¿La física detrás del interruptor rebota al abrir?

Me sorprendió saber que un interruptor mecánico (SPST) rebota cuando se abre. ¿Qué causa que el contacto vuelva temporalmente a tocarse?

¿Este fenómeno solo ocurre con ciertos tipos de interruptores (por ejemplo, con interruptores deslizantes pero no con la mayoría de los botones)?

Básicamente, ninguna sustancia es perfectamente lisa o inelástica. Cuando dos objetos se unen con cualquier fuerza, hay energía cinética que debe extinguirse al entrar en contacto. Por lo tanto, obtiene un "timbre", además, dado que la superficie no es lisa, el contacto se rompe un poco al azar hasta que se estabiliza (por ejemplo, incluso con un interruptor deslizante, la resistencia del contacto variará con el movimiento)

Sucede con todos los interruptores; deslizamiento, pulsador, relé, etc., aunque los contactos deslizantes o mojados (por ejemplo, mercurio) son mejores. También ocurre al abrir el interruptor, no solo al cerrar. Algunos son mejores que otros: puede obtener algunos horribles que rebotarán durante decenas de ms, y algunos buenos que se asentarán dentro de <5 ms.

Para agregar más sobre la apertura del interruptor, se debe a que las superficies irregulares se abren de una manera no perfectamente perpendicular. La resistencia ampliamente variable que esto crea parece similar al rebote durante el cierre. Cuando se libera la presión, una parte del contacto puede desconectarse, pero otra parte puede obtener brevemente una resistencia más baja que antes, cuanto más irregular es la superficie y más fuerza angular entre los contactos, más pronunciado es este efecto. ser - estar.

Aunque se ve suave a la vista, la superficie de cobre se ve bastante diferente bajo un microscopio:

Piensa en el reverso. ¿Qué pasaría si se le encargara diseñar un interruptor que no rebotara al abrirse? ¿Cómo garantizaría a nivel microscópico que los dos conductores siempre se alejaron monotónicamente sin ninguna acción de limpieza (deslizamiento, que puede provocar una apertura y cierre momentáneos)? Debe tener en cuenta que todo es un resorte a ese nivel, no importa cuán rígido pueda parecer a nivel macroscópico. Incluso si de alguna manera fuera posible no tener ninguna acción de limpieza cuando los contactos se separan, ¿cómo garantiza que no habrá ninguna oscilación de los contactos a medida que se alejan? Debe tener en cuenta que la velocidad comienza en 0, por lo que incluso un pequeño contragolpe o timbre debido a la ruptura de la fricción estática puede ser significativo.

Piénselo y descríbanos un interruptor mecánico seco que no rebotará si realmente cree que es posible.

En la década de 1950 y principios de la década de 1960 trabajé como ingeniero eléctrico en un equipo que diseñaba fuentes de alimentación de CC reguladas de alta corriente (> 100 amperios). Habíamos estado usando amplificadores magnéticos para el control, pero luego comenzó a aparecer lo que llamamos SCR (Rectificadores Controlados de Silicio, ahora llamados Tiristores). Eran muy susceptibles a sobrecargas, y explotarían más rápido que los fusibles disponibles, por lo que una forma de protegerlos era una "palanca", que es un interruptor que cortocircuitó el devanado secundario del transformador, de modo que el suministro se cortó de los SCR. , y se fundirían fusibles en la línea de suministro: el potente transformador y su cableado podrían recibir la descarga de forma segura. El problema era que había muchísimo peligro, y terriblemente ruidoso, que chispeaban cuando el interruptor inevitablemente rebotaba. Los ingeniosos ingenieros en el laboratorio de investigación diseñaron un "

Como recuerdo de una película de alta velocidad del interruptor, un contacto superior descendió a uno inferior, y la combinación surgió para que permanecieran juntos mientras retrocedían y se balanceaban hacia arriba y hacia abajo. Cuando probamos uno, en realidad no había chispas del interruptor, pero una conexión suelta al transformador se disparó con una explosión todopoderosa. (antes de que los totters y los que cruzan los ojos se quejen, sí, sé que debería ser "no hubo chispa", pero lo que escribí suena más como la realidad)