Przełącznik -Switch

W elektrotechnice przełącznik jest elementem elektrycznym, który może odłączyć lub połączyć ścieżkę przewodzącą w obwodzie elektrycznym , przerywając prąd elektryczny lub przekierowując go z jednego przewodu do drugiego. Najpopularniejszym typem przełącznika jest urządzenie elektromechaniczne składające się z jednego lub więcej zestawów ruchomych styków elektrycznych podłączonych do obwodów zewnętrznych. Gdy para styków się styka, prąd może przepływać między nimi, a gdy styki są rozdzielone, prąd nie może płynąć.

Przełączniki wykonywane są w wielu różnych konfiguracjach; mogą mieć wiele zestawów styków sterowanych tym samym pokrętłem lub siłownikiem, a styki mogą działać jednocześnie, sekwencyjnie lub naprzemiennie. Przełącznik może być obsługiwany ręcznie, na przykład przełącznik światła lub przycisk klawiatury, lub może działać jako element czujnikowy do wykrywania położenia części maszyny, poziomu cieczy, ciśnienia lub temperatury, taki jak termostat . Istnieje wiele wyspecjalizowanych form, takich jak przełącznik dwustabilny , przełącznik obrotowy , przełącznik rtęciowy , przełącznik przyciskowy , przełącznik nawrotny , przekaźnik i wyłącznik . Powszechnym zastosowaniem jest sterowanie oświetleniem, w którym wiele przełączników można podłączyć do jednego obwodu, aby umożliwić wygodne sterowanie oprawami oświetleniowymi. Przełączniki w obwodach o dużej mocy muszą mieć specjalną konstrukcję, aby zapobiec niszczącemu łukowi podczas ich otwierania.

Opis

Przełączniki elektryczne. U góry, od lewej do prawej: wyłącznik automatyczny, przełącznik rtęciowy , przełącznik waflowy, przełącznik DIP , przełącznik do montażu powierzchniowego, kontaktron . Na dole, od lewej do prawej: przełącznik ścienny (w stylu amerykańskim), miniaturowy przełącznik dwustabilny, przełącznik liniowy, przełącznik przyciskowy, przełącznik kołyskowy, mikroprzełącznik.

Najbardziej znaną formą przełącznika jest obsługiwane ręcznie urządzenie elektromechaniczne z jednym lub kilkoma zestawami styków elektrycznych , które są połączone z obwodami zewnętrznymi. Każdy zestaw styków może znajdować się w jednym z dwóch stanów: albo „zamknięty”, co oznacza, że ​​styki się stykają i prąd może płynąć między nimi, albo „otwarty”, co oznacza, że ​​styki są rozdzielone, a przełącznik nie przewodzi. Mechanizm uruchamiający przejście pomiędzy tymi dwoma stanami (otwarty lub zamknięty) jest zwykle (istnieją inne rodzaje akcji) albo „ działanie alternatywne ” (przestawienie przełącznika na ciągłe „włączanie” lub „wyłączanie”) albo „ chwilowe ” (wciśnięcie dla typu „on” i zwolnienie dla typu „off”).

Przełącznik może być bezpośrednio obsługiwany przez człowieka jako sygnał sterujący do systemu, taki jak przycisk klawiatury komputera, lub do sterowania przepływem mocy w obwodzie, taki jak przełącznik światła . Automatycznie obsługiwane przełączniki mogą być używane do sterowania ruchami maszyn, na przykład do wskazywania, że ​​drzwi garażowe osiągnęły całkowicie otwarte położenie lub że obrabiarka jest w stanie przyjąć inny obrabiany przedmiot. Przełączniki mogą być obsługiwane przez zmienne procesu, takie jak ciśnienie, temperatura, przepływ, prąd, napięcie i siła, działając jako czujniki w procesie i wykorzystywane do automatycznego sterowania systemem. Na przykład termostat jest przełącznikiem sterowanym temperaturą używanym do sterowania procesem ogrzewania. Przełącznik obsługiwany przez inny obwód elektryczny nazywany jest przekaźnikiem . Duże przełączniki mogą być sterowane zdalnie za pomocą motorowego mechanizmu napędowego. Niektóre przełączniki służą do izolowania zasilania elektrycznego od systemu, zapewniając widoczny punkt izolacji, który w razie potrzeby można zamknąć na kłódkę, aby zapobiec przypadkowemu uruchomieniu maszyny podczas konserwacji lub aby zapobiec porażeniu prądem.

Idealny przełącznik nie miałby spadku napięcia po zamknięciu i nie miałby ograniczeń dotyczących napięcia ani prądu znamionowego. Miałby zerowy czas narastania i opadania podczas zmian stanu i zmieniałby stan bez "odskakiwania" między pozycjami włączonymi i wyłączonymi.

Praktyczne przełączniki nie spełniają tego ideału; w wyniku chropowatości i warstw tlenkowych wykazują rezystancję styku , ograniczenia prądu i napięcia, z jakimi mogą sobie poradzić, skończony czas przełączania itp. Idealny przełącznik jest często używany w analizie obwodów, ponieważ znacznie upraszcza układ równań do rozwiązania , ale może to prowadzić do mniej dokładnego rozwiązania. Teoretyczne potraktowanie skutków nieidealnych właściwości jest wymagane przy projektowaniu dużych sieci central, np. stosowanych w centralach telefonicznych.

Łączność

Przełącznik w pozycji „on”.

W najprostszym przypadku przełącznik ma dwa elementy przewodzące, często metalowe , zwane stykami , połączone z zewnętrznym obwodem, które dotykają się, aby zakończyć (załączyć) obwód i oddzielić, aby otworzyć (przerwać) obwód. Materiał styku jest wybrany ze względu na jego odporność na korozję, ponieważ większość metali tworzy izolujące tlenki, które uniemożliwiałyby działanie przełącznika. Materiały stykowe dobierane są również na podstawie przewodności elektrycznej , twardości (odporności na zużycie ścierne), wytrzymałości mechanicznej, niskich kosztów i niskiej toksyczności. Powstawanie warstw tlenków na powierzchni styku, a także chropowatość powierzchni i nacisk styku determinują rezystancję styku i prąd zwilżania wyłącznika mechanicznego. Czasami styki są pokryte metalami szlachetnymi , ze względu na ich doskonałą przewodność i odporność na korozję. Mogą być zaprojektowane tak, aby ocierały się o siebie w celu usunięcia wszelkich zanieczyszczeń. Czasami stosuje się przewodniki niemetaliczne, takie jak przewodzący plastik. Aby zapobiec tworzeniu się tlenków izolujących, dla danej konstrukcji przełącznika można określić minimalny prąd zwilżania .

Terminologia kontaktowa

Przełącznik nożowy trójbiegunowy jednokierunkowy (TPST lub 3PST) używany do zwierania uzwojeń 3-fazowej turbiny wiatrowej w celu hamowania . Tutaj przełącznik jest pokazany w pozycji otwartej.

W elektronice przełączniki są klasyfikowane według rozmieszczenia ich styków. Mówi się, że para styków jest „ zamknięta ”, gdy prąd może płynąć od jednego do drugiego. Kiedy styki są oddzielone izolującą szczeliną powietrzną , mówi się, że są „ otwarte ” i przy normalnym napięciu między nimi nie może płynąć prąd. Szeroko stosowane są również terminy „ make ” do zamykania styków i „ przerwania ” do otwierania styków.

Terminy biegun i rzut są również używane do opisania wariantów styków przełącznika. Liczba „ biegunów ” to liczba elektrycznie odseparowanych przełączników, które są sterowane przez pojedynczy fizyczny element wykonawczy. Na przykład przełącznik „ dwubiegunowy ” ma dwa oddzielne, równoległe zestawy styków, które jednocześnie otwierają się i zamykają za pomocą tego samego mechanizmu. Liczba „ zwojów ” to liczba osobnych ścieżek okablowania innych niż „otwarte”, które przełącznik może przyjąć dla każdego bieguna. Przełącznik jednokierunkowy ma jedną parę styków, które mogą być zamknięte lub otwarte. Przełącznik dwukierunkowy ma styk, który można podłączyć do jednego z dwóch innych styków, potrójny ma styk, który można podłączyć do jednego z trzech innych styków itp.

W przełączniku, w którym styki pozostają w jednym stanie, dopóki nie zostaną uruchomione, takim jak przełącznik przyciskowy , styki mogą być albo normalnie otwarte (w skrócie „ no ” lub „ no ”), aż zostaną zamknięte przez działanie przełącznika, lub normalnie zamknięte ( " nc " lub " nc ") i otwierane przez działanie przełącznika. Przełącznik z obydwoma rodzajami styków nazywany jest przełącznikiem lub przełącznikiem dwukierunkowym . Mogą to być „ załącz przed rozwarciem ” („ MBB ” lub zwarcie), które chwilowo łączy oba obwody, lub może to być „ załącz przed rozwarciem ” („ BBM ” lub niezwarcie), które przerywa jeden obwód przed zamknięciem drugiego .

Terminy te dały początek skrótom dla typów przełączników stosowanych w przemyśle elektronicznym , takich jak „ jednobiegunowy, jednobiegunowy ” (SPST) (typ najprostszy, „włączony lub wyłączony”) lub „ jednobiegunowy, podwójnego rzutu " (SPDT), łącząc jeden z dwóch zacisków do wspólnego zacisku. W okablowaniu elektrycznym (tj. okablowaniu domu i budynku przez elektryków ) nazwy zazwyczaj zawierają przyrostek „-droga” ; jednak terminy te różnią się w brytyjskim angielskim i amerykańskim angielskim (tj. terminy dwukierunkowe i trzydrogowe mają różne znaczenia).

Specyfikacja elektroniki i skrót Rozszerzenie skrótu
_
Brytyjska nazwa okablowania
sieciowego

Amerykańska nazwa okablowania
elektrycznego

Opis Symbol
SPST Pojedynczy słup, pojedynczy rzut Jednokierunkowa Dwukierunkowa Prosty przełącznik on-off: dwa terminale są albo połączone ze sobą, albo odłączone od siebie. Przykładem jest włącznik światła . SPST-Switch.svg
SPST-NIE

Formularz A

Pojedynczy słup, pojedynczy rzut, normalnie otwarty Prosty wyłącznik. Dwa zaciski są normalnie odłączone (otwarte) i zamknięte, gdy przełącznik jest włączony. Przykładem jest przełącznik przyciskowy .
SPST-NC

Formularz B

Pojedynczy słup, pojedynczy rzut, normalnie zamknięty Prosty wyłącznik. Dwa zaciski są zwykle połączone razem (zamknięte) i są otwarte, gdy przełącznik jest włączony. Przykładem jest przełącznik przyciskowy . SPST-NC-Switch.svg
SPDT

Formularz C

Jednobiegunowy podwójny rzut Dwukierunkowa Trójdrożny Prosty przełącznik typu break-befor-make: C (COM, Common) jest podłączony do L1 lub L2. SPDT-Switch.svg
SPCO
SPTT, co
Jednobiegunowy przełączany
lub
jednobiegunowy, wyśrodkowany lub
jednobiegunowy, potrójny rzut
    Podobny do SPDT . Niektórzy dostawcy używają SPCO/SPTT dla przełączników ze stabilną pozycją wyłączenia w środku i SPDT dla tych bez.
DPST Podwójny drążek, pojedynczy rzut Podwójny biegun Podwójny biegun Odpowiednik dwóch przełączników SPST sterowanych jednym mechanizmem. DPST-symbol.svg
DPDT Podwójny słup, podwójny rzut Odpowiednik dwóch przełączników SPDT sterowanych jednym mechanizmem. DPDT-symbol.svg
DPCO Przełączanie dwubiegunowe
lub dwubiegunowe, wyśrodkowane
    Schematycznie odpowiednik DPDT . Niektórzy dostawcy używają DPCO dla przełączników ze stabilną pozycją środkową i DPDT dla tych bez. Przełącznik DPDT/DPCO z centralną pozycją może być „wyłączony” pośrodku, niepodłączony ani do L1 ani L2 lub „włączony”, podłączony jednocześnie do L1 i L2. Pozycje takich przełączników są powszechnie określane odpowiednio jako „włącz-wyłącz-włącz” i „włącz-włącz-włącz”.
    Przełącznik pośredni Przełącznik czterokierunkowy Przełącznik DPDT okablowany wewnętrznie do zastosowań z odwróceniem polaryzacji: tylko cztery zamiast sześciu przewodów są wyprowadzone na zewnątrz obudowy przełącznika. Crossover-switch-symbol.svg
2P6T Dwa bieguny, sześć rzutów Przełącznik z COM (Common), który można podłączyć do L1, L2, L3, L4, L5 lub L6; z drugim wyłącznikiem (2P, dwubiegunowym) sterowanym jednym mechanizmem. 2P6T-symbol.svg

Przełączniki o większej liczbie biegunów lub rzutów można opisać zastępując „S” lub „D” liczbą (np. 3PST, SP4T itp.) lub w niektórych przypadkach literą „T” (dla „potrójnego”) lub „ Q” (od „czwórki”). W dalszej części tego artykułu terminy SPST , SPDT i półprodukt będą używane w celu uniknięcia niejasności.

Odbicie kontaktu

Migawka odbicia przełącznika na oscyloskopie . Przełącznik podskakuje kilka razy między włączaniem i wyłączaniem, zanim się ustabilizuje.

Odbijanie styków (zwane również drganiem ) jest częstym problemem związanym z mechanicznymi przełącznikami i przekaźnikami , który powstaje w wyniku zjawiska rezystancji styku elektrycznego (ECR) na interfejsach. Styki przełączników i przekaźników są zwykle wykonane z metali sprężystych. Kiedy styki uderzają o siebie, ich pęd i elastyczność działają razem, powodując, że odskakują od siebie jeden lub więcej razy, zanim nawiążą stały kontakt. Rezultatem jest szybko pulsujący prąd elektryczny zamiast czystego przejścia od zera do pełnego prądu. Efekt ten jest zwykle nieistotny w obwodach zasilania, ale powoduje problemy w niektórych obwodach analogowych i logicznych , które reagują wystarczająco szybko, aby błędnie interpretować impulsy włączania i wyłączania jako strumień danych. W projektowaniu mikrostyków kontrolowanie struktury powierzchni ( chropowatość powierzchni ) i minimalizowanie tworzenia się pasywowanych warstw na powierzchniach metalicznych ma kluczowe znaczenie w hamowaniu drgań.

Skutki odbijania się styków można wyeliminować, stosując styki zwilżone rtęcią , ale obecnie są one rzadko używane ze względu na zagrożenie związane z rtęcią. Alternatywnie, napięcia w obwodzie stykowym mogą być filtrowane dolnoprzepustowo w celu zmniejszenia lub wyeliminowania pojawiania się wielu impulsów. W systemach cyfrowych wiele próbek stanu kontaktu można pobierać z małą szybkością i badać pod kątem stałej sekwencji, tak aby kontakty mogły się ustabilizować, zanim poziom kontaktu zostanie uznany za wiarygodny i zostanie zastosowany. Sygnały styków styków przełącznika SPDT można odfiltrować za pomocą przerzutnika SR (zatrzask) lub wyzwalacza Schmitta . Wszystkie te metody określa się mianem „odbicia”.

W organach Hammonda wiele przewodów jest wciśniętych razem pod klawiszami fortepianu w podręcznikach. Ich podskakujące i niesynchroniczne zamykanie przełączników znane jest jako Hammond Click , a istnieją kompozycje, które wykorzystują i podkreślają tę funkcję. Niektóre organy elektroniczne mają przełączalną replikę tego efektu dźwiękowego.

Łuki i hartowanie

Gdy przełączana moc jest wystarczająco duża, przepływ elektronów przez otwierające się styki przełącznika jest wystarczający do jonizacji cząsteczek powietrza w maleńkiej szczelinie między stykami, gdy przełącznik jest otwierany, tworząc plazmę gazową , zwaną również łukiem elektrycznym . Plazma ma niski opór i jest w stanie podtrzymywać przepływ mocy, nawet przy stale rosnącej odległości między stykami przełącznika. Plazma jest również bardzo gorąca i może erodować metalowe powierzchnie styków przełącznika. Wyładowanie łukowe prądu elektrycznego powoduje znaczną degradację styków , a także znaczne zakłócenia elektromagnetyczne (EMI), wymagające zastosowania metod gaszenia łuku .

Gdy napięcie jest wystarczająco wysokie, łuk może również tworzyć się, gdy przełącznik jest zamknięty i zbliżają się styki. Jeżeli potencjał napięcia jest wystarczający do przekroczenia napięcia przebicia powietrza oddzielającego styki, tworzy się łuk, który utrzymuje się do momentu całkowitego zamknięcia wyłącznika i zetknięcia się powierzchni wyłącznika.

W obu przypadkach standardową metodą minimalizowania powstawania łuku i zapobiegania uszkodzeniom styków jest użycie szybko poruszającego się mechanizmu przełącznika, zazwyczaj wykorzystującego sprężynowy mechanizm punktu przechyłu, aby zapewnić szybki ruch styków przełącznika, niezależnie od prędkości, z jaką sterowanie przełącznikiem jest obsługiwane przez użytkownika. Ruch dźwigni sterującej przełącznikiem powoduje naprężenie sprężyny aż do osiągnięcia punktu przechyłu, a styki nagle się otwierają lub zamykają, gdy napięcie sprężyny zostaje zwolnione.

W miarę wzrostu przełączanej mocy stosowane są inne metody minimalizowania lub zapobiegania powstawaniu łuku. Plazma jest gorąca i unosi się w wyniku konwekcyjnych prądów powietrza. Łuk można wygasić za pomocą serii nieprzewodzących ostrzy, które rozciągają się na odległość między stykami przełącznika, a wraz ze wzrostem łuku jego długość zwiększa się, tworząc wypukłości wznoszące się w przestrzenie między ostrzami, aż łuk jest zbyt długi, aby mógł się utrzymać i gaśnie. Rozdymkacz może być użyty do wydmuchania nagłego, dużej prędkości wyrzutu gazu przez styki przełącznika, który szybko wydłuża długość łuku, aby go szybko zgasić.

Niezwykle duże przełączniki często mają styki przełącznika otoczone czymś innym niż powietrze, aby szybciej wygasić łuk. Na przykład styki przełącznika mogą pracować w próżni, zanurzone w oleju mineralnym lub sześciofluorku siarki .

W usługach zasilania prądem przemiennym prąd okresowo przechodzi przez zero; efekt ten utrudnia utrzymanie łuku podczas otwierania. Producenci mogą oceniać przełączniki o niższym napięciu lub prądzie znamionowym, gdy są używane w obwodach prądu stałego.

Przełączanie zasilania

Gdy przełącznik jest zaprojektowany do przełączania znacznej mocy, należy wziąć pod uwagę stan przejściowy przełącznika, a także zdolność wytrzymywania ciągłych prądów roboczych. Gdy przełącznik jest w stanie włączonym, jego rezystancja jest bliska zeru i bardzo mało mocy spada na styki; gdy przełącznik jest w stanie wyłączonym, jego rezystancja jest niezwykle wysoka i jeszcze mniej mocy spada na styki. Jednak, gdy przełącznik jest wciśnięty, rezystancja musi przejść przez stan, w którym jedna czwarta mocy znamionowej obciążenia (lub gorzej, jeśli obciążenie nie jest czysto rezystancyjne) jest na krótko obniżona w przełączniku.

Z tego powodu przełączniki mocy przeznaczone do przerywania prądu obciążenia mają mechanizmy sprężynowe, aby zapewnić jak najkrótsze przejście między włączaniem i wyłączaniem, niezależnie od prędkości, z jaką użytkownik porusza wahaczem.

Przełączniki zasilania zwykle występują w dwóch rodzajach. Chwilowy wyłącznik (taki jak na wskaźniku laserowym ) zwykle ma postać przycisku i zamyka obwód tylko wtedy, gdy przycisk jest wciśnięty. Zwykły włącznik-wyłącznik (taki jak w latarce ) ma stałą funkcję włączania-wyłączania. Przełączniki podwójnego działania zawierają obie te funkcje.

Obciążenia indukcyjne

Gdy obciążenie silnie indukcyjne , takie jak silnik elektryczny, jest wyłączone, prąd nie może natychmiast spaść do zera; iskra przeskoczy przez otwierające się styki . Przełączniki do obciążeń indukcyjnych muszą być przystosowane do obsługi takich przypadków. Iskra spowoduje zakłócenia elektromagnetyczne , jeśli nie zostanie stłumiona; tłumiąca sieć rezystora i kondensatora połączona szeregowo stłumi iskrę.

Obciążenia żarowe

Przełącznik ścienny „T-rated” (T oznacza żarnik wolframowy ), który jest odpowiedni do obciążeń żarowych.

Po włączeniu żarówka pobiera duży prąd rozruchowy , około dziesięciokrotnie większy niż prąd w stanie ustalonym; gdy żarnik się nagrzewa, jego rezystancja wzrasta, a prąd maleje do wartości ustalonej. Przełącznik zaprojektowany do obciążenia lampy żarowej może wytrzymać ten prąd rozruchowy.

Prąd zwilżający

Prąd zwilżania to minimalny prąd, który musi przepływać przez przełącznik mechaniczny, gdy jest on używany, aby przebić się przez jakąkolwiek warstwę utleniania , która mogła osadzić się na stykach przełącznika. Film utleniania występuje często w obszarach o dużej wilgotności . Zapewnienie wystarczającej ilości prądu zwilżania jest kluczowym krokiem w projektowaniu systemów , w których jako wejścia czujników stosuje się delikatne przełączniki o małym nacisku styku. Niezastosowanie się do tego może spowodować, że przełączniki pozostaną elektrycznie „otwarte” z powodu utlenienia styków.

Uruchamiacz

Ruchoma część, która przykłada siłę roboczą do styków, nazywana jest siłownikiem i może być przełącznikiem lub wózkiem , kołyskiem , przyciskiem lub dowolnym rodzajem połączenia mechanicznego (patrz zdjęcie).

Przełączniki stronnicze

Przełącznik normalnie utrzymuje swoją ustawioną pozycję po uruchomieniu. Nastawiony przełącznik zawiera mechanizm, który po zwolnieniu przez operatora przesuwa go w inne położenie. Chwilowy przełącznik przyciskowy jest rodzajem przełącznika polaryzacyjnego. Najpopularniejszym typem jest przełącznik „naciśnij, aby zrobić” (lub normalnie otwarty lub NO), który styka się po naciśnięciu przycisku i pęka po zwolnieniu przycisku. Na przykład każdy klawisz klawiatury komputerowej jest normalnie otwartym przełącznikiem „naciśnij, aby zrobić”. Z drugiej strony przełącznik „naciśnij, aby przerwać” (lub normalnie zamknięty lub NC) zrywa kontakt po naciśnięciu przycisku i nawiązuje kontakt po zwolnieniu. Przykładem wyłącznika push-to-break jest przycisk służący do zwalniania drzwi przytrzymywanych przez elektromagnes . Oświetlenie wnętrza lodówki domowej jest sterowane za pomocą przełącznika, który jest trzymany w pozycji otwartej, gdy drzwi są zamknięte.

przełącznik obrotowy

Przełącznik obrotowy ułożony w stos na trzech poziomach. W ten sposób można ustawić dowolną liczbę elementów przełączających, stosując dłuższy wał i dodatkowe odstępy między każdym elementem przełączającym.

Przełącznik obrotowy działa z ruchem obrotowym uchwytu roboczego w co najmniej dwóch pozycjach. Jedna lub więcej pozycji przełącznika może być chwilowa (obciążona sprężyną), co wymaga od operatora przytrzymania przełącznika w tej pozycji. Inne pozycje mogą mieć zaczep do utrzymania pozycji po zwolnieniu. Przełącznik obrotowy może mieć wiele poziomów lub „pokładów”, aby umożliwić mu sterowanie wieloma obwodami.

Jedna z postaci przełącznika obrotowego składa się z trzpienia lub „wirnika”, który ma ramię stykowe lub „szprychę”, która wystaje z jego powierzchni jak krzywka. Posiada szereg zacisków, rozmieszczonych w okręgu wokół wirnika, z których każdy służy jako styk dla „szprychy”, przez którą dowolny z wielu różnych obwodów elektrycznych może być podłączony do wirnika. Przełącznik jest warstwowy, aby umożliwić użycie wielu biegunów, każda warstwa odpowiada jednemu biegunowi. Zwykle taki przełącznik ma mechanizm zatrzaskowy, dzięki czemu „klika” z jednej aktywnej pozycji do drugiej, a nie zatrzymuje się w pozycji pośredniej. W ten sposób przełącznik obrotowy zapewnia większe możliwości bieguna i rzutu niż prostsze przełączniki.

Inne typy wykorzystują mechanizm krzywkowy do obsługi wielu niezależnych zestawów styków.

Przełączniki obrotowe były używane jako selektory kanałów w odbiornikach telewizyjnych do wczesnych lat siedemdziesiątych, jako selektory zakresu w elektrycznym sprzęcie pomiarowym, jako selektory pasma w radiotelefonach wielopasmowych i do innych podobnych celów. W przemyśle przełączniki obrotowe wykorzystywane są do sterowania przyrządami pomiarowymi, aparaturą rozdzielczą lub w obwodach sterowniczych. Na przykład suwnica sterowana radiowo może mieć duży wieloobwodowy przełącznik obrotowy do przesyłania przewodowych sygnałów sterujących z lokalnych sterowników ręcznych w kabinie do wyjść odbiornika zdalnego sterowania.

Przełącznik

Przełącznik dwustabilny z czterema wejściami i wyjściami.
Zestaw przełączników na przednim panelu minikomputera Data General Nova .
Przełącz przełączniki ze wspólną osłoną, zapobiegając niektórym niedozwolonym kombinacjom

Przełącznik dwustabilny lub przełącznik bębnowy to klasa przełączników elektrycznych, które są uruchamiane ręcznie za pomocą mechanicznej dźwigni , uchwytu lub mechanizmu kołyskowego.

Przełączniki dźwigniowe są dostępne w wielu różnych stylach i rozmiarach i są używane w wielu zastosowaniach. Wiele z nich jest zaprojektowanych tak, aby zapewnić jednoczesne uruchamianie wielu zestawów styków elektrycznych lub sterowanie dużymi ilościami prądu elektrycznego lub napięcia sieciowego .

Słowo „toggle” odnosi się do pewnego rodzaju mechanizmu lub stawu składającego się z dwóch ramion, które są prawie w jednej linii, połączone przegubem przypominającym łokieć. Jednak wyrażenie „przełącznik” jest stosowane do przełącznika z krótkim uchwytem i dodatnim działaniem migowym, niezależnie od tego, czy faktycznie zawiera mechanizm przełączający, czy nie. Podobnie przełącznik, w którym słychać wyraźne kliknięcie, nazywany jest „dodatnim przełącznikiem on-off”. Bardzo powszechnym zastosowaniem tego typu przełącznika jest włączanie i wyłączanie świateł lub innych urządzeń elektrycznych. Wiele przełączników dwustabilnych może być mechanicznie zablokowanych, aby zapobiec niedozwolonym kombinacjom.

W niektórych kontekstach, w szczególności komputerowych , przełącznik dwustabilny lub czynność przełączania jest rozumiana w innym sensie przełącznika mechanicznego lub programowego, który zmienia się między dwoma stanami za każdym razem, gdy jest aktywowany, niezależnie od konstrukcji mechanicznej. Na przykład klawisz Caps Lock na komputerze powoduje, że wszystkie litery są generowane wielkimi literami po jednokrotnym naciśnięciu; ponowne naciśnięcie powoduje powrót do małych liter.

Typy specjalne

Otwarty łącznik pływakowy pompy brudnej wody

Przełączniki mogą być zaprojektowane tak, aby reagowały na każdy rodzaj bodźca mechanicznego: na przykład wibracje (przełącznik drgający), przechylenie, ciśnienie powietrza, poziom płynu ( przełącznik pływakowy ), przekręcenie klucza ( przełącznik kluczykowy ), ruch liniowy lub obrotowy ( wyłącznik krańcowy lub mikroprzełącznik ) lub obecność pola magnetycznego ( kontaktron ). Wiele przełączników jest obsługiwanych automatycznie w wyniku zmian warunków otoczenia lub ruchu maszyn. Wyłącznik krańcowy stosowany jest np. w obrabiarkach do blokowania pracy z odpowiednim położeniem narzędzi. W systemach ogrzewania lub chłodzenia przełącznik żagielny zapewnia odpowiedni przepływ powietrza w kanale. Przełączniki ciśnienia reagują na ciśnienie płynu.

Przełącznik przechyłu rtęci

Przełącznik rtęciowy składa się z kropli rtęci wewnątrz szklanej bańki z dwoma lub więcej stykami. Dwa styki przechodzą przez szkło i są połączone przez rtęć, gdy żarówka jest przechylana, aby rtęć na nie przetaczała się.

Ten typ przełącznika działa znacznie lepiej niż przełącznik przechyłu kulowego, ponieważ połączenie ciekłego metalu nie ma wpływu na brud, zanieczyszczenia i utlenianie, zwilża styki, zapewniając bardzo niski opór połączenia bez odbić, a ruch i wibracje nie powodują złego kontakt. Te typy mogą być używane do prac precyzyjnych.

Może być również używany tam, gdzie iskrzenie jest niebezpieczne (np. w obecności wybuchowych oparów), ponieważ całe urządzenie jest uszczelnione.

Przełącznik noża

Rozłącznik wysokiego napięcia stosowany w podstacji elektrycznej. Takie przełączniki są używane głównie do izolowania obwodów i zwykle nie mogą przerywać prądu obciążenia. Przełączniki wysokiego napięcia są dostępne dla najwyższych napięć przesyłowych, do 1 miliona woltów. Ten przełącznik jest sterowany grupowo, dzięki czemu wszystkie trzy fazy są przerywane w tym samym czasie.

Wyłączniki nożowe składają się z płaskiego, metalowego ostrza, na jednym końcu zawiasu, z izolującym uchwytem do obsługi i stałym stykiem. Gdy przełącznik jest zamknięty, prąd przepływa przez przegub zawiasowy i ostrze oraz przez stały styk. Takie przełączniki zwykle nie są obudowane. Nóż i styki są zwykle wykonane z miedzi , stali lub mosiądzu , w zależności od zastosowania. Styki stałe mogą być zabezpieczone sprężyną. Kilka równoległych ostrzy może być obsługiwanych jednocześnie przez jeden uchwyt. Części mogą być zamontowane na izolującej podstawie z zaciskami do okablowania lub mogą być bezpośrednio przykręcone do izolowanej tablicy rozdzielczej w dużym zespole. Ponieważ styki elektryczne są odsłonięte, przełącznik jest używany tylko tam, gdzie ludzie nie mogą przypadkowo wejść w kontakt z przełącznikiem lub gdy napięcie jest tak niskie, że nie stanowi zagrożenia.

Przełączniki nożowe są produkowane w wielu rozmiarach, od miniaturowych po duże urządzenia używane do przenoszenia tysięcy amperów. W przesyle i dystrybucji energii elektrycznej przełączniki sterowane grupowo są stosowane w obwodach do najwyższych napięć.

Wadami przełącznika nożowego są niska prędkość otwierania i bliskość operatora do odsłoniętych części pod napięciem. Rozłączniki bezpieczeństwa w metalowej obudowie służą do izolowania obwodów w przemysłowej dystrybucji energii. Czasami montowane są sprężynowe ostrza pomocnicze, które chwilowo przenoszą pełny prąd podczas otwierania, a następnie szybko się rozdzielają, aby szybko zgasić łuk.

Przełącznik nożny

Przełącznik nożny to wytrzymały przełącznik obsługiwany przez naciśnięcie stopy. Przykładem zastosowania jest sterowanie obrabiarką, dzięki czemu operator ma wolne obie ręce do manipulowania obrabianym przedmiotem. Sterowniki nożne pedałów efektów i wzmacniacza gitarzysty elektrycznego są również przełącznikami nożnymi.

Przełącznik cofania

Przełącznik DPDT ma sześć połączeń, ale ponieważ odwrócenie polaryzacji jest bardzo powszechnym zastosowaniem przełączników DPDT, niektóre odmiany przełącznika DPDT są wewnętrznie okablowane specjalnie do odwrócenia polaryzacji. Te przełączniki zwrotnicy mają tylko cztery zaciski zamiast sześciu. Dwa z zacisków to wejścia, a dwa to wyjścia. Po podłączeniu do akumulatora lub innego źródła prądu stałego, 4-pozycyjny przełącznik wybiera polaryzację normalną lub odwróconą. Takie łączniki mogą być również używane jako łączniki pośrednie w wielokierunkowym układzie łącznikowym do sterowania lampami za pomocą więcej niż dwóch łączników.

Włączniki światła

W okablowaniu budynków przełączniki światła są instalowane w dogodnych miejscach, aby sterować oświetleniem i czasami innymi obwodami. Dzięki zastosowaniu przełączników wielobiegunowych można uzyskać wielokierunkowe sterowanie przełączaniem lampy z dwóch lub więcej miejsc, takich jak końce korytarza lub klatki schodowej. Bezprzewodowy włącznik światła umożliwia zdalne sterowanie lampami dla wygody; niektóre lampy zawierają przełącznik dotykowy, który elektronicznie steruje lampą po dotknięciu w dowolnym miejscu. W budynkach użyteczności publicznej stosuje się kilka rodzajów wyłączników wandaloodpornych, aby zapobiec nieautoryzowanemu użyciu.

Przełączniki suwakowe

Przełączniki suwakowe to przełączniki mechaniczne wykorzystujące suwak, który porusza się (przesuwa) od pozycji otwartej (wyłączonej) do pozycji zamkniętej (włączonej).

Przełączniki elektroniczne

Trzy przełączniki przyciskowe (przełączniki dotykowe). Skala durowa to cale.

Przekaźnik to przełącznik sterowany elektrycznie. Wiele przekaźników wykorzystuje elektromagnes do mechanicznej obsługi mechanizmu przełączającego, ale stosowane są również inne zasady działania. Przekaźniki półprzewodnikowe sterują obwodami mocy bez ruchomych części, zamiast tego wykorzystują do przełączania urządzenie półprzewodnikowe — często prostownik lub triak sterowany krzemem .

Przełącznik analogowy wykorzystuje dwa tranzystory MOSFET w układzie bramki transmisyjnej jako przełącznik, który działa podobnie jak przekaźnik, z pewnymi zaletami i kilkoma ograniczeniami w porównaniu z przekaźnikiem elektromechanicznym.

Tranzystor (y) mocy w regulatorze napięcia przełączającego , takim jak zasilacz , są używane jako przełącznik, aby naprzemiennie przepuszczać przepływ mocy i blokować jej przepływ.

Wiele osób używa metonimii do nazywania różnych urządzeń „przełącznikami”, które pojęciowo łączą lub rozłączają sygnały i ścieżki komunikacyjne między urządzeniami elektrycznymi, analogicznie do sposobu, w jaki przełączniki mechaniczne łączą i rozłączają ścieżki dla elektronów przepływających między dwoma przewodami. Wczesne systemy telefoniczne wykorzystywały automatycznie obsługiwany przełącznik Strowger do łączenia dzwoniących; centrale telefoniczne zawierają obecnie jeden lub więcej przełączników krzyżowych.

Od czasu pojawienia się logiki cyfrowej w latach pięćdziesiątych, termin „ przełącznik ” rozprzestrzenił się na różne cyfrowe urządzenia aktywne, takie jak tranzystory i bramki logiczne, których funkcją jest zmiana stanu wyjściowego między dwoma poziomami logicznymi lub łączenie różnych linii sygnałowych , a nawet komputerów. przełączniki sieciowe , których zadaniem jest zapewnienie połączeń pomiędzy różnymi portami w sieci komputerowej . Najszerzej stosowanym przełącznikiem elektronicznym w obwodach cyfrowych jest tranzystor polowy typu metal-tlenek-półprzewodnik (MOSFET).

Termin „przełączany” jest również stosowany do sieci telekomunikacyjnych i oznacza sieć z komutacją łączy , zapewniającą dedykowane obwody do komunikacji między węzłami końcowymi, takimi jak publiczna komutowana sieć telefoniczna . Wspólną cechą wszystkich tych zastosowań jest to, że odnoszą się one do urządzeń, które sterują stanem binarnym : są włączone lub wyłączone , zamknięte lub otwarte , podłączone lub niepodłączone .

Inne przełączniki

Zobacz też

Bibliografia

Linki zewnętrzne