Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Prellfreie Kontakte
Aus Anlass der Frage nach prellfreien Kontakten, die technisch schon gelöst wurde, möchte ich einen Artikel mit einigen Maßnahmen zur Entprellung vorstellen und die Frage stellen:
http://www.ferromel.de/tronic_271.htm
Kann man es erreichen, dass ein elektromechanischer Kontakt prellfrei schaltet und so Schaltzeiten realisieren die unter denen der meisten Gatterfamilien liegen? (<1ns)
(Wenn ja wie?, wenn nein dann eben nicht)
Manfred
Ursprüngliche Frage zurückgezogen, war etwas speziell.
So, also noch mal neu, zu Aktualisierung des Datums.
Manfred
Spartakaktus
05.01.2005, 23:07
Vielleicht mit sog. Nanotubes?
Das sind Kohlenstoffringe die, wenn sie gerade ausgerichtet sind, elektrisch leitend sind und wenn sie schräg stehn, einen Widerstand wie Halbleiter aufweisen. Haben kleinere Schaltzeiten als Transistoren und könnten diese sicherlich mal ablösen.
(elektromechanisch deshalb, weil man sie ja nur drehen muss ^^)
Mfg Gurunzler
Das ist auch eine mögliche Interprätation, ich denke allerdings an eine schon länger erprobte Technologie.
Manfred
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Warum nicht irgend ein kleiner 8 Füßler?
ATTiny12 oder so?
Ich glaub der hat einen internen RC Oszillator - also bräuchte man keine Bauteile drum herum. Der könnte dann sogar je nachdem was man will den Taster nur entprellen, Taster entprellen und nur einen Impuls geben, Taster entprellen mit Ein und Ausschaltfunktion...
Das ist sicher eine saubere Lösung, mit Elektronik dazwischen.
Da die Diskussion sich auch nicht gerade überschlägt sollte ich die Lösung angeben:
Es ist ein elektromechanischer Schalter mit quecksilberbenetzten Kontakten. (Solche Schalter sind gekapselt, wegen der Gesundheitsgefährdung durch Quecksilber. )
Es gibt sie als Neigungsschalter aber auch als Reed-Relais bei denen sie Reaktionszeiten von weniger als 1ms haben.
Das besondere an den quecksilberbenetzten Schaltern ist aber ihre Prellfreiheit (bei richtiger Ansteuerung).
Sie wurden früher auch in der Laufzeitmeßtechnik zur Erzeugung schneller Impulsflanken eingesetzt weil sie sehr sauber und definiert ein- und ausschalten und dabei Flanken von unter 1ns errichen die dann mit Sampling Oszilloskopen ausgewertet wurden.
Vor 30 Jahren waren die Geräte allerdings auch schon nicht mehr der neueste Stand der Technik. Mit Tunneldioden und Speicher- Schalt Dioden ging es schon ein Stückchen schneller.
Manfred
wie soll ich die frage interpretieren? ist ...
a) ein schalter/bauteil/schaltung (auch mit halbleitern) gemeint welche ausgeloest durch einen mechanischen impuls schaltet,
b) ein schalter gemeit welcher betaetigt wird (wie beim normalen lichtschalter)
...gemeint?
1. ja, mit einer lichtquelle, einem photortansistor o.ae. und einem spiegel welcher irgendwie verstelt wird (wie bei manchen teuren beamern)
2. nein, ich kenne keinen kontakt welcher so schnell bataetig werden kann (der kontakt muss irgendwie betaetigt werden)
3.ja, mit 2 platten aus einem leitfaehigen material welche nahe beieiander liegen und welche mit einem sich schnell bewegenden metallteil verbunden werden ( z.b. gewehrkugel)
Was ist mit den großen Zangen mit denen die Hochspannungsleitungen geschaltet werden? Dabei entsteht doch der erste Stromfluss durch einen Lichtbogen, der prellt ja auch nicht, oder?
Gruß, Sonic
wie soll ich die frage interpretieren? ist ...
Es ist sicher interpretierbar.
Ein Lichtschalter kann auch aus Versehen einmal prellfrei schalten und von der Einwirkung auf einen mechanischen Schalter bis zur Reaktion dauert es ein bischen länger.
Die Dauer der Schaltflanke war gemeint, die Zeit die sonst das Kontaktprellen dauert.
Das ist natürlich auch eine recht frei definierte Bezeichnung die häufig zwischen 10% und 90% des Endwertes gemessen wird.
Die Lösung wurde ja auch schon angegeben.
Manfred
Was ist mit den großen Zangen mit denen die Hochspannungsleitungen geschaltet werden? Dabei entsteht doch der erste Stromfluss durch einen Lichtbogen, der prellt ja auch nicht, oder?
Jetzt, mitten in der Nacht kommt die Diskussion. So ganz sauber scheint mit der Schaltvorgang mit dem Lichtbogen nicht zu sein. Ich fürchte er hat noch recht viel Widerstand und Spannungsabfall und das Berühren der Leitungen wird mit meßbaren Schwingungen verbunden sein.
Ob ein Apparat, der größer ist als 30cm, in 1ns schalten kann, ist eine Frage, die man länger diskutieren kann als ich heute noch auf bin.
Ich habe aber nichts dabgegen.
Manfred
Was ist mit den großen Zangen mit denen die Hochspannungsleitungen geschaltet werden? Dabei entsteht doch der erste Stromfluss durch einen Lichtbogen, der prellt ja auch nicht, oder?
Dass beim Schalten mit diesen grossen Zangen ein Lichtbogen entsteht ist allerdings alles andere als erwünscht, deswegen haben die Zangen auch so grosse Federn umd den Schaltvorgang möglichst schnell und den Lichtbogen möglichst kurz zu halten.
Da über den Lichtbogen riesige Ströme fliessen bringt der neben einem ziemlich hohen Materialverschleiss an der Schaltstelle auch reichlich unerwünschte Schwingungen ins Netz.
Der Lichtbogen verursacht also eigentlich genau das, was man durch durch das Entprellen eines Schalters vermeiden will.
Oder anders gesagt, der Lichtbogen ist das Prellen eines Schalters, wenn man mit dem Schalter etwas höhere als in der Elektronik normalerweise übliche Spannungen schaltet.
Ob ein Apparat, der größer ist als 30cm, in 1ns schalten kann, ist eine Frage, die man länger diskutieren kann als ich heute noch auf bin.
Ziemlich genau auf diese 30 cm bin ich gestern übrigens gekommen als ich ausgerechnet habe welche Strecke bei Lichtgeschwindigkeit in einer ns zurückgelegt werden kann.
Mein Schluss daraus war, dass Schaltzeiten von <1ns für mechanische Schalter mit Schaltwegen von mehr als 30 cm vorerst eher unwahrscheinlich sind ;-)
BlueNature
07.01.2005, 01:53
...Dass beim Schalten mit diesen grossen Zangen ein Lichtbogen entsteht ist allerdings alles andere als erwünscht, deswegen haben die Zangen auch so grosse Federn umd den Schaltvorgang möglichst schnell und den Lichtbogen möglichst kurz zu halten.
Da über den Lichtbogen riesige Ströme fliessen bringt der neben einem ziemlich hohen Materialverschleiss an der Schaltstelle auch reichlich unerwünschte Schwingungen ins Netz...
Das mit dem Weg wird in der Leistungstechnik oft so gelöst das parallel mehrere in reihe geschaltete Kontakte gleichzeitig geschalten werden. Dadurch wird ser Lichtbogen weitgehenst unterdrückt und die Geschwindigkeit der Kontakttrnnung um das n-fache vergrössert. Weiterhin geht man her und bettet diese Kontakte in eine nichtleitende Flüssigkeit ein, also z.B. Öl um einen Lichtbogen zu unterdrücken. Das Magnetische Feld ist aber dennoch kurzzeitig vorhanden, wenn auch kürzer. Der Lichtbogen hat wegen der Kontakterrosion üble Nachteile, so kann es selbst bei geringen Spannungen und hohen Spuleninduktivitäten bereits zu erheblichen Verschleisserscheinungen kommen (z.B. Haltebremsen eines Servomotors) und die Kontakte verkleben einfach, das sieht man bereits frühzeitig an den Anschlüssen durch schwarzen Staub.
Grüsse Wolfgang
ja ok, habt ihr recht ;-) Die Definition der Frage war auch etwas enger als ich's verstanden hab. Ab wann kann man eigentlich sagen ein Schalter ist prellfrei? Wenn z.B. in einer digitalen Schaltung keine Mehrfachen Schaltvorgänge mehr auftreten?
Gruß, Sonic
BlueNature
07.01.2005, 11:21
ja ok, habt ihr recht ;-) Die Definition der Frage war auch etwas enger als ich's verstanden hab. Ab wann kann man eigentlich sagen ein Schalter ist prellfrei? Wenn z.B. in einer digitalen Schaltung keine Mehrfachen Schaltvorgänge mehr auftreten?
Gruß, Sonic
Prellfrei würde ich definieren als eine Spannungsänderug die sich unterhalb von 1ms abspielt und eine stetig steigende Spannung aufweist one wieder zurückzufallen während des Anstiegs. Also kein Schwingen und auch kein zu flacher Signalverlauf. Ideal wäre ja ein Rechteck, aber das ist nie möglich. Zudem definiere ich prellfrei so das ich einen Counter anschliessen kann und den bei jeden Tastendruck nur um eine Stelle zählen lassen kann. ALso muss mein prellen weit oberhalb der MHZ-Grenze liegen.
Grüsse Wolfgang
als prellfrei wuerde ich einen schalter definieren wenn sich (auch mit komplizierter messtechnik) kein kontaktprellen nachweisen kann. das prellen muesste also im hohen 3-stellingen GHz-bereich liegen. ich bezweifle dass es solche schalter gibt.
Nicht jeder Schalter prellt systematisch.
Metallstücke die elastisch aufeinanderprallen prellen.
Ein Einschaltvorgang, bei dem durch einen Tiefpass gesteuert (was man halt bei Mikrowellentransistoren Tiefpass nennt) die Ladungsträgerdichte in einem Fet erhöht wird, hat systembedingt ein solches Prellen nicht. Bei den Quecksilbertöpfchen an den Enden der Schaltkontakte, die sich aufeinander zubewegen gibt es auch kein systematisches Prellen. Die Tropfen fließen, wie man beobachtet hat (unter den geeigneten Voraussetzungen), in der ersten kontaktgebenden Phase sehr schnell zusammen. Ein Schwingen des gemeinsamen Tropfens stört den Kontakt danach nicht mehr.
Deshalb wurden diese Schalter als Meßflanken-Generatoren eingesetzt. Schaltet man mit einem solchen Schalter ein kurzes homogenes Leitungsstück, das auf eine gut meßbare Spannung (50V) aufgeladen ist an den Wellenwiderstand, dann ergibt sich eine sehr steile Einschaltflanke, die Leitung entläd sich mit der einfachen Laufzeit und es gibt eine "ebenso" steil abfallende Flanke. Ein Rechteckimpuls im Nanosekundenbereich kann so sehr gut generiert und über die handliche Leitungslänge in der Dauer eingestellt werden.
So hat man das vor 50 Jahren gemacht. Wenn ich mit eigenen Labormitteln schnell mal einen entsprechend kräftigen Impuls mit z.B. 2ns Dauer erzeugen sollte, wüßte ich kaum wie es besser ginge. (Naja es gibt da noch... :-b )
Manfred
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