دارد. نتیجه چنین پدیده ای در کلیدزنی این است که تا قبل از رسیدن کلید به حالت پایدار و اتصال ثابت، دنباله ای از پالس ها یا پیک های ولتاژ در خروجی کلید تولید می شود. در تصویر زیر نمایی از شکل موج ولتاژ خروجی کلید در اثر پدیده جهش اتصال دیده می شود.

مشکل اساسی که پدیده جهش ایجاد می کند در این است که هر مدار دیجیتالی و یا الکترونیکی که از کلیدهای مکانیکی به عنوان ورودی استفاده می کند، این جهش های ولتاژ خروجی کلید را به عنوان دنباله ای از سیگنال های ON و OFF در نظر می گیرند.

از دید مدارات دیجیتال، این پالس ها دستوراتی برای تغییر وضعیت هستند، اما به جای این که یک سیگنال کلیدزنی یگانه باشند، چندین سیگنال کلیدزنی متمایز در نظر گرفته می شوند که هر کدام چند میلی ثانیه طول می کشند.

باز و بسته شدن های متوالی در یک کلید را جهش کلیدزنی (Switch Bounce) می گویند. چنین عملکردی در رله ها جهش اتصال (Contact Bounce) نام دارد.

چون جهش اتصال و جهش کلیدزنی، هم در هنگام باز شدن و هم هنگام بسته شدن کلید یا رله اتفاق می افتند، در نتیجه جهش های حاصل و قوس به وجود آمده در طول اتصالات، باعث می شوند که اصطکاک و استهلاک در کلید یا رله افزایش یابد، مقاومت کلید بالاتر برود و طول عمر مفید آن کاهش یابد.

راه های مختلفی برای مقابله با مشکل جهش کلیدزنی وجود دارد. در این روش ها لازم است که از مدارات اضافه ای به فرم مدارت دیبانس (Debounce Circuit) استفاده شود تا جهش های حاصل از کلیدزنی از سیگنال خروجی حذف شوند.

یکی از آسان ترین و متداول ترین راه های مورد استفاده برای رفع مشکل جهش کلیدزنی، استفاده از مدار دیبانس RC است. این مدار به کلید اجازه می دهد تا یک خازن را شارژ و دشارژ کند.