パドルのチャタを見てみよう!

2013-09-27      
 エレキー製作の課題に、パドルのチャタをどう防ぐか・・・というのがあります。今回のミニ・エレキーでは、長・短点押下の初っ端は「割り込み」(=1ショット)で検出し、その後「メモリ禁止区間」を短点の半分の時間分設けており、この間に押されたパドルは読み捨てますから、結果的にこの禁止区間が「チャタ取り」を行っていることになります。
 一方、長・短点メモリー区間はルックインになっているため、送出中でない側の押下を周期的に(4ms毎に)拾いに行きますが、一度でも検出されたら押下として認めるようにしています。即ち、こちらには「チャタ取り」が利いていませんが、特段の不都合は生じません。なぜなら、この区間は送出中でない方のパドル操作を狙い打ちで待っていることと、周期でルックインしているため滅多に「拾い漏れ」しないためです。万一、多少チャタって読み飛ばしても「次があるさ・・・」といった案配です。

 ハード的には、スイッチ部に重畳しておく消費電流をケチるあまり大きな抵抗でプルアップするとノイズを拾い易くなる・・・という部分に注意が必要で、現時点では 「10KΩと0.0022μF」の組み合わせでひとまず落ち着かせてしまいました。誤作動しない程度の抵抗値(10KΩ)にしているつもりですが、この辺りも「エイヤ」であり理屈になっていません。
 本当は、全体の省エネ化のためにもう少し大きな抵抗値、或いは「弱プルアップ」にしたいなぁ・・・と思っていますが、そもそもパドルはどの程度チャタるのかを知らないと、全てが机上の空論になってしまいますね。

 そこで実験。我が主戦パドルに47KΩの抵抗と超ヘタレたゴミ箱行き9V電池(ディップメータに入れっぱなしでほぼ放電しきった奴:0.2Vくらい出ています)を繋ぎ、これをOFF/ONさせたときの様子をオシロで見てみました。ストレージオシロならこの様子が簡単に記録できるんですが、まぁ「お遊び」ですから、我がアナログオシロの画面をデジカメのビデオモードで撮影し、波形の動きがあった部分のコマをパソコンのプリントスクリーンでコピペしました。



 パドルを普通に押してもそんなにチャタは見られない感じですが、乱打すると時折上手く波形が出てきます。偽ストレージオシロ操作は、デジカメでビデオ撮影しながらパドル連打という荒技 そして、上の写真が上手く取れた瞬間の画像です。立ち上がり部分は、こんな感じかな・・・というところを破線で補っています。

 左側は時間を補足していますが、パドルがOFFからONになっていく過程で過渡的に上昇していく時間は大凡19μSくらいで、その後怪しげな波々が続いて72μs後に収束しています。その後ろの四角で囲った奴もほぼ同様でしょう(波々が少し短いかな・・・程度)。これが本当なら、「50μs程度のざわめき」にビクともしない値で時定数を作ってやればいいことになります。普通のスイッチより、案外短いチャタなんだなぁ・・・。
 ミニ・エレキーのCR時定数「10KΩと0.0022μF」の組み合わせについて、「T=-ln(0.5)CR」(丁度50%を閾値とする)で計算すると約118μsとなりますから、かなりイイ線いっているようです

  ただ、この実験の接続配線が超テキトー・・・19μsも掛かって上がってくるということは、ヘタレ電池につないだ47KΩに対して数百pFの「浮遊容量」がある計算になります。幾ら何でもちと大きいかな プローブ自体の浮遊容量が18pFですが、ワニ口リード線の空中配線ってこんなものかなぁ その上、立ち下がりは真っ直ぐだし・・・。

 何れにしても、パドルは「かなり大人しいスイッチ」であることは解りましたし、そんなに大袈裟に「チャタってないかなぁ」と不安になるようなものでもないということも解りましたので、ひとまずヨシ として寝ましょうかね・・・。

※2013/09/27
 CR回路の応答が指数関数であること、PICのHigh/Lowの閾知が0.8Vくらいなことを考慮すると、時定数としてはやはり小さ過ぎるようですね・・・。この辺り、再計算が必要そうです。

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