Fórum

Čo je to spínač, aká je jeho funkcia v elektrickom obvode a aké poznáme základné druhy?

Čo je to spínač, aká je jeho funkcia v elektrickom obvode a aké poznáme základné druhy?

Spínač je komponent, ktorý má na starosti zapnutie alebo vypnutie elektrického obvodu. Umožňujú kontrolu toku prúdu v obvode a to  bez toho, aby sme v ňom museli  manuálne prerušili alebo spojiť vodiče. Spínače sú kritickými komponentmi v akomkoľvek obvode, kde sa vyžaduje interakcia alebo kontrola užívateľa.

Prepínač môže existovať iba v jednom z dvoch stavov: otvorený alebo zatvorený. Vo vypnutom stave vypínač vyzerá ako otvorená medzera v obvode. Toto v skutočnosti vyzerá ako otvorený obvod, ktorý zabraňuje pretekaniu prúdu.

V zapnutom stave funguje spínač rovnako ako kúsok dokonale vodivého drôtu. Krátka. Týmto sa obvod uzavrie, systém sa zapne a umožní prúdeniu prúdu bez prekážok cez zvyšok systému.

Principiálna schéma spínača v jednoduchom elektrickom obvode. Schéma zapojenia s LED, odporom a spínačom. Keď je spínač zatvorený, prúdi prúd a LED sa môže rozsvietiť. V opačnom prípade neprúdi žiadny prúd a LED dióda nesvieti.

Poznáme obrovské množstvo prepínačov: prepínacie, otočné, DIP, tlačidlá, kolískové, membránové, ... ich zoznam by mohol pokračovať jednoducho do nekonečna. Každý z týchto typov prepínačov má množinu jedinečných charakteristík, ktoré ich odlišujú od ostatných. Charakteristiky, ako je to, čo akcia prepína prepínač, alebo koľko obvodov prepínač dokáže ovládať. Ďalej si prejdeme niektoré zo základných charakteristík prepínačov.

Definovanie charakteristík

Spôsob aktivácie

Na zmenu z jedného stavu do druhého musí byť spínač stlačený. To znamená, že je potrebné vykonať nejakú fyzickú akciu, aby sa zmenil stav prepínača. Spôsob ovládania spínača je jednou z jeho viac definujúcich charakteristík.

Ovládanie stavu samotného spínača môže pochádzať z tlačenia, posúvania, kývania, otáčania, hádzania, ťahania, otáčania kľúčov, zahrievania, magnetizácie, kopania, trhania, olizovania, ... teda akejkoľvek fyzickej interakcie, ktorá môže spôsobiť presunutie mechanických spojov vo vnútri spínača a ich posun po spínacích kontaktoch.

Dočasné  vs. udržiavané

Všetky prepínače spadajú do jednej z dvoch kategórií: dočasné alebo udržiavané.

Udržiavané spínače - napríklad ako svetelné vypínače na vašej stene - zostávajú v jednom stave, kým sa neuvádzajú do činnosti nové, a potom zostanú v tomto stave, kým sa znova nespustia. Tieto prepínače sa môžu tiež nazývať prepínačmi alebo prepínačmi ON / OFF.

Dočasné spínače - zostávajú aktívne iba dovtedy, kým nie sú aktivované. Ak nie sú aktivované, zostanú v stave "vypnuté". Pravdepodobne máte takéto spínače v tejto chvíli priamo pred sebou ako ja pri písaní tohoto článku a vy pri jeho čítaní (alebo aj 50) ... sú to klávesy na vašej klávesnici!

Sémantické upozornenie! Väčšina spínačov, ktoré označujeme ako "tlačidlá", patria do dočasnej kategórie. Aktivácia tlačidla zvyčajne znamená, že naň nejakým spôsobom zatlačíte, čo sa prejaví ako okamžitá akcia. Existujú také veci, ako je udržiavané tlačidlo, ale v tomto článku hovoríme o "tlačidlách, a myslíme nimi  "dočasné spínače".

Spôsob montáže

Rovnako ako u väčšiny komponentov, štýl upevnenia prepínača je buď pre povrchovú montáž, alebo klasicky do otvorov v PCB. Spínače pre druhý spôsob montáže sú zvyčajne väčšie.

Prepínače SMD sú menšie ako ich náprotivky pre klaasickú montáž. Sedia naplocho na povrchu DPS. Prepínače SMD zvyčajne vyžadujú jemejší dotyk pre svoju aktivácia a nie sú skonštruované tak, aby vydržali toľko spínacej sily ako spínače pre klasickú montáž.

Arduino Pro má dva spínače SMD: posuvný spínač na reguláciu výkonu a tlačidlo na resetovanie.

Obľúbený a teda aj najpoužívanejší spôsob montáže je prepínač na panel, ktorý je navrhnutý tak, aby aktivačný člen - páčka bol mimo tela spínača v ktorom sú prepínacie kontakty. Je ťažké otočiť prepínač, keď je skrytý vo vnútri krytu. Spínače na montáž na panel sa dodávajú vo všetkých typoch montáže: PTH, SMD alebo spájkovacie oká.

Podsvietený prepínač na paneli.

 

Ďalšou dôležitou charakteristikou prepínača, ktorá si skutočne zaslúži spomenutie, je usporiadanie vnútorného obvodu prepínača. Hľadáte SPST? DPST? 4PDT?

Póly a polohy, otvorené a zatvorené

Spínač musí mať najmenej dva terminály, jeden pre vstup (potenciálny), druhý pre výstup. To však popisuje len najjednoduchšiu verziu prepínača. Prepínač má však častejšie viac ako terminály. Ako sa teda všetky tieto terminály spoja s vnútornými obvodmi spínača? Toto je miesto, kde je nevyhnutné vedieť, koľko pólov obsluhuje prepínač.

Počet pólov * na prepínači definuje, koľko samostatných obvodov môže prepínač ovládať. Takže prepínač s jedným pólom môže ovplyvniť iba jeden obvod. Štvorpólový spínač môže samostatne ovládať štyri rôzne obvody.

Počet polôh spínača definuje, koľko pozícií môže byť pripojených ku každému pólu spínača. Napríklad, ak má spínač dve polohy, každý obvod (pól) v spínači môže byť pripojený k jednej z dvoch svoriek.

Keďže vieme, koľko pólov obsluhuje prepínač, je možné ho konkrétnejšie klasifikovať. Zvyčajne sa stretnete s prepínačmi definovanovanými ako "jednopólové, jednopolohové", "jednopólové, dvojpolohové", "dvojpólové, dvojpolohové", ktoré sú častejšie uvádzané pod skratkami SPST, SPDT a DPDT, čo je jednoduchšie pre orientáciu.

SPST

Jednopólový prepínač s jednou polohou pre zapnutie (SPST) je taký jednoduchý, ako sa len dá. Má jeden výstup a jeden vstup. Spínač bude buď zatvorený alebo otvorený. SPST sú ideálne na zapínanie a vypínanie. Sú tiež veľmi častou formou dočasných prepínačov. Prepínače SPST by mali mať iba dva terminály pre pripojenie.

Symbol obvodu pre prepínač SPST vo vypnutej polohe a pre montáž na priechodný otvor, pravouhle kontakty, udržiavaný, SPST, kolískový spínač.

SPDT

Ďalším bežným typom prepínača je SPDT. SPDT majú tri terminály: jeden spoločný kolík a dva kolíky, ktoré sa striedavo pripájajú k spoločnému stredovému terminálu. SPDT sú vynikajúce na výber medzi dvoma zdrojmi napätia, signálov, výmenou vstupov alebo čokoľvek, čo robíte, ak je potrebné zviesť dva signály na jedno miesto. Väčšina jednoduchých posuvných prepínačov patrí do radu SPDT. Prepínače SPDT by mali mať obvykle tri terminály.

Symbol obvodu spínača SPDT a posuvný spínač SPDT. Montáž na PCB, priame terminály.

DPDT

Pridanie ďalšieho pólu k SPDT vytvorí dvojpólový prepínač s dvojitým chodom (DPDT). V podstate sa jedná o dva SPDT prepínače, ktoré môžu ovládať dva samostatné obvody, ale vždy ich prepína jeden ovládací prvok. DPDT by mali mať šesť terminálov.

Symbol obvodu prepínača DPDT a 6-terminálový prepínač DPDT. Prevedenie pre montáž na panel, terminál v prevedení spájkovacie oká, alebo faston.

XPYT

Tento druh prepínačov s viac ako dvoma  polohami nie sú v našich zemepisných šírkach príliš bežné. Na obrázku nižšie ich vidíte v celej ich podivne tvarovanej a ťažko pripojiteľnej sláve. Akonáhle sa dostaneme okolo jedného alebo dvoch poschodí / polôh, začíname číslovať čísla v skratke. Tu je napríklad prepínač 4PDT, ktorý môže ovládať štyri samostatné obvody, 2 polohy na obvod:

Symbol obvodu prepínača 4PDT a fyzicky masívny prepínač 4PDT.

Normálne otvorené / zatvorené

Ak dočasný spínač nie je aktivovaný, je v "normálnom" stave. V závislosti od toho, ako je tlačidlo skonštruované, môže byť jeho normálnym stavom otvorený obvod alebo premostenie - skrat. Keď je tlačidlo otvorené až do jeho uvedenia do činnosti, hovorí sa, že je normálne otvorené "Normaly Open", (skrátene NO). Keď stlačíte spínač NO, zatvárate obvod, preto sa tiež nazývajú spínače typu "push-to-make".

Naopak, ak tlačidlo zvyčajne funguje ako premostenie - skrat, pokiaľ nie je aktivované, nazýva sa to normálne zatvorený "Normaly Close",  (skrátene NC) spínač. NC prepínače sú "push-to-break"; aktivácia spínača v tomto prípade vytvorí otvorený obvod.

Medzi týmito dvoma typmi pravdepodobne najčastejšie narazíte na normálne otvorený dočasný prepínač.

Okamžité spínače

Okamžité spínače sú spínače, ktoré zostávajú vo svojom zapnutom stave, pokiaľ sú aktivované (stlačené, podržané, magnetizované atď.). Najčastejšie sa krátkodobé prepínače najlepšie používajú v prípadoch prerušovaného vstupu užívateľa; napríklad resetovacie tlačidlá alebo tlačidlá klávesnice.

Príklady dočasných spínačov

Tlačidlo

Tlačidlové prepínače sú klasickým dočasným spínačom. Zvyčajne majú tieto prepínače po stlačení naozaj peknú, taktilnú, "drzú" spätnú väzbu. Sú vyrábané v najrôznejších veľkostiach a tvaroch: veľké, malé, farebné, podsvietené. Môžu byť uspôsobené pre rôznu montáž ako priechodné otvory v PCB, na povrch alebo na panel.

Rôzne druhy a veľkosti tlačidiel. Modré a ružové arkádové tlačidlá, 12 mm tlačidlo, biele kryté tlačidlo, oranžové podsvetlené tlačidlo, tlačidlo s montážou 90 stupňov, tlačidlo pre upevnenie na panel a mini tlačidlo.

Tlačidlové matrice - klávesnice

Veľké polia dočasných tlačidiel, ako je klávesnica alebo dokonca menšie zoskupenia ako klávesnica, zvyčajne usporiadajú všetky svoje prepínače do jednej veľkej matrice. Každému tlačidlu na podložke je priradený riadok a stĺpec. Vyžaduje si to určité dodatočné spracovanie stlačením tlačidla na vstupe mikrokontroléra, ale uvoľní sa tak veľké množstvo I / O pinov.

Príklad klávesnice pozostávajúcej s matrice tlačidiel.

Okamžité spínače nemusia byť vždy ovládané stlačením. Aktivácia môže byť vykonaná aj zatlačením do strany, ako pohybová akcia pákových ovládačov.

Arkádový joystick používa štyri mikrospínače na snímanie pohybov nahor, nadol, doľava a doprava. Malý 5-polohový dotykový spínač na povrchovú montáž je smerový prepínač SP5T (hore, dole, doľava, doprava a stlačenie nadol).

Na druhom konci spektra sa jazýčkové spínače otvárajú alebo zatvárajú, keď sú vystavené pôsobeniu magnetického poľa - permanentného magnetu Sú vynikajúce na vytvorenie bezkontaktného spínača a často sa používajú napríklad v zabezpečovacej technike, kde v páre s magnetom vytvárajú senzor otvorenia dverí, alebo okna. Spínacie kontakty sú umiestnené v sklenenej banke naplnenej inertným plynom, aby sa zabránilo vytváraniu rezidua na kontaktoch spínača, čo by malo za následok zvýšenie prechodového odporu a nespoľahlivé fungovanie spínača.

Niekoľko jazýčkových spínačov: neizolované (spodné) a izolované.

Udržované spínače

Udržiavaný prepínač si zachováva svoj stav, kým nie je uvedený do činnosti. Stačí sa pozrieť na najbližšiu stenu, kde nájdete príklad udržiavaného prepínača - vec ovládajúcu vaše svetlá! Udržiavané prepínače sú vynikajúce pre aplikácie typu "set-it-and-it it", ako je zapnutie a vypnutie napájania.

Príklady udržovaných prepínačov

Posuvný prepínač

Tieto prepínače majú veľmi malý hmatník, ktorý vyčnieva z prepínača a zasúva sa cez telo do jednej z dvoch (alebo viacerých) pozícií. Zvyčajne nájdete posuvné prepínače v konfiguráciách SPDT alebo DPDT. Spoločný terminál je zvyčajne uprostred a dve vybrané polohy sú zvonka po pravej a ľavej strane.

Niektoré príklady posuvných prepínačov: mini PTH posuvný prepínač, SMD pravý uhol spínač a SMD DPDT posuvný spínač namontovaný na LilyPad.

Prepínač "Rocket Switch"

Keď budete niekde vidieť tento typ prepínača, určite čo vás prvé napadne bude "Odpáľte rakety!". Páčkové prepínače majú dlhú páku, ktorá sa pohybuje v kývavom pohybe. Takýto typ nájdeme napríklad v pretekárskych autách, alebo na strojoch s kontrolovaným ovládaním, ale rovnako sa u nás bežne nepoužívajú.

Tieto prepínače sú zvyčajne SPST (dva terminály) alebo SPDT (tri terminály). Ako obvykle ich nájdete v priechodných otvoroch, na povrch alebo - pravdepodobne najbežnejšie - ako na panel.

Prepínač DIP

Prepínače DIP sú prepínače s montážou na PCB a sú navrhnuté v rovnakej rozmerovej šírke ako integrované obvody v prevedení DIP.

8-polohový prepínač DIP, ktorý je určený na konfiguráciu 8 stavov.

Tieto prepínače sa často dodávajú v poliach ôsmich alebo viacerých samostatných prepínačov SPST s malýmiposuvnými hmatníkmi. Boli a ešte aj sú využívané napríklad v počítačových systémoch, stále sú však užitočné na konfiguráciu zariadení pomocou hardware.

Západkové tlačidlá

Tieto tlačidlá nie sú všetky dočasné. Niektoré tlačidlá "zaskočia" na svoje miesto a udržia svoj stav, až kým znova nestlačia západku späť na miesto, kde sa začalo. Nájdete ich napríklad v spínačoch stomp na pedáloch gitarového efektu.

Tabuľka konfigurácií.



Páčil sa Vám článok? Pridajte k nemu hodnotenie
 

     

Komentáre k článku

Zatiaľ nebol pridaný žiadny komentár. Pridáte prvý? Za obsah komentárov je zodpovedný užívateľ, nie prevádzkovateľ týchto stránok.
Pre komentovanie sa musíte prihlásiť.
Webwiki Button Seo servis Diallix.net VN-Experimenty