أنواع المفاتيح: المفاتيح الميكانيكية مقابل المفاتيح الإلكترونية - دليل شامل

ما هو المفتاح

يعد المفتاح مكونًا أساسيًا في الهندسة الكهربائية، وهو مسؤول عن قطع أو إكمال الدائرة الكهربائية. ويتمثل الغرض منه في التحكم في تدفق التيار بين نقطتين، مما يجعله مكونًا أساسيًا في الأجهزة الإلكترونية الصغيرة والكبيرة على حد سواء. من تشغيل جهاز تلفاز بسيط إلى تشغيل آلات صناعية معقدة، تعتبر المفاتيح جزءًا لا يتجزأ من أنظمة التحكم التي نستخدمها كل يوم.

مع تقدم التكنولوجيا، تزداد الحاجة إلى أنواع أكثر تعقيدًا من المفاتيح ذات القدرات الأكبر. وبغض النظر عن مدى تعقيدها، تلعب المفاتيح دورًا أساسيًا في تشغيل مجموعة كبيرة من الأجهزة الإلكترونية والتحكم فيها

مفاتيح تبديل بيزو

مفاتيح التبديل الكهرضغطية، والمعروفة أيضاً بالمفاتيح الكهرضغطية هي نوع من المفاتيح الإلكترونية التي تستخدم التأثير الكهرضغطية لاكتشاف وتوليد الإشارات الكهربائية. يشير التأثير الكهروضغطي إلى قدرة مواد معينة على توليد شحنة كهربائية استجابة للإجهاد أو الضغط الميكانيكي.

في مفتاح التبديل الانضغاطي، يتم وضع مادة كهرضغطية مثل الكوارتز أو بعض السيراميك بين لوحين معدنيين. عندما يتم تطبيق قوة ميكانيكية أو ضغط ميكانيكي على المفتاح، فإنها تشوه المادة الكهرضغطية التي تولد شحنة كهربائية. ثم يتم الكشف عن هذه الشحنة واستخدامها لتحفيز إجراء التبديل.

تقدم مفاتيح التبديل البيزو العديد من المزايا مقارنة بالمفاتيح الميكانيكية التقليدية. فهي أجهزة ذات حالة صلبة بدون أي أجزاء متحركة، مما يجعلها أكثر متانة ومقاومة للبلى والتلف. كما أنها محصنة ضد ارتداد التلامس، وهي مشكلة شائعة مع المفاتيح الميكانيكية التي يمكن أن تتسبب في توليد إشارات متعددة من ضغطة واحدة. يمكن أن تعمل مفاتيح بيزو في البيئات القاسية، حيث إنها مقاومة للغبار والرطوبة والمواد الكيميائية.

تُستخدم هذه المفاتيح بشكل شائع في تطبيقات مختلفة حيث تكون الموثوقية والعمر الافتراضي الطويل ومقاومة العوامل البيئية مهمة.

تعرف على المزيد في دليلنا الشامل هنا.

مفاتيح التبديل السعوية

المفاتيح السعوية، والمعروفة أيضاً بمفاتيح اللمس أو المفاتيح الحساسة للمس، هي أجهزة إلكترونية تكتشف اللمس أو القرب باستخدام مبادئ السعة. وهي تُستخدم عادةً كمدخلات بديلة للمفاتيح الميكانيكية في مختلف الأجهزة الإلكترونية والواجهات الحساسة للمس.

على عكس المفاتيح الميكانيكية التقليدية التي تعتمد على التلامس المادي لإكمال الدائرة أو قطعها، تعمل المفاتيح السعوية عن طريق قياس التغيرات في السعة.

تشير السعة إلى قدرة جسم أو مادة على تخزين شحنة كهربائية. وعندما يقترب جسم موصل، مثل الإصبع، من مفتاح سعوي، فإنه يغير سعة منطقة الاستشعار الخاصة بالمفتاح.

تعرف على المزيد في دليلنا الشامل هنا.

أزرار التبديل بالضغط على الزر

يعمل هذا النوع من المفاتيح عن طريق الضغط على الزر إما لكسر الدائرة أو إغلاقها حسب اتجاهها. وبصفة عامة، يمكن استخدام زر واحد لآلية تشغيل بسيطة للداخل والخارج.

وهي موجودة في العديد من الأجهزة بما في ذلك الأدوات الكهربائية وآلات البيع مثل الطوارئ الأزرار أو مفاتيح التبديل المضادة للتخريب.

مفاتيح التبديل

تتيح مفاتيح التبديل العمل من خلال مقبض أو ذراع. في الغالب يكون لها خيارات تشغيل وإيقاف تشغيل فقط. وعموماً، تكون خاصية التشغيل (دائرة مغلقة) عندما تكون الرافعة في الوضع السفلي.

ولكن لا توجد قيود ويمكن أن يكون العكس أيضاً. يمكن استخدامه لكل من الأجهزة ذات الجهد العالي والمنخفض. وهي موجودة في الغالب للأضواء والمراوح والأجهزة المنزلية الأخرى.

مفاتيح التبديل الدوارة

كما يوحي الاسم، تستخدم المفاتيح الدوارة الدوران للتحكم في تدفق التيار. وهي تستخدم في المقام الأول لتبسيط الإجراء للمستخدمين من خلال السماح لهم بتشغيل العديد من الدوائر بمفتاح واحد.

عادةً ما تحتوي السيارات على مفاتيح دوارة لمستويات تكييف الهواء، بينما تتضمن الأجهزة المنزلية مثل المخفتات ومراوح السرعة أيضاً.

مفاتيح تبديل الشرائح

وكما يتضح من الاسم، فإن المفتاح المنزلق هو نوع من المفاتيح التي تستخدم حركة انزلاقية لتحويل الدائرة من وضع الفتح إلى وضع الإغلاق والعكس.

تُستخدم هذه المفاتيح أيضًا على نطاق واسع في الإلكترونيات الاستهلاكية والأجهزة الطرفية للكمبيوتر والأجهزة المنزلية. وتستخدم أيضاً في أدوات التحكم المعقدة مثل التحكم في اتجاه المحرك أو موضع الصمام.

مفاتيح التبديل الهزاز

تُعرف أيضاً بالمفاتيح المتأرجحة، وهي آلية تتأرجح بين موضعين أو أكثر. ومع ذلك، عادة ما يكون هناك موضعان فقط يشار إليهما على المفتاح.

قد تبدو مشابهة لمفتاح التبديل بالنسبة للشخص العادي، لكن هذا المفتاح يميل ببساطة إلى الأمام والخلف من نقطة مركزية. وهي تستخدم في إمدادات الطاقة والأجهزة المنزلية وحتى الآلات الصناعية.

الترانزستورات

تتشابه الترانزستورات مع المفاتيح العادية لأنها إما تسمح بمرور التيار أو تمنعه. وغالباً ما يتم دعم الترانزستور في دائرة ذات حمل، مثل المصباح الكهربائي أو المحرك. يمكن لقاعدة الترانزستور توصيل التيار من المجمع إلى الباعث عند تطبيق جهد كهربائي، مما يؤدي إلى "تشغيل" المفتاح وتمكين التيار من التدفق عبر الحمل. "ينطفئ" الترانزستور، ويقطع التيار عن الحمل، عندما يتم التخلص من الجهد عند القاعدة أو خفضه إلى مستوى معين. فيما يلي بعض الأنواع الأساسية لمفاتيح الترانزستور:

1. ترانزستورات التقاطع ثنائي القطب (BJT) - وهي أشباه موصلات ثلاثية الأطراف تُستخدم كمفتاح عادي في معظم الأجهزة.
2. ترانزستور التأثير الميداني (FET) - وهو شبه موصل نشط ثلاثي الأطراف يستخدم في الغالب في إلكترونيات الطاقة.

الثايرستور

يمكن أن تعمل الثايرستور في وضعين فقط: التشغيل والإيقاف. وهي مصممة للاستخدام عالي الجهد، مما يجعلها مفيدة في تطبيقات التحكم في الطاقة مثل التحكم في السرعة وومضات الكاميرا. بمجرد أن تدخل إشارة إلى بوابة الثايرستور لأغراض التنشيط، تظل مفعلة حتى يحدث انعكاس للتيار أو يحدث انخفاض في الجهد. فيما يلي بعض الأنواع الأساسية لمفاتيح الثايرستور:

1. المقوم المتحكم فيه بالسيليكون (SCR) - وهو شبه موصل من أربع طبقات يستخدم في الأجهزة التي تتطلب تبديلًا عالي السرعة.
2. TRIACs - الصمام الثلاثي للتيار المتردد هو مفتاح إلكتروني ثلاثي الأطراف يمكنه التحكم في التيار في كلا الاتجاهين.

مرحلات الحالة الصلبة (SSRs)

يمكن استخدام مرددات SSR للتحكم في كل من التيار المتردد والتيار المستمر. فهي تحتوي على مستشعرات تستجيب لإشارة التحكم وتقوم بتبديل الطاقة وفقًا لذلك. وهي توفر في الغالب عملية نظيفة وعديمة الارتداد. تُستخدم SSRs على نطاق واسع في مجموعة متنوعة من التطبيقات التي تتطلب تحكمًا دقيقًا في تبديل الطاقة.