Spis treści:
Nadrzędna kategoria dzisiejszego artykułu, bez której nie ruszymy dalej, to przyciski elektryczne. Są one powszechnie stosowanymi elementami w elektronice, których zadanie to kontrola obwodów elektrycznych. Są używane do otwierania lub zamykania obwodów, a to z kolei pozwala na uruchamianie lub wyłączanie różnych urządzeń elektrycznych. Znajdziemy wśród nich na przykład przyciski impulsowe aktywowane tylko podczas naciśnięcia, które być może właśnie obsługujesz przeglądając Botland Blog na ekranie telefonu, albo przyciski blokujące, które pozostają w swoim ostatnim stanie nawet po zwolnieniu nacisku i aż do momentu ponownego naciśnięcia. Dziś rozpracujemy przyciski monostabilne i to, co różni je od przycisków bistabilnych.
Jak działają przełączniki monostabilne?
Przycisk monostabilny, albo przełącznik monostabilny, to rodzaj przycisku elektrycznego, który jest w stanie przełączyć swój stan z OFF na ON tylko wtedy, gdy jest wciśnięty, a następnie wraca do stanu OFF, gdy tylko nacisk zostaje zwolniony. Oznacza to, że przycisk monostabilny jest aktywowany tylko na krótki czas podczas naciśnięcia, po czym powraca do swojego pierwotnego stanu.
Ma metalowe kontakty, które są oddzielone od siebie, gdy przycisk nie jest naciśnięty. Gdy natomiast jest naciśnięty, kontakty stykają się ze sobą i zamykają obwód. Wewnątrz przycisku znajduje się sprężyna, która popycha przycisk na zewnątrz po naciśnięciu. Po zwolnieniu nacisku sprężyna wraca przycisk do pierwotnego położenia. Kolejny element to korpus, który zapewnia stabilność i ochronę dla wewnętrznych elementów. Przycisk monostabilny jest zazwyczaj zamknięty w plastikowej lub metalowej obudowie, która zabezpiecza go przed uszkodzeniami mechanicznymi i kurzem.
Podsumujmy: podczas naciśnięcia przycisku sprężyna jest ściskana, co powoduje, że kontakty przyciskają się do siebie. Ten chwilowy kontakt, czyli zamknięcie obwodu, pozwala na przekazanie sygnału elektrycznego do podłączonego urządzenia lub obwodu i aktywuje odpowiednią funkcję. Po zwolnieniu przycisku sprężyna odpycha przycisk, a kontakty rozchodzą się, ponownie otwierając obwód i wyłączając przycisk. Dzięki tej konstrukcji przycisk monostabilny jest w stanie generować krótkotrwały sygnał elektryczny po każdym naciśnięciu. Natomiast przycisk monostabilny różni się od przycisku bistabilnego tym, że pozostaje w pozycji ON lub OFF nawet po zwolnieniu nacisku, aż do momentu ponownego naciśnięcia przycisku.
Zastosowanie przycisków monostabilnych
Przyciski monostabilne są często używane do włączania i wyłączania urządzeń, takich jak lampy, wentylatory, czy inne elektryczne urządzenia domowe. Przyzwyczailiśmy się, że wybieranie numerów w telefonach komórkowych i stacjonarnych to wprowadzanie cyfr podczas wybierania numerów właśnie w ten sam sposób. Inne bliskie przykłady to kalkulatory i piloty do telewizorów, w których przycisk bistabilny byłby co najmniej uciążliwością. Równie często przyciski monostabilne odpowiadają za uruchamianie alarmów lub sygnalizacji w systemach ostrzegawczych i kontroli dostępu do drzwi. Trudno wyobrazić sobie współczesny zręcznościowy aspekt gamingu bez wywoływania funkcji specjalnych w komputerach i konsolach do gier, gdzie przyciski monostabilne są przypisywane jako skróty klawiszowe lub akcje w grach.
Inne, znacznie bardziej twórcze pomysły na zastosowanie przycisków monostabilnych coraz częściej stanowią fundament projektów makerskich DIY z wykorzystaniem platform takich jak Raspberry Pi i Arduino. Naciśnięcie przycisku w połączeniu z jedną z tych platform do sterowania odtwarzaniem muzyki i mediów może na przykład zmieniać utwory, uruchamiać pauzę lub wznawiać odtwarzanie. Prosty system alarmowy łączący przycisk monostabilny i Arduino może wywołać sygnał dźwiękowy lub wysłać powiadomienie dzięki szerokim możliwościom komunikacyjnym platformy, o których wiele już pisaliśmy.
Inne nieoczywiste, choć proste pomysły to umieszczenie czujnika pod siedzeniem lub na drzwiach jako czujnika obecności, co stworzy system powiadamiania, dodanie stopera lub minutnika z Arduino – system pomiaru czasu, RPI i smart home – sterowanie oświetleniem, a integracja przycisku monostabilnego z Google Assistant czy Amazon Alexa możliwość wywoływania określonych komend głosowych. Elektronika DIY jest ograniczona głównie przez wyobraźnię.
Przyciski monostabilne - częste problemy
To, co jest jest stosunkowo proste w budowie, jest zwykle niezawodne. Rzecz w tym, że też stosunkowo. Łatwo wskazać kilka potencjalnych, często występujących wad przycisków monostabilnych, ale są też sposoby na to, jak im przeciwdziałać. Bodaj najpowszechniejsza sprawa to ścieranie z powodu częstego używania. Warto używać przycisków z materiałów, które są bardziej odporne na zużycie i regularnie czyścić kontakty, aby zapewnić płynne działanie. Podczas naciśnięcia przycisku może wystąpić efekt “debouncing”, czyli szybkie zmiany stanu przycisku, które mogą być interpretowane jako wielokrotne naciśnięcia. Można temu przeciwdziałać za pomocą oprogramowania, na przykład dodając opóźnienie czasowe, lub stosując kondensatory debouncingowe na obwodzie. Przyciski monostabilne bywają wyjątkowo wrażliwe na drgania mechaniczne, które mogą być generowane podczas naciśnięcia przycisku, a drgania te mogą prowadzić do fałszywych impulsów. Tutaj sprawdzą się filtry drgań mechanicznych, takie jak kondensatory lub rezystory. Naturalnie wszystkie przyciski mają ograniczoną żywotność, którą czasem trudno wskazać nawet w przybliżeniu i są podatne na uszkodzenia spowodowane wilgocią lub płynami – jeśli planujemy jakieś zastosowania w – mówiąc ogólnie – nietypowych warunkach, to warto najpierw zaznajomić się ze specyfikacją i sprawdzić, czy wybrany przycisk oferuje klasę ochrony.
