Kytkimien perusteet

Kytkimet ovat yksinkertaisia ​​laitteita, joiden avulla voimme kytkeä sähköä päälle ja pois päältä sähköjärjestelmissä.Niitä käytetään kaikkialla, kotejamme kevyistä kytkimistä monimutkaisiin piireihin nykyaikaisten laitteiden sisällä.Kytkimet ovat edenneet pitkälle mekaanisista peruskehityksistä edistyneisiin elektronisiin, jotka tekevät nykypäivän tekniikasta sujuvasti.Tässä artikkelissa tarkastellaan erilaisia ​​kytkimiä, kuten mekaanista ja elektronista, ja selitetään, mikä tekee jokaisesta tyypistä erityisen.Puhumme myös yleisistä asetuksista, kuten SPST, SPDT ja DPDT, ja korostamme asioita, jotka on otettava huomioon valitsemalla oikean kytkimen työhön.Olitpa insinööri, harrastaja tai vain utelias asioiden toiminnasta, ymmärtäminen kytkimet auttavat sinua hallitsemaan sähköpiirejä paremmin.

Luettelo

Kytkintyypit

Mekaaniset kytkimet

Mekaaniset kytkimet toimivat liikkuvien osien avulla sähköliitäntää tai katkaisemaan.Ne ovat yksinkertaisia ​​laitteita, joita monien ihmisten mielestä on helppo käyttää ja ymmärtää.Kun käännät valokytkimen kotona, käytät mekaanista kytkintä.Nämä kytkimet on rakennettu kestämään ja voivat toimia hyvin vaikeissa ympäristöissä, joissa elektroniset osat voivat epäonnistua, kuten erittäin kuumissa tai kylmissä paikoissa tai joissa on paljon tärinää.

Elektroniset kytkimet

Elektroniset kytkimet hallitsevat sähkön virtausta ilman liikkuvia osia.He käyttävät erityisiä materiaaleja, joita kutsutaan puolijohteisiin, työskennellä nopeasti ja sujuvasti.Jotkut yleiset elektroniset kytkimet ovat BJT: t (bipolaariset liitäntätransistorit), MOSFET: t (metallioksidi-puolijohde-kenttävaikutteiset transistorit) ja IGBT: t (eristetyt portin bipolaariset transistorit).Nämä kytkimet ovat erittäin hyödyllisiä laitteissa, joiden on kytkettävä päälle ja pois päältä nopeasti, kuten tietokoneet ja muut nykyaikaiset välineet.

Bipolaariset liitäntätransistorit (BJT) -signaalit sähkövirran avulla.Heillä on kolme kerrosta materiaalia, jotka hallitsevat sähköä, vahvistavat pieniä sähköisiä signaaleja tai kytketään ne päälle ja pois päältä.Tämä tekee niistä hyödyllisiä monissa elektronisissa laitteissa.

Metallioksidi-puolijohde-kenttävaikutteiset transistorit (MOSFET) Ohjaa sähköä sähköjänniteellä.He kuluttavat vähän virtaa ja kytkevät sähköä päälle ja pois päältä nopeasti.Tämä tekee niistä ihanteellisia digitaalisille laitteille, kuten tietokoneille ja analogisille laitteille, kuten radioille.He käyttävät sähkökenttää sähkön virtauksen ohjaamiseen kanavan läpi.

Eristetyt portin bipolaariset transistorit (IGBT) yhdistävät BJT: n ja MOSFET: ien ominaisuudet, mikä tekee niistä sopivia suuritehoisiin sovelluksiin, kuten sähkömoottorivetoihin ja tehonmuuntimiin.Ne käsittelevät suuria määriä sähköä ja niitä käytetään yleisesti teollisuusasetuksissa.

SPST, SPDT, DPDT ja paljon muuta

• Pylväät ja heitot

Sähkökytkimissä "Poles" ja "heitot" ovat yksinkertaisia ​​ideoita, jotka auttavat meitä ymmärtämään, kuinka kytkimet toimivat."Poles" kerro meille kuinka monta erillistä piirejä kytkin voi hallita.Esimerkiksi yhden napainen kytkin ohjaa yhtä piiriä, kun taas kaksinkertainen kytkin voi ohjata kahta piiriä samanaikaisesti.

"Heittää" näyttää kuinka monta erilaista polkua kytkin voi muodostaa yhteyden.Yhden heittokytkin kytkee vain yhteen polulle kussakin asennossa, kun taas kaksoisheiton kytkin voi muodostaa yhteyden kahteen eri polkuun, jolloin se voi ohjata sähköä kumpaankin kahteen reittiin.

Yleiset kytkimet

Yhden navan yhden heitto (SPST):

Tämä on yksinkertaisin kytkimen tyyppi.Se ohjaa yhtä piiriä ja kytkee yhteen polulle, kuten perusvalokytkin.

Yhden navan kaksoisheitto (SPDT):

Tämä kytkin hallitsee yhtä piiriä, mutta voi vaihtaa kahden eri polun välillä, mikä on hyödyllistä valinnassa kahden virtalähteen välillä.

Kaksinkertainen napainen yksi heitto (DPST):

DPST -kytkimet Ohjaa kahta piirejä yhdellä kytkimellä, jolloin voit hallita useita piirejä samanaikaisesti, mutta vain yhdellä polulla napaa kohti.

Kaksinkertainen napa kaksoisheitto (DPDT):

DPDT -kytkimet Ohjaa kahta piiriä ja voi vaihtaa kunkin piirin kahden polun välillä.Niitä käytetään usein tilanteissa, joissa sinun on käännettävä virransuunta, kuten moottorin ohjauksessa.

Yhteiset kokoonpanot

Sähkökytkimiä on eri malleissa, joista kukin on valmistettu ohjaamaan sähköpiirejä tietyillä tavoilla.Näiden mallien ymmärtäminen voi auttaa sinua valitsemaan oikean kytkimen tarpeitasi varten.Tässä selitämme kolme yleistä kytkinmallia: SPST, SPDT ja DPDT, yksinkertaisesti sanottuna, osoittaen, kuinka ne toimivat ja missä voit käyttää niitä.

SPST (yhden navan yhden heitto):

SPST -kytkin on yksinkertaisin kytkin.Siinä on yksi tulopiste (napa) ja yksi lähtöpiste (heittää).Tätä kytkintä käytetään piirin kytkemiseen päälle tai pois päältä.Kun kytkin kytketään "päälle", se sulkee piirin, jolloin sähkö voi virtata läpi.Kun kytkin on "pois päältä", se avaa piirin pysäyttäen sähkön.SPST -kytkimiä käytetään usein paikoissa, joissa tarvitset vain yksinkertaisen päälle/pois -toiminnon, kuten valokytkimet tai sähköpainikkeet elektronisiin laitteisiin.

SPDT (yksinapainen kaksoisheitto):

SPDT -kytkin on hiukan monimutkaisempi kuin SPST -kytkin.Siinä on yksi tulopiste ja kaksi lähtöpistettä.Tämän mallin avulla kytkimen on lähetettävä sähkövirta yhdelle kahdesta eri polusta.Kun käännät kytkintä, se yhdistää tuloksen toiseen kahdesta lähtöstä.Tämä tekee SPDT -kytkemistä hyödyllisiä tilanteissa, joissa sinun on vaihdettava sähkön virtaus kahden eri vaihtoehdon välillä, kuten kahden virtalähteen välillä tai moottorin suunnan muuttaminen.Esimerkiksi SPDT -kytkin voi kytkeä punaisen valon päälle yhdessä asennossa ja vihreän valon toisessa asennossa.

DPDT (kaksinkertainen kaksoisheitto):

DPDT -kytkin yhdistää kaksi SPDT -kytkintä yhdeksi.Se voi hallita kahta erillistä piiriä samanaikaisesti.Tässä kytkimessä on kaksi syöttöpistettä ja neljä lähtöpistettä.Jokainen tulo voi muodostaa yhteyden yhteen kahdesta lähtöstä, jolloin saat kaksi erillistä polkua sähkölle.Tämä ominaisuus antaa DPDT -kytkimen hallita kahta erilaista laitetta tai piirejä yhdellä kytkimellä.DPDT -kytkimiä käytetään usein tilanteissa, joissa sinun on käännettävä moottorin suunta muuttamalla sähkön virtausta.Niitä voidaan käyttää myös ääni- tai tietojärjestelmissä kahden lähteen ja kahden lähteen välillä.

Muut kokoonpanot

Kytkimissä voi olla enemmän kuin kaksi napaa ja heittoa, ja ne on usein merkitty koodeilla, jotka sisältävät numerot.Esimerkiksi 3P6T: n merkintäkytkimessä on kolme napaa ja kuusi heittoa.Tämä tarkoittaa, että kytkin voi kytkeä kolme erilaista piiriä, ja jokaisella piirillä on kuusi erilaista lähtöreittiä, joihin se voi muodostaa yhteyden.

3P6T -kytkimessä "kolme napaa" tarkoittaa kolme erillistä tuloa.Jokainen tulo voidaan kytkeä yhteen kuudesta mahdollisesta lähtöstä, kuten "kuusi heittoa" osoittaa.Tämä asennus on hyödyllinen monimutkaisissa sähköjärjestelmissä, joissa monia polkuja on ohjattava yhdellä kytkimellä.

Kytkimen toiminnan ymmärtämiseksi sinun on tiedettävä, kuinka monta erillistä piiriä se voi hallita (pylväät) ja kuinka monta erilaista lähtöreittiä kukin piiri voi muodostaa yhteyden (heittää).Kytkintä, jossa on enemmän napoja ja heittoja, voidaan käyttää monimutkaisemmissa järjestelmissä, koska se voi hallita enemmän polkuja.

Esimerkiksi 3P6T -kytkimellä voi olla kolme erilaista syöttölähdettä, ja jokainen lähde voi muodostaa yhteyden mihin tahansa kuudesta eri lähtökohdasta.Tällainen asennus on hyödyllinen laitteissa, kuten ääni- ja videolaitteissa, joissa sinun on käsiteltävä monia syöttö- ja lähtövaihtoehtoja sujuvasti.

Ominaisuudet, jotka on otettava huomioon valitessa kytkintä

Kun valitset kytkintä, ajattele seuraavia ominaisuuksia varmistaaksesi, että se toimii hyvin ja kestää pitkään:

Koko

Valitse kytkimen koko, joka sopii sen tarkoitukseen.Suuret kytkimet käsittelevät suurta tehoa paikoissa, kuten tehtaissa, kun taas pienet kytkimet mahtuvat tiukkoihin tiloihin laitteissa, kuten puhelimissa.Varmista, että koko tukee vaadittua sähkökuormaa ja sitä on helppo käyttää.Harkitse myös pölyä ja kosteutta altistumista, mikä voi vaikuttaa siihen, kuinka kauan kytkin kestää.

Oletustila

Kytkimissä voi olla erilaisia ​​lepotiloja.Useimmat kytkimet pysyvät siellä missä jätät ne, mutta hetkelliset kytkimet palaavat alkuperäiseen sijaintiinsa vapautettaessa.Normaalisti avoimet (NO) kytkimet ovat "pois päältä", kun niitä ei käytetä, ja kytke päälle painettaessa, kuten ovikello.Normaalisti suljetut (NC) kytkimet ovat "päällä", kun niitä ei käytetä ja sammuta painettaessa, kuten jääkaapin valokytkin.

Asemat

Kytkimien sijaintien lukumäärä on viittaa sen asetuksiin tai tiloihin.Lisää asentoja sallivat ylimääräiset asetukset yhdessä kytkimessä, mikä antaa sinulle suuremman hallinnan monimutkaisissa piireissä.

Asennusvaihtoehdot

Reiän kiinnitys: Tähän sisältyy komponenttijohtojen asettaminen kiertolevylle ja niiden juottaminen.Se antaa vahvaa tukea ja on hyvä fyysisen stressin osoille, mutta se vaatii enemmän tilaa.Tämän tyyppistä kiinnitystä käytetään usein paikoissa, joissa on paljon ravistamista, kuten autoissa ja lentokoneissa.

Pinta -asennustekniikka (SMT): Tähän sisältyy komponenttien sijoittaminen suoraan piirilevyn pintaan.Se on hyvä pienemmille malleille ja on yleistä jokapäiväisessä elektroniikassa, mutta se ei ole niin vahva kuin reikäinen kiinnitys.

Paneelin asennus: Tämä sisältää kytkimien kiinnittämisen laatikon tai kotelon etupaneeliin.Sitä käytetään kytkimiin, joihin on käytettävä suoraan ja joka käsittelee usein usein käyttöä.Nämä kytkimet löytyvät teollisuusohjauspaneeleista ja auton kojetauluista.

Käyttövaihtoehdot: Jotkut kytkimet on suunniteltu käytettäväksi käsineiden kanssa, ja niissä on suurempia painikkeita käytettäväksi helposti tehtaissa.Muut kytkimet tarvitsevat erikoistyökaluja niiden kytkemiseksi päälle tai pois päältä, lisäämällä turvallisuutta ja hallintaa turvallisilla alueilla.

Virta- ja jänniteluokitus

Varmista, että kytkin pystyy käsittelemään vaadittua virtaa ja jännitettä turvallisesti.Valitse kytkin, jossa on arviot, jotka vastaavat projektisi tehotasoja.AC- ja DC -luokitukset ovat erilaisia, joten varmista, että kytkin toimii piirin tyypin kanssa ylikuumenemisen tai vikaantumisen välttämiseksi.

Ympäristötekijät

Mieti, kuinka hyvin kytkin voi pitää pölyn ja veden pois, kuten sen IP -luokitus osoittaa.Kytkimien tulisi pystyä käsittelemään värähtelyjä ja iskuja, etenkin teollisuusympäristöissä.Käytä julkisilla alueilla vandaaliresistenttejä kytkimiä vahvoilla koteloilla ja malleilla, jotka estävät peukaloinnin vaurioiden välttämiseksi.

Yleiset mekaaniset kytkimet

Mekaaniset kytkimet ovat perusosat elektronisissa laitteissa, jotka antavat ihmisten hallita sähkön virtausta kytkemällä se päälle tai pois päältä.Erityyppisiä kytkimiä käytetään riippuen siitä, mitä heidän on tehtävä, olipa kyse sitten kotitalousvälineissä, teollisuuskoneissa tai tieteellisissä laitteissa.Tarkastellaan joitain yleisimpiä mekaanisten kytkimien tyyppejä, selittäen mitä ne ovat, miten ne toimivat ja mistä saatat löytää ne.

Dip -kytkimet

DIP (kaksois-linjapaketti) kytkimet ovat pieniä kytkimiä, jotka tulevat ryhmissä yhden pakkauksen sisällä.Jokainen ryhmän kytkin on kuin pieni vipu, joka voidaan kytkeä päälle tai pois päältä, aivan kuten valokytkin, ja sitä kutsutaan yhden navan yhden heittokytkimen (SPST) kytkimeksi.Näitä kytkimiä käytetään asetuksiin, joita ei tarvitse muuttaa usein ja jotka ovat ihanteellisia pienitehoisille elektroniikoille.Ne ovat erityisen hyödyllisiä asetuksissa, joissa pienet osat, kuten hyppylohkot, voivat helposti eksyä.Löydät usein DIP -kytkimiä tietokoneista ja muista laitteista, joissa ne auttavat määrittämään erilaisia ​​kokoonpanoja tai vaihtoehtoja.

Pyörivät upotuskytkimet

Pyörivät DIP -kytkimet ovat samanlaisia ​​kuin tavalliset DIP -kytkimet, mutta ne käyttävät pyörivää mekanismia valitakseen useista vaihtoehdoista kytkimen kääntämisen sijaan.Tämä kierto voidaan tehdä käsin tai pienellä työkalulla, kuten ruuvitaltta.Ne ovat erinomaisia ​​laitteille, jotka tarvitsevat useita asetuksia tai tiloja, kuten radioiden taajuuksien valitseminen tai kanavien asettaminen viestintälaitteisiin.Heidän suunnittelunsa avulla he voivat työskennellä luotettavasti jopa vaikeissa olosuhteissa.

Liukukytkimet

Liukukytkimissä on pieni vipu, jota liikutat edestakaisin avataksesi tai sulkeaksesi piirin.Tämä yksinkertainen liike tekee niistä helpon käyttää ja ymmärtää.Niitä käytetään yleisesti laitteissa, joiden on käsiteltävä enemmän virtaa kuin DIP -kytkimet, kuten äänilaitteissa, sähkönauhoissa ja erilaisissa elektroniikassa.Koska liukukytkimet voivat hallita korkeampia jännitteitä ja virtauksia, liukukytkimet ovat erittäin monipuolisia ja niitä käytetään usein monissa päivittäisissä laitteissa.

Kosketuskytkimet

Taktiilikytkimet ovat pieniä painikkeita, jotka tarjoavat huomattavan napsautuksen painettaessa, tarjoamalla käyttäjälle palautetta, että kytkin on aktivoitu.Nämä kytkimet on suunniteltu kestäviksi ja ne on tarkoitettu laitteille, jotka vaativat usein käyttöä.Löydät kosketuskytkimet esimerkiksi näppäimistöissä, laskimissa ja ohjauspaneeleissa.Ne ovat tyypillisesti hetkellisiä kytkimiä, mikä tarkoittaa, että ne pysyvät vain niin kauan kuin painat niitä, mikä tekee niistä täydellisen sovelluksiin, joissa tarvitaan nopeita, toistuvia toimia.

Keinu kytkimet

Keinu kytkimet toimivat rokkaamalla edestakaisin kahden asennon välillä, joita käytetään tyypillisesti laitteiden kytkemiseen päälle tai pois päältä.Ne on usein asennettu paneeliin, ja ne saattavat olla rakennettuja, jotta ne olisi helppo nähdä ja käyttää, jopa pimeässä.Kannerkytkimiä käytetään usein laitteissa, autoissa ja teollisuuskoneissa, koska ne voivat käsitellä paljon virtaa ja niitä on helppo käyttää, mikä vähentää virheiden mahdollisuutta.

Painapainikekytkimet

Painikekytkimet ovat kytkimet, joita painat, jotta voit avata tai sulkea piirin.Ne voivat olla joko väliaikaisia ​​(hetkellisiä), mikä tarkoittaa, että he toimivat vain painettaessa tai he voivat pysyä paikoillaan (lukitsemalla), kunnes ne painetaan uudelleen.Näitä painikkeita on monissa muodoissa ja kokoissa, ja ne voivat myös saada LED -valoja osoittaakseen, ovatko ne päällä vai pois.Painikekytkimet ovat hyvin yleisiä ja niitä löytyy ohjauspaneeleista, kaukosäätimistä ja monista muista laitteista, jotka tarjoavat ihmisille helpon ja suoraviivaisen tavan olla vuorovaikutuksessa koneiden kanssa.

Vaihda kytkimet

Vaihtokytkimissä on vipu, joka voidaan helposti kääntää kytkeäksesi jotain päälle tai pois päältä, mikä tekee niistä hyviä tilanteita, joissa tarvitaan tarkkaa hallintaa.Ne tunnetaan tukeviksi ja luotettaviksi, jota käytetään usein haastavissa ympäristöissä, kuten tehtaissa ja laboratorioissa.Vaihtokytkimet kykenevät käsittelemään raskaita sähkökuormia, mikä tekee niistä ihanteellisia raskaisiin sovelluksiin.Heidän selkeät päällä/pois -asennot tarjoavat yksinkertaisen tavan tietää, onko laite aktivoitu vai ei.

Kytkinvaihtoehtojen vertailu

Tässä on yhteenveto, jossa verrataan erityyppisiä kytkimiä useiden pääominaisuuksien perusteella:

Tyyppi	Navat/heitot	Maksaa	Pitkäikäisyys	Virta/jänniteluokitukset	Asennusvaihtoehdot
Upottaa	Useita	Matala	Matala	Matala	Pakkaus
Pyörivä	Useita	Matala	Matala	Matala	Pakkaus
Liukua	Yksittäinen	Keskipitkä	Keskipitkä	Keskipitkä	Piirilevy/paneeli
Tunto	Yksittäinen	Matala	Korkea	Matala	Pakkaus
Rokkari	Yksittäinen	Keskipitkä	Keskipitkä	Keskipitkä	Piirilevy/paneeli
Työnnä Painike	Yksittäinen	Korkea	Keskipitkä	Keskipitkä	Piirilevy/paneeli
Vaihtaa	Yksittäinen	Korkea	Keskipitkä	Keskipitkä	Paneeli

Johtopäätös

Kytkentät kytkimet auttavat meitä hallitsemaan sähköpiirit ja niitä on erityyppisiä eri tehtävissä.Mekaaniset kytkimet, kuten DIP ja vaihtoPylväiden, heittojen, asennusten ja ominaisuuksien, kuten asennusvaihtoehdon ja nykyisten luokitusten, tunteminen auttaa sinua valitsemaan oikean kytkimen tarpeitasi varten.Ajattelemalla missä ja miten kytkimiä käytetään, varmistaa, että ne toimivat hyvin, joko tehtaissa tai kodin laitteissa.Oppimalla kytkimistä voit suunnitella ja korjata sähköjärjestelmät tehokkaasti.Teknologian kasvaessa nämä pienet mutta voimakkaat laitteet ovat edelleen iso osa jokapäiväistä elämäämme.

Usein kysyttyjä kysymyksiä [UKK]

1. Mikä on kytkimen perusperiaate?

Kytkin hallitsee sähkön virtausta piirissä avaamalla tai sulkemalla sen.Kun kytkin on suljettu, sähkö voi virtata läpi ja teholaitteet.Kun kytkin on auki, sähkö pysäytetään ja laite sammuu.

2. Mitkä ovat sähkökytkinten perusteet?

Sähkökytkimet hallitsevat sähkön virtausta kytkemällä tai irrottamalla sen kulkeva polku.Heillä on ainakin kaksi metalliosaa, joita kutsutaan kontakteiksi, jotka joko koskettavat sähkön virtausta tai erottua pysäyttääksesi sen.Kytkimet voivat olla mekaanisia, kuten kevyt kytkin tai elektroninen, kuten tietokoneissa.

3. Mikä on kytkimien perustoiminto?

Kytkimien perustoiminto on kytkeä sähkölaitteet päälle tai pois päältä.He tekevät tämän sallimalla sähkön virtata laitteeseen, kun se on päällä ja pysäyttämällä sen sammutettuna.Tämän avulla voit hallita laitteita helposti.

4. Mitkä ovat kytkimen 3 peruskomponenttia?

Kytkimellä on kolme pääosaa: toimilaite, joka on osa, jonka painat tai käännä kytkimen käyttämiseksi;kontaktit, jotka ovat metalliosia, jotka koskettavat tai erottuvat sähkön käynnistämiseksi tai lopettamiseksi;ja liittimet, joissa johdot kytkevät kytkimeen.

5. Mikä on kytkimen perustoiminta?

Kytkin toimii siirtämällä toimilaitetta, joka yhdistää tai irrottaa kontaktit sisällä.Kun koskettimet koskettavat, piiri on valmis ja sähkö virtaa laitteeseen kytkemällä sen päälle.Kun koskettimet ovat erillään, piiri on rikki ja sähkö pysähtyy, sammuttaen laitteen.