Dernière mise à jour le 12/01/2014
Présentation
Dans ce présent article nous allons étudier le phénomène des rebonds, et de trouver une solution pour faire un système anti-rebonds.
Avant de commencer, il faut savoir ce qu’est un rebond en électronique, les boutons poussoirs et les interrupteurs ont en effet la fâcheuse manie de délivrer une suite d’impulsions parasites quand on les actionne, ce qui n’est que rarement recherché. Prenons l’exemple d’un interrupteur comme ceux que vous avez chez vous, lorsque vous appuyer dessus celui-ci fonctionne en tout ou rien, lorsque nous appuyons sur l’interrupteur la lampe s’éclaire, et lorsque nous appuyons une seconde fois elle s’éteint (rien de très surprenant jusque-là).
Rebonds
Exemple 1
Si maintenant on essayait avec une loupe d’observer l’interrupteur de plus près, c’est-à-dire avec cette loupe de regarder le comportement de ce tous petit contact qui laisse passer ou non le courant.
Voilà ce qu’on observe, bon jusque-là rien de très surprenant, mais enfaite si il y’a quelque chose de surprenant. Admettons que nous prenons cette interrupteur et que nous le mettons en série avec une pile une résistance et une led.
Vous avez vue quelque chose ? Non !!!, je vous rassure moi non plus attendez en va regarder de plus près avec notre loupe
Imaginons
Si nous prenons un voltmètre et que nous mesurons la différence de potentiel sur le contact de l’interrupteur vous allez me dire qu’il y’en à pas, en êtes vous sûr à 100% ?
Imaginons maintenant que vous avez entre les mains un voltmètre « ultra performant » et qui arrive à lire une tension aussi rapidement, il est tellement rapide que vous arrivé à lire une tension même avant d’avoir fermé l’interrupteur, (bon c’était une blague), mais imaginons le quand même. L’interrupteur lorsque celui-ci va venir ce fermé (il colle), le voltmètre quand à lui va lire d’un seul coup (9V / 0V / 9V / 0V). (voir ci-dessous)
Et oui en définitive, à l’œil nue nous ne pouvons pas voir cet état logique qui varie dans le temps entre 9V et 0V très rapidement, et nous ne voyons pas cette petit led clignoter, d’ailleurs l’ampoule de votre maison vous la voyer clignoté ? Et pourtant elle clignote mais les alternances qui ont une période de 20ms ne sont pas non perceptibles, et dans notre cas c’est la même chose…
Bon, allez essayez de mesurer sur l’interrupteur si on peut voir ces interruptions qui varient entre 9V et 0V, juste un conseil, éviter de tous déballé votre matériels d’électronique ça servirait à rien. Nous avons imaginé un voltmètre « ultra performant » mais ça c‘est dans le monde parfait….
Essayez avec un oscilloscope, à mince vous en avez peut-être pas, alors réalisé le montage ci-dessous et constatons ensemble.
Dans le schéma 001A proposé j’ai branché l’interrupteur (BP1) en parallèle sur le condensateur C1, le montage électronique fonctionne de la manière suivante, lorsque nous appuyons sur le bouton poussoir, chaque fois que celui-ci est enfoncé les leds s’allument les unes après les autres, nous avons réalisé « un chenillard ». Or il ne fonctionne pas du tous comme prévu (voir vidéo ci-dessous).
https://youtu.be/XXKqPRDKyeI
Conclusions
Il existe un phénomène de rebond ou de clignotement lorsqu’on utilise des interrupteurs mécaniques. Le problème est d’autant plus important lorsqu’on utilise des contacteurs en métal qui admettent une certaine élasticité. Au moment de la connexion ou de la déconnexion, les contacteurs (ou contact de l’interrupteur) peuvent rebondir et peuvent fausser le résultat de l’interruption. Le nombre et la durée des changements dépendent du type d’interruption, ils se réalisent le plus souvent en quelques millisecondes. Dans le cas de l’utilisation d’un interrupteur pour démarrer un matériel électrique exemple lorsque nous allumons une lampe), le rebond n’est pas considéré comme un gros problème. Cependant, s’il est utilisé pour contrôler un matériel du type électronique comme notre petit chenillard, plusieurs interruptions sont nuisibles et il en résulte un dysfonctionnement.
Anti-rebonds
Exemple 2
C’est bien beau tous ça, mais ce n’est pas pour autant que mon montage fonctionne !!, il fat donc trouver un moyen simple d’éviter ce rebond, je vous rassure nul besoin de recommencer le montage, nul besoin de refaire un autre montage et de ce dire :
« Encore un montage qui ne fonctionne pas !!! »
La principale méthode utilisée pour éviter ce dysfonctionnement est de filtrer le rebond causé par ce bouton poussoir. Le filtrage peut être réalisé électriquement (ou par un programme si on utilise des microcontrôleurs par exemple). Pour filtrer électriquement, l’interrupteur doit être connecté à un filtre passe-bas – comme par exemple un filtre RC – qui lisse les changements de tension. Par conséquent, les pattes du CD4017 ne sont pas perturbées par des valeurs transitoires. Le filtre RC est présenté sur le schéma qui suit.
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Comment calculer la valeur des composants R1 et C1
Nous avons dis précédemment que ce phénomène parasites en l’occurrence notre rebond, peut intervenir très rapidement dans le temps autour du milliseconde, ou peut du microseconde, et pourquoi pas du nano et pico….. ??
Mais, quand on se pose les bonnes questions, nous avons la réponse sous les yeux, effectivement nous parlons de temps, et d’un signal qui varie dans le temps cela veut dire que nous impliquons la fameuse formule :
F=1/T
Plus le temps de la période (T) est petite et plus la fréquence est importante, pour un rebond qui à une période (entre l’ouverture et la fermeture) de 1ms, la fréquence est donc de
F=1/0.001=1000Hz (mille fois plus grande).
Si maintenant le rebond à une période de 1µS (micro seconde), la fréquence est donc de
F=1/0.000001=1000000Hz (un million de fois plus grand).
Quand on regarde attentivement ces résultats dans tous les cas nous aurons une fréquence très élevé, et pour supprimé les fameuses hautes fréquences, nous répondons tous en cœur qu’il faut utiliser un filtre PASSE ??? (Je vous laisse deviner la suite bien sûr assez réfléchi jusque la ;-)). Nous allons quand même regarder des exemples, pour voir si la théorie se rapproche de la pratique. Allez commençons par le premier exemple avec un rebon qui à une période de 1ms
Rebonds 1ms
Deux composants électroniques feront l’affaires une résistance R1 et un condensateur R1 en série.Comme nous l’avons calculé précédemment, la fréquence de coupure de notre filtre RC doit être autour des 1000Hz. Arbitrairement, je décide de mettre une résistance de 10kOhms me reset plus qu’à calculer mon condensateur C1.
F=1/(2*3,14*R1*C1) => C1=1/(2*3,14*R1*F) ce qui nous donne C1=1/(2*3,14*10000*1000)=0,0159µF (normalisé 10nF)
Si nous réalisons ce filtre, c’est que toutes les fréquences qui varient de 0 à 1000Hz seront présente, et admettons que nous connectons un condensateur de 10nF en série avec une résistance de 10kOhms, et comme par hasard lorsque nous allons appuyer sur le BP1 la fréquence pour des raisons de température du bilame qui lui n’a plus l’élasticité comme au départ et que maintenant la période de son rebond est de 5ms, sa fréquence ce trouve à 200Hz. Cela veut dire que notre filtre accepte donc ce rebond puisque celui-ci est « calibré » pour une fréquence qui varie entre 0 et 1000Hz…. Hum !!!
Ok, il faut donc trouver une parade, mesuré toutes les fois en fonction de la chaleur la période du rebond et changer à nouveau le condensateur, ou laisser le condensateur fixe et calculer une autre résistance…. Et bien j’ai bien peur que vous allez usez des tonnes d’étain !!
Peu importe de la période du rebond, on sait qu’il est en dessous de la seconde, alors calculons de nouveau notre « nouveau » condensateur C1 pour une période de 1seconde avec comme nous l’avons dis au début une résistance arbitraire de 10Kohms.
F=1/(2*3,14*R1*C1) => C1=1/(2*3,14*R1*F) ce qui nous donne C1=1/(2*3,14*10000*1)=15,9µF.
J’ai décidé de mettre un condensateur de 10µF ce qui nous donne :
F=1/(2*3,14*R1*C1)=1/(2×3,14*10000×0,000010)=1,59Hz soit environ une période de 0,63sec suffisamment élevé.
Si nous réalisons ce filtre, c’est que toutes les fréquences qui varient de 0 à 1 ,59Hz sont gardé et les autres sont rejetés.
Regardons si ça marche …
Comme vous pouvez le constatez, les rebonds dû à l’interrupteur ont étés supprimer grâce au filtre RC .
