Este artículo trata de una colección de placas que sirven como sistema de entradas mediante pulsadores o interruptores. La colección contempla placas con y sin rebotes, tanto para pulsadores como para interruptores.

Siempre que comenzamos un proyecto nos encontramos que en la mayoría de los casos tenemos que interactuar con un humano. En muchas ocasiones, aunque en el proyecto final no existe interactuación con un humano, viene cómodo un sistema para nosotros como desarrolladores de controlar el flujo de programa. Una manera burda y bruta de forzar que se ejecute cierta rutina por ejemplo. En electrónica la interfaz más vieja y usada para interactuar con las personas son los interruptores y los pulsadores.

Pongámonos un poco en situación

Necesito por algún motivo que mi microcontrolador ejecute paso a paso dándole yo las órdenes o que se comporte de determinada manera en el momento que pulso un botón.

Lo primero que debemos hacer es escoger el tipo de accionamiento que deseamos.

¿Qué diferencia existe entre un pulsador e un interruptor?

Para los veteranos, la diferencia es obvia, pero cuando te adentras por primera vez en el mundo de la electrónica esto suele ser un quebradero de cabeza. En mi caso he visto a profesionales muy experimentados liarse a la hora de pedir esta clase de componentes en las tiendas de electrónica.

Los pulsadores son en la actualidad el sistema más común para captar una acción humana. Nos los encontramos por todas partes. En los móviles de última generación en los mandos a distancia del televisor, en los aparatos de radio del coche… Aunque su morfología puede ser muy variopinta y en parte por ahí empiezan los líos. Comúnmente en las tiendas de electrónica le llaman pulsadores de video y sirven para eso para pulsar, no mantiene su estado. Una vez dejas de pulsarlo, su posición mecánica y electrónica vuelve a su estado de reposo.

Los interruptores o conmutadores, sin embargo están cayendo en desuso en la electrónica más moderna, aunque seguimos usándolos a diario. Todo el mundo enciende la luz de su casa al levantarse ¿verdad? Los interruptores o conmutadores son los que una vez accionados mantienen su estado hasta que se vuelven a accionar. Normalmente en las tiendas de electrónica nos los encontramos de dos tipos de palanca y de pulsar.

                                               

Una nota interesante. Los interruptores de palanca, en ocasiones, existen con multitud de combinaciones, es decir, pueden tener posición intermedia o no mantener una posición comportándose como un pulsador. Esto puede resultar muy útil según la aplicación final.

Además de su diferencia en el comportamiento mecánico, es decir que unos retienen y otros no. Hay otra importante diferencia que radica en que comúnmente los pulsadores simplemente interrumpen o cierran un circuito. Los conmutadores intercambian dos circuitos, siendo así su comportamiento sensiblemente diferente desde el punto de vista de los circuitos que podemos montar.

¿Qué son los rebotes de los pulsadores/conmutadores?

Cuando se pulsa o se acciona cualquiera de los dispositivos que describimos arriba se cierra o se abre un circuito eléctrico. Este cierre o apertura es una acción física, hay una o más chapitas metálicas, que se juntan o se separan para permitir o interrumpir el paso de corriente eléctrica por el circuito.

Cuando se realiza esta acción de cierre o apertura de circuito se producen varios fenómenos, aunque a muy baja potencia se producen arcos electricos como los que producen en los interruptores de la luz cuando son viejos o como cuando en una central eléctrica tienen que abrir en caso de emergencia un circuito. Podéis ver videos en YouTube muy interesantes de este fenómeno:

En este caso no serán tan exagerados, ya que ni tendremos el voltaje ni los amperios que se están interrumpiendo en ese video, pero ese mismo fenómeno a escala microscópica está sucediendo dentro de nuestro interruptor.

Otro fenómeno que sucede es el que da efecto al nombre, se trata del rebote. Las chapitas que cierran el circuito son de poco espesor y normalmente están pretensadas para conseguir efecto de muelle, para que mantenga la posición o para que la recuperen una vez dejemos de pulsar.

El ruido electromagnético producido por aparatos que trabajan a altas potencias como motores también ocasionan estos efectos conocidos como rebotes. En esta ocasión el ruido que puede ser trasmitido a la línea y ser mal interpretado como una pulsación se produce principalmente en la conexión y desconexión de estas cargas fuertemente inductivas que demandan una gran potencia.

Estos son los fenómenos que principalmente generan los rebotes, aunque no son los únicos ya que existen muchos más.

¿Cómo eliminar los rebotes?

Existen muchas maneras de eliminar los rebotes. Las principales y más usados son tres.

Eliminación por software

Si tenemos conectado un pulsador o un interruptor a una entrada de interrupción de un microcontrolador, al accionar el mismo provocara que se lance varias veces esta interrupción. En este caso eliminar los rebotes es muy sencillo. Basta con deshabilitar la interrupción en el momento de que salta, pasados unos instantes comprobaremos que la señal está a un nivel estable esperado en este momento. En caso afirmativo ya tenemos la certeza de que es una pulsación correcta y única así que ya podemos ejecutar el código oportuno y volver a habilitar la interrupción evitando así que ésta se lance varias veces por efecto de los rebotes.

En el caso de que el interruptor o el pulsador esté conectado a una estrada normal y estemos haciendo una comprobación por consulta el sistema será el mismo. No daremos una pulsación por válida salvo que tras ser detectada la pulsación y tras el paso un poco de tiempo (unos milisegundos) la señal no se mantenga.

De estas dos maneras eliminaremos los rebotes y no tendremos que añadir circuitería externa extra.

Eliminación mediante filtro R-C

Este montaje se basa en un filtro paso bajo para la eliminación de los rebotes. Los pulsos de los rebotes provocaran que el condensador se cargue, absorbiendo así los rebotes y retardando la llegada a la tensión umbral de la puerta que detecte el cambio de nivel.

Este es el sistema que usaremos en las placas con pulsadores.

Eliminación mediante biestables tipo R-S

Este sistema se basa en la realimentación que se produce en los biestables R-S. Para que se pueda entender mejor el funcionamiento pondremos el esquema interno echo con puertas NAND de este biestale.

 

$R$	$S$	$Q_{t}$	$\overline{Q_{t}}$
0	0	NO VALIDA
0	1	1	0
1	0	0	1
1	1	$Q_{t-1}$	$\overline{Q_{t-1}}$

Solo se puede usar con conmutadores ya que es necesario tener el estado de la señal y su invertido. Mediante un biestable R-S en el caso de que las entradas esten estables la salida estará estable, mientras que si las dos entradas están a nivel bajo se mantendrá el ultimo estado estable. En el caso de que las dos señales estén a nivel alto la salida será inestable pero esto es imposible debido a la conexión que hacemos del mismo.

Conclusión

Para simplificar el montaje de prototipos, os ofrecemos una colección de placas que siempre será útil tener a mano. Como todas las placas, están pensadas para la conexión directa con la placa de microcontrolador. Todas ellas son de ocho entradas y ya reciben la alimentación desde la placa del microcontrolador.

Entradas pulsadores con rebotes

Esta placa es un simple circuito que sirve para tener una forma rápida de dar pulsos en cualquier bit de un puerto. Estos pulsadores son conocidos comúnmente en las tiendas de electrónica como "pulsador de video". Se señalizan las pulsaciones con LEDs.

Foto 1: Pulsadores con rebotes

Entradas pulsadores sin rebotes

Al igual que el circuito anterior, este circuito sirve para introducir señales. En este caso de una forma más limpia, sin rebotes. El circuito se basa en la carga y descaga de un condensador a través de una resistencia. A su vez, esta red R-C polariza la entrada de un seguidor Schmitt trigger con salida no invertida, permitiendo filtrar la señal de entrada de rebotes indeseados.

Foto 2: Pulsadores sin rebotes

Entradas conmutadores con rebotes

Al igual que su compañera de pulsadores, permite introducir señales. En este caso, al no tratarse de un pulasdor bastará un solo toque para que la señal quede establecida sin necesidad de mantener la pulsación y otro simple toque para quitarla. Al igual que todas las placas de este grupo, son para 8 entradas y cuenta LEDs que hacen de testigos de la señal.

Foto 3: Interruptores con rebotes

Entradas conmutadores sin rebotes

Al igual que el circuito anterior, éste permite introducir señales. En este caso de una forma limpia, sin rebotes. El funcionamiento del circuito se basa en los 3 posibles estados de un biestable R-S y en la imposibilidad de pasar por el estado de inestabilidad. Se requiere un conmutador de 2 vías que conmute entre "tensión y tierra" y entre "tierra y tensión", respectivamente. La señal se mantiene gracias a los conmutadores.

Foto 4: Interruptores sin rebotes

En definitiva, estas 4 placas son muy prácticas para la simulación de señales digitales, tanto limpias como con rebotes.

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