مبانی سوئیچ: انواع، تماس و متریال ها

سوئیچ ها بخش های اساسی هر سیستم الکتریکی و الکترونیکی هستند که در دو حالت ON (بسته) یا OFF (باز) کار می کنند. آنها قدرت، سیگنال ها و ایمنی را کنترل می کنند، از دکمه های فشاری کوچک گرفته تا قطع کننده های صنعتی بزرگ. این مقاله با انواع مختلف، مخاطبین و رتبه بندی ها، اطلاعات واضح و دقیقی در مورد دسته ها، عملکرد، مواد و نصب مناسب آنها ارائه می دهد. ج1. بررسی اجمالی سوئیچ ج2. دسته بندی های اصلی سوئیچ ها ج3. انواع تماس سوئیچ: NO در مقابل NC ج4. تنظیمات سوئیچ ج5. سوئیچ مواد تماس و انواع مهر و موم شده ج6. رتبه بندی سوئیچ و عملکرد الکتریکی ج7. تماس با گزاف گویی در سوئیچ ها ج8. نکات نصب سوئیچ ج9. نتیجه C 1. بررسی اجمالی سوئیچ سوئیچ یکی از اساسی ترین اجزای الکترونیکی و سیستم های الکتریکی است. این دستگاه به عنوان یک دستگاه باینری کار می کند، به این معنی که تنها دو حالت اصلی دارد: بسته (روشن): مدار کامل است و اجازه می دهد جریان یابد. باز (خاموش): مدار قطع می شود و جریان جریان را متوقف می کند. این عمل اساسی سوئیچ ها را برای کنترل قدرت، سیگنال ها و ایمنی در الکترونیک ولتاژ پایین و سیستم های توزیع برق بالا ضروری می کند. چه یک دکمه فشاری کوچک روی برد مدار باشد و چه یک قطع کننده بزرگ در یک پانل صنعتی، اصل یکسان است. 2. دسته بندی های اصلی سوئیچ ها • سوئیچ های دستی - مستقیما توسط یک شخص کار می کنند. مانند سوئیچ های نور، سوئیچ های ضامن، دکمه های فشاری. • سوئیچ های خودکار - توسط شرایط خارجی مانند حرکت، فشار یا دما فعال می شوند. مانند سوئیچ های شناور، سوئیچ های محدود و ترموستات. • سوئیچ های الکترونیکی (حالت جامد) - از نیمه هادی ها برای کنترل جریان بدون قطعات متحرک استفاده کنید. مانند ماسفت ها، رله ها و اپتوکوپلرها. 2.1 انواع سوئیچ دستی • سوئیچ های ضامن سوئیچ های ضامن دستگاه هایی هستند که با اهرمی کار می کنند و می توانند نگهداری شوند، تا زمانی که تغییر نکنند، یا لحظه ای در موقعیت روشن یا خاموش بمانند، جایی که اهرم پس از رها شدن به عقب برمی گردد. آنها در سیستم های روشنایی، داشبوردهای خودرو و کنترل پنل های ماشین آلات استفاده می شوند. بزرگترین مزیت آنها در دوام و بازخورد روشن/خاموش واضحی است که ارائه می دهند و آنها را به یکی از شناخته شده ترین و قابل اعتمادترین انواع سوئیچ ها تبدیل می کند. • سوئیچ های دکمه ای سوئیچ های دکمه ای با فشار دادن فعال می شوند و در هر دو نسخه لحظه ای و نگهداری شده در دسترس هستند. زنگ در نمونه ساده ای از دکمه فشاری لحظه ای است، در حالی که برخی از دستگاه های الکترونیکی از دکمه های فشاری نگهداری شده استفاده می کنند که در آن یک فشار دستگاه را روشن می کند و دیگری آن را خاموش می کند. در کاربردهای ایمنی، دکمه های فشاری سر قارچ به عنوان سوئیچ های توقف اضطراری عمل می کنند. اندازه جمع و جور، عملکرد بصری و مناسب بودن آنها برای استفاده مکرر، آنها را در آسانسورها، الکترونیک و ایستگاه های کنترل رایج کرده است. • سوئیچ های انتخابگر سوئیچ های انتخابگر یا چرخشی یا اهرمی هستند و دارای چندین موقعیت ثابت هستند که به کاربر امکان می دهد بین حالت ها یا عملیات مختلف انتخاب کند. آنها اغلب در کنترل پنل های صنعتی، سیستم های تهویه مطبوع و ماشین هایی که نیاز به تنظیمات عملیاتی متعدد دارند دیده می شوند. مزیت اصلی سوئیچ های انتخابگر توانایی آنها در ارائه گزینه های متعدد در یک واحد کنترل، در حالی که بازخورد بصری و لمسی واضحی برای هر موقعیت ارائه می دهد. • سوئیچ های جوی استیک سوئیچ های جوی استیک دستگاه های کنترل چند محوره ای هستند که در آن حرکت در جهات مختلف کنتاکت های جداگانه را فعال می کند. آنها در کاربردهایی مانند جرثقیل، رباتیک و ماشین آلات صنعتی مورد نیاز هستند که در آن کنترل دقیق چند جهته مورد نیاز است. جوی استیک ها همچنین در بازی استفاده می شوند و کنترل بصری را برای حرکات پیچیده ارائه می دهند. مزیت اصلی آنها توانایی کنترل چندین عملکرد از یک سوئیچ است که آنها را هم کارآمد و هم همه کاره می کند. 2.2 انواع سوئیچ های حرکتی • سوئیچ های محدود سوئیچ های محدود دستگاه های مکانیکی هستند که در اثر تماس مستقیم با یک قطعه ماشین متحرک مانند نوار نقاله که به نقطه پایانی خود می رسد، فعال می شوند. آنها ناهموار، قابل اعتماد هستند و به طور گسترده در ماشین های CNC، آسانسورها و سیستم های ایمنی استفاده می شوند. • سوئیچ های مجاورت سوئیچ های مجاورت اشیاء را بدون تماس حس می کنند. انواع القایی فلزات را تشخیص می دهند، انواع خازنی پلاستیک یا مایعات را تشخیص می دهند و سنسورهای نوری از پرتوهای نور استفاده می کنند. اینها در رباتیک و خطوط خودکار اساسی هستند، حسگر غیر تماسی سرعت و دوام را افزایش می دهد. 2.3 انواع سوئیچ فرآیند • سوئیچ های سرعت سوئیچ های سرعت چرخش یا حرکت ماشین آلات را کنترل می کنند. سوئیچ های گریز از مرکز یا مبتنی بر سرعت سنج می توانند سرعت بیش از حد را تشخیص دهند و خاموش شدن را برای محافظت از موتورها، توربین ها یا نوار نقاله ها در برابر آسیب تحریک کنند. • سوئیچ های فشار سوئیچ های فشار از دیافراگم، پیستون یا دم برای تشخیص تغییرات فشار هوا، مایع یا گاز استفاده می کنند. یک مثال رایج کمپرسور هوا است که با رسیدن به حداکثر فشار خاموش می شود. آنها همچنین در سیستم های هیدرولیک و پنوماتیک حیاتی هستند. • سوئیچ های دما سوئیچ های دما به نوارهای دو فلزی، مکانیسم های لامپ و مویرگی یا سنسورهای الکترونیکی برای باز یا بسته کردن مدارها در دماهای خاص متکی هستند. ترموستات های تهویه مطبوع آشناترین نمونه هستند، اما در بخاری های صنعتی و سیستم های برودتی نیز استفاده می شوند. • سوئیچ های سطح سوئیچ های سطح وجود یا عدم وجود مایعات یا جامدات در مخازن و سیلوها را تشخیص می دهند. فناوری ها شامل شناورها، پروب های رسانا، پاروها و حتی سنسورهای هسته ای برای شرایط شدید است. آنها در تصفیه آب، فرآوری شیمیایی و ذخیره سازی مواد فله هستند. • سوئیچ های جریان فلوسوئیچ ها حرکت مایعات یا گازها را در خطوط لوله اندازه گیری می کنند. سوئیچ های پارویی یا پره ای به وقفه جریان پاسخ می دهند، در حالی که سنسورهای فشار دیفرانسیل تغییرات را در یک محدودیت کنترل می کنند. این سوئیچ ها به محافظت از پمپ ها، دیگهای بخار و خطوط لوله فرآیند در برابر آسیب کمک می کنند. 3. انواع تماس سوئیچ: NO در مقابل NC 3.1 به طور معمول باز (NO) یک کنتاکت Normal Open در حالت غیرفعال خود باز می ماند، به این معنی که تا زمانی که سوئیچ فعال نشود، هیچ جریانی جریان نمی یابد. هنگامی که فعال می شوند، مخاطبین بسته می شوند و اجازه عبور جریان را می دهند. یک مثال ساده دکمه زنگ در است که در آن فشار دادن دکمه مدار را کامل می کند و زنگ را فعال می کند. هیچ مخاطبی در دکمه های شروع، کنترل های لحظه ای و دستگاه های سیگنالینگ استفاده نمی شود. 3.2 معمولا بسته (NC) یک تماس معمولا بسته برعکس است. در حالت غیر فعال خود بسته می ماند و اجازه می دهد جریان در شرایط عادی جریان یابد. هنگامی که فعال می شود، کنتاکت ها باز می شوند و مدار را قطع می کنند. یک مثال رایج سوئیچ قفل ایمنی روی درب دستگاه است. هنگامی که درب باز می شود، کنتاکت NC مدار را می شکند تا دستگاه را برای ایمنی اپراتور خاموش کند. کنتاکت های NC اغلب در توقف های اضطراری، آلارم ها و سیستم های ایمن استفاده می شوند. 4. تنظیمات تغییر | اصطلاح | معنی | مثال ها و کاربردها | | ----------------- | ------------------------------------------------------ | --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- | | قطب | یک مسیر مدار مستقل که یک سوئیچ می تواند آن را کنترل کند. | SP (تک قطبی): یک مدار را کنترل می کند. DP (دو قطب): دو مدار را به طور همزمان کنترل می کند. | | پرتاب | تعداد مسیرهای خروجی موجود در هر قطب. | ST (تک پرتاب): فقط یک خروجی را وصل یا قطع می کند. DT (دو پرتاب): امکان جابجایی بین دو خروجی را فراهم می کند. | | SPST | تک قطبی، تک پرتاب. | کنترل ON/OFF ساده، مانند سوئیچ های چراغ دیواری. | | SPDT | تک قطبی، دو پرتاب. | به عنوان یک سوئیچ تغییر استفاده می شود و مدار را بین دو مسیر هدایت می کند. | | DPDT | دو قطبی، دو پرتاب. | معمولا برای معکوس کردن قطبیت در موتورهای DC استفاده می شود. | | قبل از شکستن | قبل از شکستن اتصال قدیمی یک اتصال جدید ایجاد می شود. | در سوئیچ های انتخابگر چرخشی یافت می شود و از اتصال مداوم اطمینان حاصل می کند. | | شکستن قبل از ساخت | اتصال قدیمی قبل از ایجاد اتصال جدید قطع می شود. | در طرح های ایمن تر برای جلوگیری از اتصال کوتاه یا همپوشانی استفاده می شود. | 5. سوئیچ مواد تماس و انواع مهر و موم شده 5.1 مخاطبین نقره و کادمیوم قوی در برابر اکسیداسیون و بهترین برای مدارهای برق. رایج در رله ها، قطع کننده ها و سوئیچ های سنگین. 5.2 مخاطبین طلا در برابر خوردگی مقاومت کنید و از سیگنال های تمیز در جریان های کم اطمینان حاصل کنید. در الکترونیک و مخابرات استفاده می شود، اما برای قدرت بالا نامناسب است. 5.3 سوئیچ های شیب جیوه طراحی مهر و موم شده با استفاده از جیوه مایع برای بستن مخاطبین در هنگام کج شدن. قابل اعتماد و کم نگهداری، اما حساس به جهت و محدود. 5.4 سوئیچ های نی کنتاکت های آهنربا مهر و موم شده در شیشه. بادوام در تنظیمات مستعد لرزش، اغلب در آلارم ها، سنسورها و رله ها استفاده می شود. 6. رتبه بندی سوئیچ و عملکرد الکتریکی 6.1 رتبه بندی AC در مقابل DC سوئیچ های AC می توانند جریان های بالاتری را تحمل کنند زیرا عبور صفر به طور طبیعی قوس ها را خاموش می کند. کمان های DC بیشتر دوام می آورند، بنابراین سوئیچ های دارای رتبه DC به کنتاکت های قوی تر و بزرگتر نیاز دارند. 6.2 بارهای القایی و قوس موتورها، رله ها و شیر برقی ها سنبله های ولتاژ ایجاد می کنند که باعث قوس تماس می شود. اسنابرهای RC (مقاومت + خازن) در کنتاکت ها سایش را کاهش می دهند و عمر سوئیچ را افزایش می دهند. 6.3 جریان خیس شدن سوئیچ ها برای تمیز کردن مخاطبین از طریق میکرو قوس به حداقل جریان نیاز دارند. برای سیگنال های بسیار کم، از کنتاکت های با روکش طلا برای جلوگیری از اکسیداسیون و ایجاد مقاومت استفاده می شود. 7. گزاف گویی تماس در سوئیچ ها | جنبه | توضیحات | | ------------------ | ----------------------------------------------------------------------------- | | چیست | باز و بسته شدن سریع کنتاکت ها برای چند میلی ثانیه قبل از ته نشینی. | | موارد بی ضرر | مدارهایی با پاسخ آهسته، جایی که پالس های اضافی اهمیتی ندارند. | | موارد مشکل ساز | مدارهای دیجیتال یا منطقی پرش ها را به عنوان ورودی های متعدد اشتباه تفسیر می کنند. | | راه حل های سخت افزاری | میرایی مکانیکی، فیلترهای پایین گذر RC، مدارهای ماشه اشمیت. | | راه حل های نرم افزاری | نرم افزار در میکروکنترلرها و سیستم های تعبیه شده. | 8. نکات نصب سوئیچ • ولتاژ سوئیچ و رتبه بندی جریان را دقیقا با مدار مطابقت دهید تا از گرمای بیش از حد یا خرابی زودرس جلوگیری کنید. • از کنتاکت های مهر و موم شده یا محافظت شده در محیط های مرطوب، گرد و غبار یا خورنده برای حفظ قابلیت اطمینان طولانی مدت استفاده کنید. • از اسنابرهای RC در بارهای القایی مانند موتورها، رله ها یا شیر برقی ها برای سرکوب قوس و افزایش عمر تماس استفاده کنید. • برای جلوگیری از اکسیداسیون و اطمینان از سوئیچینگ تمیز، مخاطبین با روکش طلا را برای سیگنال های جریان یا سطح منطقی بسیار کم انتخاب کنید. • فیلتر سخت افزاری یا نرم افزار را در مدارهای دیجیتال اضافه کنید تا محرک های کاذب ناشی از پرش تماس را از بین ببرید. 9. نتیجه گیری سوئیچ ها ممکن است ساده به نظر برسند، اما طراحی و عملکرد آنها اساسی است. نوع تماس، پیکربندی، مواد و رتبه بندی همگی بر ایمنی و قابلیت اطمینان تأثیر می گذارند. دانستن نحوه جلوگیری از قوس، کنترل بارهای القایی و کاهش گزاف گویی، عمر طولانی تر و عملکرد پایدار را تضمین می کند. با درک صحیح، سوئیچ ها اجزای اساسی باقی می مانند که سیستم های الکتریکی و الکترونیکی را به خوبی کار می کنند. 10. پرسش و پاسخهای متداول 10.1 س 1. محیط چگونه بر سوئیچ ها تأثیر می گذارد؟ شرایط سخت قابلیت اطمینان را کاهش می دهد، بنابراین از انواع مهر و موم شده یا محافظت شده استفاده می شود. 10.2 س 2. تفاوت بین سوئیچ چفت و سوئیچ لحظه ای چیست؟ چفت کردن در موقعیت خود باقی می ماند و لحظه ای فقط در هنگام فشار کار می کند. 10.3 س 3. چرا از سوئیچ های حالت جامد استفاده می شود؟ آنها سریعتر سوئیچ می کنند، عمر بیشتری دارند و از پرش تماس جلوگیری می کنند. 10.4 س 4. چه استانداردهای ایمنی برای سوئیچ ها اعمال می شود؟ آنها از IEC، UL، CSA و گاهی اوقات ATEX یا IECEx پیروی می کنند. 10.5 س 5. آیا سوئیچ ها می توانند مدارهای برق و سیگنال را مدیریت کنند؟ بله، اما مدارهای سیگنال به کنتاکت های کم جریان مانند آنهایی که دارای روکش طلا هستند، نیاز دارند.