Fisika di balik sakelar memantul saat dibuka?

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)?

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:

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.

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)