ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИ, ТУМБЛЕРЫ, КНОПКИ
Давайте рассмотрим на типах механических переключателей управляемых вручную, а также на их параметрах и применении в электронных схемах.
Что такое переключатель
Есть много типов переключателей: тумблеры, кнопки, клавиши, клавиатуры, мембраны. Каждый тип переключателя имеет набор уникальных функций, которые отличают его от других. К характерным особенностям относятся их механические параметры (способ переключения, количество управляемых цепей) и электрические (сопротивление, максимально допустимый ток, индуктивность, паразитная емкость и другие).
Метод переключения
Переключающие элементы, использующие физические явления отличающиеся от движения человека, могут активироваться, допустим, температурой (термостаты), давлением (реле давления), магнитным полем (герконы) и так далее. Они чаще всего используются в качестве элементов безопасности или управления в системах регулирования. Хотя механические характеристики этих типов компонентов полностью отличаются от переключателей, активируемых человеком, они описываются теми же электрическими параметрами, что и другие переключатели.
Стабильная и нестабильная кнопка
Есть переключатели защелкивающиеся (стабильные) кнопки, но они, по сути, представляют собой узкую группу этих элементов, поэтому, когда мы обычно говорим о кнопках, то имеем в виду именно кнопку мгновенного действия.
Полюса и позиции переключателей
Зная сколько полюсов и положений у переключателя, можно более точно классифицировать его и представить его принципиальную схему (и наоборот). Обычно переключатели относятся к одной из категорий:
Конечно есть переключатели и с большим количеством полюсов и коммутируемых цепей.
Переключатели SPST
Однополюсный, одноконтурный SPST переключатель имеет один вход и один выход, по умолчанию он может быть замкнут или разомкнут. Он используется в качестве переключателей или кнопок мгновенного действия на клавиатуре. Кулисный переключатель SPST и его принципиальная схема показаны на рисунке далее.
Переключатели SPDT
Самые простые SPDT выполнены в виде ползунковых переключателей. На рисунке показан пример ползункового переключателя со схематической диаграммой этого элемента.
Переключатели DPDT
Многополюсные переключатели
Переключатели с большим количеством полюсов не очень распространены, но доступны во многих удивительных конфигурациях. Они описываются аналогично однополюсным или двухполюсным выключателям / переключателям цепи, с заменой первой буквы (S или D) числовым обозначением. Так можно представить, например, переключатель 4PDT, который может управлять четырьмя отдельными цепями с двумя положениями на цепь. Пример такого переключателя вместе со схемой показан на рисунке далее.
Аналогичная ситуация и с переключателями с большим количеством позиций. Если четырехконтурный переключатель можно установить, например, в одно из четырех положений, он будет обозначен как 4P4T. Как будет выглядеть переключатель SP12T? Это может быть поворотный переключатель (типа галетный), у которого 1 полюс 12 положений.
Монтаж и механические параметры
Коммутатор можно встроить в схему разными способами. Основным делением в этом отношении является разделение на элементы для панельного монтажа и на печатной плате. Это не строгая классификация, так как есть много переключателей припаянных к печатным платам, но предназначенных для применения в панелях.
Как и большинство электронных компонентов, их можно разделить на компоненты для поверхностного монтажа (SMD) или компоненты для сквозного монтажа (THT). Элементы для сквозной сборки обычно больше, THT позволяет передавать более высокие механические нагрузки. Переключатели SMD меньше чем их аналоги THT, обычно намного ниже по высоте, занимают меньше места на печатной плате и требуют небольшого усилия для переключения.
Выключатели панельного монтажа снабжены элементами, позволяющими монтировать их в корпусе. Обычно они имеют резьбовые корпуса, которые позволяют затягивать их гайкой, но производители также используют и другие решения. Выводы адаптированы для THT, SMD или кабельной сборки.
Устойчивость к условиям окружающей среды
Панельные переключатели часто подвергаются воздействию окружающей среды. Основные угрозы для этих элементов: пыль и влага. Класс IP, присвоенный переключателю, указывает на устойчивость его к этим факторам. Степень защиты и классы IP определены в стандарте IEC 60529.
Электрические параметры переключателей
Основные электрические параметры переключателей это номинальное напряжение и ток, сопротивление контактов и максимально допустимое количество перемещений переключателя (операций переключения).
Клавиатуры
Клавиатуры можно найти на многих устройствах, особенно там где требуется ввод данных. Наиболее распространены цифровые клавиатуры, которые можно найти в электронных замках, домофонах или банкоматах. В последних часто устанавливают клавиатуры с повышенной устойчивостью к повреждениям, так называемая антивандальная защита.
Выключатели безопасности
Кроме того, такой элемент должен эксплуатироваться просто и быстро, чтобы даже в стрессовой ситуации оператор с нарушенными исполнительными функциями или посторонний человек мог активировать его без проблем. Защитные выключатели обычно проектируются так, чтобы их легко заметил даже неподготовленный оператор или посторонний.
Большинство выключателей аварийной остановки имеют съемный защитный барьер для предотвращения случайного срабатывания (например крышка, которую необходимо поднять, или стеклянная пластина которую необходимо разбить перед выключением оборудования).
Форум по обсуждению материала ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИ, ТУМБЛЕРЫ, КНОПКИ
Простая транзисторная схема робота следующего по нарисованной линии. Без микроконтроллеров и дорогих деталей.
Изучим разные типы датчиков приближения и объекты, которые они могут обнаруживать.
СОДЕРЖАНИЕ
Настенные переключатели
Выключатели для освещения могут быть в портативных устройствах, движущихся транспортных средствах и зданиях. В жилых и коммерческих зданиях обычно есть настенные выключатели света для управления освещением в помещении. Высота установки, видимость и другие конструктивные факторы варьируются от страны к стране. Монтажные коробки или корпуса переключателей часто встраиваются в готовую стену. Поверхностный монтаж корпусов также довольно распространен, хотя чаще встречается в коммерческих, промышленных и хозяйственных зданиях, чем в жилых зданиях. Эти коробки выключателя света ( патронташ ) предназначены для размещения и установки выключателя (ов), защиты проводки и сдерживания тепла или огня. В каждом типе используется пластиковая, керамическая или металлическая крышка в той или иной форме для предотвращения случайного контакта с токоведущими клеммами переключателя. Настенные тарелки доступны в различных стилях и цветах, чтобы гармонировать со стилем комнаты, а также доступны в погодоустойчивых вариантах для использования на открытом воздухе. Эти крышки обычно довольно легко установить.
История, культура и стиль
Первый выключатель света, использующий «технологию быстрого размыкания », был изобретен Джоном Генри Холмсом в 1884 году в районе Шилдфилд в Ньюкасл-апон-Тайн. Переключатель «быстрого размыкания» решил проблему возникновения электрической дуги на контактах переключателя всякий раз, когда цепь размыкается или замыкается. Возникновение дуги вызовет точечную коррозию на одном контакте и накопление остатков на другом, а срок службы переключателя сократится. Изобретение Холмса гарантировало, что контакты будут разъединяться или собираться вместе очень быстро, независимо от того, какое давление оказывал пользователь на исполнительный механизм переключателя. Действие этого механизма «быстрого размыкания» означало, что для образования дуги не хватало времени, и, таким образом, переключатель имел длительный срок службы. Эта технология «быстрого отключения» до сих пор используется почти в каждом обычном выключателе света в мире, насчитывающем миллиарды, а также во многих других видах электрических выключателей.
Переключить выключатель света был изобретен в 1916 году Уильям Дж Ньютона.
Установка выключателей в качестве компонента электропроводки или домашней системы электропроводки регулируется некоторыми органами, занимающимися вопросами безопасности и стандартами. В разных странах стандартные размеры крепежа для настенного монтажа (коробки, пластины и т. Д.) Могут отличаться. Поскольку используемые лицевые панели должны покрывать это оборудование, эти стандарты определяют минимальные размеры всего настенного оборудования. Следовательно, форма и размер коробок и лицевых панелей, а также то, что интегрировано, варьируются от страны к стране.
Размеры, механическая конструкция и даже общий вид выключателей света со временем менялись медленно. Коммутаторы обычно остаются в эксплуатации в течение многих десятилетий, часто меняя их только тогда, когда ремонтируют часть дома. Нет ничего необычного в том, что вековые выключатели света все еще используются. Производители вводят различные новые формы и стили, но по большей части украшения и мода ограничиваются лицевыми панелями или настенными панелями. Даже «современному» диммерному переключателю с ручкой не менее сорока лет, и даже в новейшей конструкции преобладают знакомые форматы тумблера и кулисного переключателя.
Ориентация
Направление, обозначающее «на», также зависит от страны. В США, Канаде, европейских странах, России и т. Д. Обычно положение тумблера «включено» находится в положении «вверх», тогда как во многих других странах, таких как Великобритания, Австралия, Новая Зеландия (страны Содружества ) и Ирландия, это «вниз». (При многопозиционной коммутации соответствие между состоянием отдельного переключателя и включением или выключением света зависит от состояния другого переключателя [-ов] в цепи.)
Дизайн
Внутренняя операция
Контакты переключателя подвергаются наибольшему напряжению при размыкании или замыкании. Когда переключатель замкнут, сопротивление между контактами изменяется от почти бесконечного до почти нулевого. При бесконечном сопротивлении ток не течет, и мощность не рассеивается. При нулевом сопротивлении нет падения напряжения и рассеивания мощности. Однако в то время как контакты меняют состояние, существует краткий момент частичного контакта, когда сопротивление не равно нулю или бесконечности, и электрическая энергия преобразуется в тепло. При чрезмерном нагреве контакты могут быть повреждены или даже свариться.
Дуга, возникающая при размыкании переключателя, разрушает его контакты. Следовательно, любой выключатель имеет ограниченный срок службы, часто рассчитанный на заданное количество циклов отключения при заданном токе. Эксплуатация за пределами указанной рабочей емкости резко сократит срок службы коммутатора.
Для борьбы с коррозией контактов переключатель обычно предназначен для протирания, так что контакты очищаются. Большие переключатели могут быть сконструированы с дополнительным сменным контактом, который замыкается и размыкается перед главным контактом, защищая основные токоведущие контакты от износа из-за дугового разряда. Контактная поверхность переключателя изготовлена из материалов, устойчивых к коррозии и искрообразованию.
Многие конструкции переключателей с более высоким током полагаются на разделительную дугу, чтобы помочь рассеять контактную коррозию. Переключатель, предназначенный для использования с сильным током и высоким напряжением, может стать ненадежным, если он работает при очень низких токах и низких напряжениях, потому что непроводящий оксидный слой образуется без дуги для его рассеивания.
Чтобы переключатель был безопасным, прочным и надежным, он должен быть спроектирован так, чтобы контакты надежно удерживались вместе под действием положительной силы, когда переключатель замкнут. Он должен быть спроектирован таким образом, чтобы, независимо от того, как оператор манипулирует приводом, контакты всегда замыкаются или размыкаются быстро.
Варианты дизайна
Нажать кнопку
Переключать
Механизм переключения обеспечивает «мгновенное действие» за счет использования геометрии «над центром». Дизайн был запатентован в 1916 году Уильямом Дж. Ньютоном и Моррисом Голдбергом. Привод переключателя управляет контактами не напрямую, а через промежуточное расположение пружин и рычагов. Вращение привода не вызывает движения контактов, которые фактически продолжают удерживаться в открытом состоянии под действием пружины. При повороте привода пружина постепенно растягивается. Когда механизм проходит через центральную точку, энергия пружины высвобождается, и пружина, а не привод, быстро и принудительно переводит контакты в закрытое положение с слышимым «щелкающим» звуком. Этот механизм безопасен, надежен и долговечен, но издает громкий щелчок или щелчок.
С 1984 года в Соединенных Штатах механизм тумблера был почти полностью вытеснен механизмами «бесшумного переключения». Механизмы «бесшумного переключения» по-прежнему обладают формой мгновенного действия, но она очень слабая по сравнению с предшественницей. Поэтому они оснащены более крупными высококачественными контактами, которые способны переключать бытовые нагрузки без повреждений, несмотря на менее позитивное действие.
Переключатель с подсветкой
Рокер
Альтернативой тумблерному переключателю является тумблер. Большие переключатели такой конструкции широко известны в США как «стиль декоратора». Переключатели этой конструкции располагаются почти заподлицо с настенной панелью и активируются «качанием» плоского широкого рычага, а не толканием короткого выступающего привода вверх или вниз.
В Европе, Гонконге, Малайзии, Сингапуре и Индии этот тип почти универсален, а тумблеры будут считаться устаревшими.
Австралийские кулисные переключатели
В Австралии и Новой Зеландии почти повсеместно используется небольшой кулисный переключатель в виде механизма переключения диаметром 16 мм (0,63 дюйма), который монтируется сзади на настенной пластине и крепится с помощью монтажных проушин, как показано на фотографии. налево. «Крышка» немного большего размера, поставляемая с настенной пластиной или дополнительно к ней, затем зажимается над сборкой в качестве дополнительного изолирующего барьера, закрывающего глубоко установленные крепежные винты для настенной пластины, которые «глубоко установлены» для предотвращения непреднамеренного человеческий контакт. «Крышку» можно снять без использования инструментов, например, когда требуется покраска стен.
Система модулей Keystone для электрических разъемов сверхнизкого напряжения (запатентована в 1975 году) несколько похожа по внешнему виду на эти модули, но конструкция креплений Keystone отличается, и модули Keystone могут быть удалены без инструмента. (Аналогичная система, но с более крупными переключателями, используется в Италии.)
Как показано на фотографии разборки, привод переключателя поворачивается в двух отверстиях по бокам пластикового корпуса переключателя. Штанга привода скользит в двух канавках внутри привода, прижимаясь пружиной сжатия к выемке в общей контактной планке. Общая контактная планка может свободно качаться на стержне малого диаметра, приваренном к общей клемме. Однако из-за давления, прикладываемого пружиной сжатия, общая контактная планка всегда будет прижиматься к одному из двух контактов.
Когда привод перемещается, механическая энергия сохраняется в пружине сжатия до тех пор, пока привод не пройдет свое среднее положение. В это время общая контактная планка перемещается в противоположном направлении пружиной сжатия, действующей через приводную планку, тем самым разрывая соединение с существующим контактом и устанавливая соединение с другим контактом. Обычная контактная шина сделана из меди с вставкой из более прочного контактного металла на нижней стороне. Хотя он может свободно перемещаться на необходимое расстояние в продольном направлении, его перемещение вбок ограничено конструкцией литого пластикового корпуса.
Выключатель практически такой же конструкции также используется на настенных панелях розеток в Австралии. В настоящее время крайне редко можно найти выключатели любого другого типа в домах в Австралии, хотя Австралийский стандарт электропроводки AS 3112 не запрещает использование других типов. Хотя доступно множество вариантов австралийского дизайна и накладки, некоторые дизайнеры и специалисты по ремонту могут импортировать переключатели британского и европейского дизайна, когда им нужна особая отделка. Однако, хотя стандартные австралийские пластины для настенного монтажа имеют те же размеры, что и в Северной Америке, они отличаются от размеров, используемых в Великобритании или Европе.
Выключатели (и другие механизмы) этой австралийской дизайнерской серии в настоящее время доступны в Великобритании (и других странах) вместе с настенными панелями, соответствующими монтажным стандартам соответствующих стран.
В течение короткого времени австралийские кулисные переключатели экспортировались в Соединенные Штаты в 1960-х годах. Хотя переключатели имели адекватные характеристики для использования в цепях 120 В и обладали преимуществами компактности и отличительного внешнего вида, они не смогли зарекомендовать себя на американском рынке.
Устойчивый к взлому
Класс напряжения
В североамериканских коммерческих и промышленных осветительных установках для освещения, установленного в трехфазных цепях 480Y / 277 В, используются напряжения, превышающие номинальные значения обычных переключателей на 120 В.
Ртутный переключатель
Примерно в середине 20-го века были введены «тихие» переключатели, в которых для соединения использовалась ртуть, избегая громких щелчков, производимых подпружиненными тумблерами, которые тогда были нормой. В одной из форм ртутного выключателя света используется герметичный стеклянный флакон, который наклоняется рычагом переключения, заставляя каплю жидкой металлической ртути катиться от одного конца к другому, замыкая пару контактов, замыкая цепь. Другой тип ртутного выключателя света использует металлическое колесо с изолятором, разделяющим две половины, в котором есть отверстие, которое позволяет ртути соединяться с любой стороной колеса только в одном положении.
Некоторые из этих переключателей также были оснащены неоновой лампой, подключенной поперек контактов и, следовательно, последовательно с электрической нагрузкой. Из-за этого индикатор слабо светился, когда выключатель был выключен, что помогало найти выключатель в темной комнате.
К 1970-м годам другие конструкции бесшумных переключателей, которые не требовали ртути (и, следовательно, были более простыми и дешевыми в производстве), стали широко использоваться, постепенно заменяя как обычные «щелчковые» тумблеры, так и бесшумные переключатели на основе ртути.
Цепь или шнур
Выключатель света совмещенный с розеткой иногда устанавливают в подвальных или хозяйственных помещениях домов. Переключатель приводится в действие тросом или шнуром. Также можно установить выключатель со шнуром отдельно от розетки, что особенно часто встречается в британских ванных комнатах. До 2001 года правила монтажа электропроводки Великобритании требовали, чтобы все выключатели для ванных комнат приводились в действие шнуром питания.
Диммер
Электронные переключатели
В принципе, легко сконструировать бесшумные переключатели, в которых механические контакты не управляют напрямую током, а просто сигнализируют твердотельному устройству, например тиристору, о замыкании цепи. Было создано и продано множество вариаций на эту тему. Устройствами с « сенсорной панелью » можно управлять, прикоснувшись к переключателю или просто взмахнув рукой. Сенсорные переключатели не имеют движущихся частей и переключают световую цепь электронным способом. По состоянию на 1986 год они остаются специальными предметами. Электронные переключатели обеспечивают гибкость с точки зрения различных интерфейсов для их операций, таких как сенсорные панели, элементы управления soft-touch, управление на основе датчиков давления или освещенности, интерактивные сенсорные экраны (которые широко используются в самолетах для управления освещением) и другие.
Также возможно проводное дистанционное управление выключателями освещения с использованием, например, сигнализации X10 по проводам питания.
Многостороннее переключение
Два или более выключателя света могут быть соединены между собой, чтобы обеспечить управление освещением, например, с двух концов длинного коридора или площадок на верхней и нижней площадках лестничного марша. Многопозиционное переключение осуществляется с помощью специальных переключателей, имеющих дополнительные контакты.
Материалы
Клавишные переключатели
Общие характеристики клавишных переключателей
Клавишные переключатели — это переключатели с актуатором в форме клавиши, которые можно встретить во многих областях — от грузовых и внедорожных автомобилей, автобусов, катеров и яхт до бытовой и компьютерной техники. При этом данные переключатели могут устанавливаться как раздельно, так и формировать панель управления, в зависимости от конструкторского решения.
В настоящее время существует большое разнообразие таких переключателей в зависимости от назначения, условий эксплуатации, исполнения клавиши (материал, форма, цвет, наличие или отсутствие подсветки), габаритных размеров и других характеристик. Клавишные переключатели могут выпускаться для различных условий эксплуатации — от применения в закрытых помещениях (с классом защиты IP40) до герметичных исполнений для эксплуатации в условиях повышенной влаги, пыли, воздействия брызг и даже струй воды (с классом защиты от IP65 до IP69K).
Кулисные, клавишные, рокерные переключатели — термины-синонимы
В современной технике используются несколько вариантов названия данных переключателей — клавишные, кулисные, рокерные. Все эти названия обозначают один и тот же тип переключателей и обусловлены как принципом действия, так и обозначением данных переключателей в других языках.
Данные переключатели имеют кулисный механизм управления с качающейся клавишей управления. Данные механизм обеспечивает преобразование вращательного или качательного движения в возвратно-поступательное и наоборот. Слово кулиса происходит от французского «coulisse», что означает звено / деталь. Это звено вращается вокруг неподвижной оси и образует поступательную пару с другим подвижным звеном (ползуном). Отсюда и произошло название «кулисный переключатель».
Переключение осуществляется путем качания элемента управления, в основном имеющего форму клавиши. Отсюда и название — «клавишный переключатель».
Что касается термина «рокерный переключатель», то он произошёл от английского слова «rocker», которое обозначает «кулиса».
Клавишные переключатели с фиксацией и без фиксации
Переключатели данного типа могут выпускаться в двух вариантах — с фиксацией или без фиксации положения актуатора. Клавишные переключатели с фиксацией имеют механизм действия с принудительным возвратом клавиши, т.е. положение клавиши фиксируется и её необходимо вручную вернуть в исходное положение. Переключатели без фиксации имеют механизм с самовозвратом клавиши, т.е. при нажатии на клавишу она сразу же возвращается в исходное положение без каких-либо дополнительных действий оператора.
Клавишные переключатели с подсветкой и без подсветки
Также клавишные переключатели могут изготавливаться с прозрачными линзами различной формы и цвета. Сама клавиша может быть полностью изготовлена из прозрачного пластика. При этом предлагаются версии рокерных переключателей с подсветкой линзы или без подсветки.
