ฟิสิกส์ที่อยู่เบื้องหลังสวิตช์เด้งเมื่อเปิด?

ฉันรู้สึกประหลาดใจเมื่อรู้ว่าสวิตช์เชิงกล (SPST) กระดอนเมื่อเปิด อะไรเป็นสาเหตุให้ผู้ติดต่อกลับไปสัมผัสเป็นการชั่วคราว

ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นกับสวิตช์บางประเภทเท่านั้น (เช่นกับสวิตช์เลื่อน แต่ไม่ได้ใช้ปุ่มกดส่วนใหญ่) หรือไม่?

โดยทั่วไปไม่มีสารใดที่เรียบหรือไม่ยืดหยุ่น เมื่อวัตถุสองชิ้นมารวมกันด้วยกำลังใด ๆ ก็จะมีพลังงานจลน์ที่ต้องตายลงเมื่อสัมผัส ดังนั้นคุณจะได้รับ "เสียงกริ่ง" บางอย่างบวกเนื่องจากพื้นผิวไม่ราบเรียบเมื่อสัมผัสถูกทำให้ / แตกเล็กน้อยแบบสุ่มจนกระทั่งนั่งลง (เช่นแม้แต่กับสวิตช์เลื่อนความต้านทานสัมผัสจะแตกต่างกันตามการเคลื่อนไหว)

มันเกิดขึ้นกับสวิตช์ทั้งหมด การเลื่อนปุ่มกดรีเลย์ ฯลฯ แม้ว่าหน้าสัมผัสแบบเลื่อนหรือเปียก (เช่นปรอท) จะดีกว่า นอกจากนี้ยังเกิดขึ้นเมื่อเปิดสวิตช์ไม่ใช่เพียงแค่ปิด บางคนดีกว่าคนอื่น - คุณสามารถได้คนที่น่ากลัวที่จะตีกลับมานับสิบ ms และบางคนที่ดีที่อยู่ภายใน <5ms

เพื่อเพิ่มมากขึ้นในการเปิดสวิตช์มันเป็นเพราะพื้นผิวที่ผิดปกติเปิดในลักษณะที่ไม่ได้ตั้งฉากอย่างสมบูรณ์ ความต้านทานที่แตกต่างกันอย่างกว้างขวางนี้สร้างขึ้นจะคล้ายกับการตีกลับในช่วงปิด เมื่อความดันถูกปล่อยออกมาส่วนหนึ่งของหน้าสัมผัสอาจหลุดออกไป แต่อีกส่วนหนึ่งอาจได้รับความต้านทานต่ำกว่าเมื่อก่อนหน้านี้พื้นผิวที่ผิดปกติและแรงเชิงมุมที่มากขึ้นระหว่างหน้าสัมผัส เป็น.

แม้ว่าตาของเราจะดูเรียบเนียน แต่ผิวทองแดงนั้นดูแตกต่างจากกล้องจุลทรรศน์:

คิดเกี่ยวกับการย้อนกลับ ถ้าคุณได้รับมอบหมายให้ออกแบบสวิตช์ที่ไม่ได้เด้งเปิด คุณจะรับประกันได้อย่างไรในระดับจุลภาคว่าตัวนำทั้งสองนั้นจะเคลื่อนที่ไปข้างหน้าอย่างเดียวโดยไม่มีการเช็ด (เลื่อนซึ่งอาจทำให้เกิดการเปิดและปิดชั่วขณะ)? คุณต้องพิจารณาว่าทุกอย่างเป็นสปริงในระดับนั้นไม่ว่ามันจะดูแข็งแค่ไหนในระดับมหภาค แม้ว่ามันจะเป็นไปได้ที่จะไม่มีการดำเนินการเช็ดใด ๆ ในฐานะผู้ติดต่อแยกจากกันคุณจะรับประกันได้อย่างไรว่าจะไม่มีการสั่นของผู้ติดต่อเมื่อพวกเขาย้ายออกไป? คุณต้องพิจารณาความเร็วที่เริ่มต้นที่ 0 ดังนั้นแม้แต่แบ็กสแลชหรือเสียงกริ่งเพียงเล็กน้อยเนื่องจากการแตกหักของแรงเสียดทานสถิตอาจมีนัยสำคัญ

ลองนึกถึงมันและอธิบายสวิตช์กลแบบแห้งที่จะไม่เด้งถ้าคุณคิดว่าเป็นไปได้

ในปี 1950 และต้นปี 1960 ฉันทำงานเป็นวิศวกรไฟฟ้าในทีมที่ออกแบบอุปกรณ์จ่ายไฟกระแสตรงที่มีการควบคุมสูง (> 100 แอมป์) เราใช้เครื่องขยายสัญญาณแม่เหล็กเพื่อควบคุม แต่แล้วสิ่งที่เราเรียกว่า SCRs (Silicon Controlled Rectifiers ตอนนี้เรียกว่าไทริสเตอร์) เริ่มปรากฏขึ้น พวกเขามีความไวต่อการบรรทุกเกินพิกัดและจะระเบิดเร็วกว่าฟิวส์ที่มีอยู่ดังนั้นวิธีหนึ่งที่จะปกป้องพวกเขาคือ "ชะแลง" นั่นคือสวิตช์ที่ลัดวงจรรอบที่ขดลวดทุติยภูมิเพื่อให้อุปทานถูกตัดออกจาก SCRs และฟิวส์ในสายการผลิตจะระเบิด - หม้อแปลงขนาดใหญ่และการเดินสายของมันอาจทำให้เกิดการกระแทกได้อย่างปลอดภัย ปัญหาคือว่ามีจำนวนมากที่เป็นอันตรายอันยิ่งใหญ่และมีเสียงดังน่ากลัวเกิดประกายไฟเป็นสวิตช์เด้งอย่างหลีกเลี่ยงไม่ วิศวกรที่ฉลาดในห้องปฏิบัติการวิจัยได้ออกแบบ "

ในขณะที่ฉันจำได้จากภาพยนตร์เรื่องความเร็วสูงของสวิทช์การสัมผัสส่วนบนลงมาถึงล่างและการรวมกันนั้นได้เด้งแล้วเพื่อให้พวกเขาอยู่ด้วยกันเมื่อพวกเขาหดตัวและเหวี่ยงขึ้นและลง เมื่อเราทำการทดสอบอย่างใดอย่างหนึ่งก็ไม่มีประกายไฟจากสวิตช์ แต่การเชื่อมต่อที่หลวมกับหม้อแปลงก็ดับลงด้วยปังอันยิ่งใหญ่ (ก่อน dotters t และ crossers ตาบ่นใช่ฉันรู้ว่ามันควรจะ "ไม่มีประกาย" แต่สิ่งที่ฉันเขียนเสียงเหมือนจริงมากขึ้น)