NL
Inleiding
Van het verlichten van lampen met lichtschakelaars tot het typen van onze gedachten met toetsenbordschakelaars, het is onwerkelijk hoeveel soorten schakelaars we in ons dagelijks leven gebruiken. Maar niet alle schakelaars zijn hetzelfde en als we de wetenschap erachter begrijpen, kunnen we onze geest echt openstellen voor de technologie van vandaag.
Dus of je nu gewoon een nieuwsgierige internetsurfer bent of een ontluikende ingenieur, we hebben vandaag een interessant artikel voor je. We nemen je mee door een uitgebreide gids over de verschillende soorten schakelaars: mechanische en elektrische. We leggen uit hoe elk type werkt, wat hun toepassingen zijn en wat hun voor- en nadelen zijn.
Dus, zonder verder oponthoud, laten we er meteen in duiken!
Wat is een schakelaar
Een schakelaar is een fundamenteel onderdeel in de elektrotechniek, verantwoordelijk voor het verbreken of voltooien van een elektrisch circuit. Het doel is om de stroomtoevoer tussen twee punten te regelen, waardoor het een cruciaal onderdeel is in zowel kleine als grote elektronische apparaten. Van het inschakelen van een eenvoudig televisietoestel tot het bedienen van complexe industriële machines, schakelaars zijn een integraal onderdeel van de besturingssystemen die we elke dag gebruiken.
Naarmate de technologie voortschrijdt, neemt ook de behoefte aan geavanceerdere soorten schakelaars met meer mogelijkheden toe. Ongeacht hun complexiteit spelen schakelaars een essentiële rol bij het voeden en besturen van een groot aantal elektronische apparaten.
Verschillende soorten schakelaars hebben verschillende functies en mogelijkheden, afhankelijk van het beoogde gebruik, maar er zijn bepaalde gemeenschappelijke kenmerken waaruit een schakelaar bestaat.
- Pool en worp - Elk type schakelaar heeft een pool en een worp. De pool geeft het aantal schakelaars aan, terwijl de worp de contactpunten aangeeft.
- Stroombesturing - Een schakelaar moet de stroom tussen twee locaties in een circuit kunnen regelen door stroom door te laten als de schakelaar gesloten is en te blokkeren als de schakelaar open is.
- Actie - De actie van de schakelaar kan tijdelijk of vergrendeld zijn. Momentschakelaars voltooien het circuit slechts voor een korte periode of totdat de schakelaar wordt ingedrukt. Vergrendelde actie voltooit het circuit totdat een andere actie wordt geforceerd.
Het gebruik van schakelaars is zo wijdverbreid in ons leven dat het functioneren zonder schakelaars tot verschillende problemen kan leiden. Het bedienen van een circuit via een schakelaar is om verschillende redenen cruciaal.
- Het bijhouden van de huidige stroom van een circuit is belangrijk om het aan of uit te zetten, afhankelijk van de behoefte van de gebruiker.
- Schakelaars verbeteren de functionaliteit van zelfs de eenvoudigste apparaten. Met behulp van een schakelaar kunnen gebruikers bijvoorbeeld kiezen tussen verschillende modi.
- Als er geen schakelaar beschikbaar is, blijft het circuit gesloten, wat leidt tot elektrische overbelasting.
Soorten schakelaars
Schakelaars worden meestal ingedeeld op basis van hun werkingsprincipe. De twee meest voorkomende soorten schakelaars zijn mechanische en elektrische schakelaars.
Mechanische schakelaars verplaatsen een metaal om een circuit te verbreken of te sluiten. Ze worden ook wel fysieke schakelaars genoemd, omdat het contact moet worden ingedrukt of aangeraakt.
Elektronische schakelaars zijn een soort schakelaars die gebruikmaken van halfgeleideractie. Ze vereisen dus geen fysieke actie om de stroom te regelen.
Mechanische schakelaars
Hier volgt een complete gids over mechanische schakelaars; wat ze zijn, hoe ze werken, hun typen en hun toepassingen.
Wat is een mechanische schakelaar
Een mechanische schakelaar is elk type schakelaar waarbij iemand moet drukken, omdraaien of draaien om het contact te openen of te sluiten. Deze handeling kan worden uitgevoerd met een knevel, hendel of knop die een tactiele reactie mogelijk maakt.
Mechanische schakelaars kunnen worden gecategoriseerd op basis van verschillende kenmerken, zoals polen en slag, bediening, aantal contacten, enz.
Gebruikelijke typen mechanische schakelaars
Hier volgt een gedetailleerd overzicht van de vijf meest voorkomende typen mechanische schakelaars:
Piëzoschakelaars
Piëzoschakelaars, ook wel piëzo-elektrische schakelaars genoemd, zijn een soort elektronische schakelaars die gebruikmaken van het piëzo-elektrisch effect om elektrische signalen te detecteren en te genereren. Het piëzo-elektrisch effect verwijst naar het vermogen van bepaalde materialen om een elektrische lading te genereren als reactie op mechanische spanning of druk.
In een piëzoschakelaar wordt een piëzo-elektrisch materiaal, zoals kwarts of bepaalde keramische materialen, tussen twee metalen platen geklemd. Wanneer een mechanische kracht of druk op de schakelaar wordt uitgeoefend, vervormt het piëzo-elektrisch materiaal waardoor een elektrische lading wordt opgewekt. Deze lading wordt vervolgens gedetecteerd en gebruikt om de schakelactie in gang te zetten.
Piëzoschakelaars bieden verschillende voordelen ten opzichte van traditionele mechanische schakelaars. Het zijn solid-state apparaten zonder bewegende delen, waardoor ze duurzamer zijn en beter bestand tegen slijtage. Ze zijn ook immuun voor contactbounce, een veel voorkomend probleem bij mechanische schakelaars waardoor meerdere signalen kunnen worden gegenereerd uit één druk op de knop. Piëzoschakelaars kunnen in ruwe omgevingen werken, omdat ze bestand zijn tegen stof, vocht en chemicaliën.
Deze schakelaars worden vaak gebruikt in verschillende toepassingen waar betrouwbaarheid, lange levensduur en weerstand tegen omgevingsfactoren belangrijk zijn.
Lees meer in onze uitgebreide gids hier.
Capacitieve schakelaars
Capacitieve schakelaars, ook wel aanraakschakelaars of aanraakgevoelige schakelaars genoemd, zijn elektronische apparaten die aanraking of nabijheid detecteren door gebruik te maken van het capacitieve principe. Ze worden vaak gebruikt als alternatieve input voor mechanische schakelaars in verschillende elektronische apparaten en aanraakgevoelige interfaces.
In tegenstelling tot traditionele mechanische schakelaars die vertrouwen op fysiek contact om een circuit te voltooien of te verbreken, werken capacitieve schakelaars door veranderingen in capaciteit te meten.
Capaciteit verwijst naar het vermogen van een voorwerp of materiaal om elektrische lading op te slaan. Wanneer een geleidend voorwerp, zoals een vinger, in de buurt komt van een capacitieve schakelaar, verandert de capaciteit van het detectiegebied van de schakelaar.
Lees meer in onze uitgebreide gids hier.
Drukknopschakelaars
Dit type schakelaar werkt door op de knop te drukken om het circuit te verbreken of te sluiten, afhankelijk van de richting. Over het algemeen kan een enkele knop worden gebruikt voor een eenvoudig in-out bedieningsmechanisme.
Deze zijn aanwezig in verschillende apparaten, waaronder elektrisch gereedschap en verkoopautomaten zoals noodgevallen knoppen of anti-vandalisme schakelaars.
Tuimelschakelaars
Met een tuimelschakelaar kan actie worden ondernomen via een hendel of een hendel. Meestal hebben ze alleen aan- en uit-opties. Over het algemeen is de aan-functie (gesloten circuit) wanneer de hendel in de neerwaartse positie staat.
Maar er zijn geen beperkingen en het kan ook andersom. Het kan gebruikt worden voor zowel hoog- als laagspanningsapparaten. Het is meestal aanwezig voor lampen, ventilatoren en andere huishoudelijke apparaten.
Draaischakelaars
Zoals de naam al doet vermoeden, gebruiken roterende schakelaars rotatie om de stroom te regelen. Ze worden voornamelijk gebruikt om de procedure voor gebruikers te vereenvoudigen door hen in staat te stellen veel schakelingen te bedienen met een enkele schakelaar.
Auto's hebben meestal draaischakelaars voor het niveau van de airconditioning, terwijl huishoudelijke apparaten zoals dimmers en ventilatoren er ook gebruik van maken.
Schuifschakelaars
Zoals de naam al aangeeft, is een schuifschakelaar een type schakelaar dat een schuifbeweging gebruikt om een circuit van een open naar een gesloten positie te brengen en omgekeerd.
Deze schakelaars worden ook veel gebruikt in consumentenelektronica, computerrandapparatuur en huishoudelijke apparaten. Ze worden ook gebruikt voor complexe besturingen zoals het regelen van de richting van een motor of de positie van een klep.
Wipschakelaars
Het mechanisme, ook wel wipschakelaars genoemd, schommelt tussen twee of meer standen. Meestal zijn er echter maar twee standen die op de schakelaar worden aangegeven.
Voor een doorsnee persoon lijken ze misschien op een tuimelschakelaar, maar deze schakelaar kantelt gewoon heen en weer vanuit een centraal punt. Deze worden gebruikt in voedingen, huishoudelijke apparaten en zelfs industriële machines.
Toepassingen voor mechanische schakelaars
Vraag je je af waar mechanische schakelaars voor worden gebruikt? Hier zijn drie toepassingen:
Industriële machines
Mechanische schakelaars worden veel gebruikt in industriële machines voor verschillende doeleinden, vanwege hun betrouwbaarheid en duurzaamheid. Tuimelknoppen en drukknoppen zijn de meest gebruikte soorten schakelaars in industriële omgevingen, bijvoorbeeld in verpakkingsmachines en transportbanden. Voetschakelaars worden ook vaak gebruikt in industriële machines om waar nodig handvrije bediening mogelijk te maken.
Automobielsystemen
Mechanische schakelaars spelen een cruciale rol in de werking en bediening van verschillende functies in autosystemen en zorgen voor een betrouwbare en veilige werking van voertuigen. Ontsteking, koplampen en ramen worden bijvoorbeeld allemaal aangestuurd door mechanische schakelaars.
Huishoudelijke apparaten
Alle hierboven genoemde typen mechanische schakelaars worden veel gebruikt in huishoudelijke apparaten omdat ze tactiele feedback geven. Omdat ze gemakkelijk te gebruiken zijn, zijn deze schakelaars te vinden in bijna elk huishoudelijk apparaat, van blenders tot stofzuigers.
Voor- en nadelen van mechanische schakelaars
Hier volgen de voor- en nadelen van het gebruik van mechanische schakelaars:
- Het belangrijkste voordeel is de tactiele respons bij bediening. Dit informeert de gebruiker dat de gewenste actie op het circuit is uitgevoerd.
- Ze zijn meestal kosteneffectief omdat ze gemakkelijk tegen een lage prijs kunnen worden gekocht.
- Mechanische schakelaars slijten vaak snel omdat ze meestal een beperkte levensduur hebben
- Deze schakelaars zijn kwetsbaar voor contact bounce, wat een snelle opeenvolging van elektrische contacten is die kan optreden wanneer een schakelaar wordt geactiveerd. Dit kan herhaalde aan/uit-overgangen veroorzaken.
Elektronische schakelaars
Laten we nu een gedetailleerd overzicht geven van elektrische schakelaars en wat ze allemaal doen:
Wat is een elektronische schakelaar?
Elektronische schakelaars vereisen geen fysieke beweging van een toggle, knop, hendel of ander onderdeel. In plaats daarvan vertrouwen ze op de elektrische eigenschappen van de componenten om de stroom te regelen.
Gebruikelijke typen elektronische schakelaars
Dit zijn de drie gebruikelijke soorten elektronische schakelaars:
Transistors
Transistors lijken op gewone schakelaars omdat ze de stroom doorlaten of blokkeren. Een transistor wordt vaak ondersteund in een schakeling met een belasting, zoals een gloeilamp of motor. De basis van de transistor kan stroom geleiden van de collector naar de emitter wanneer er een spanning op wordt gezet, waardoor de schakelaar "aan" wordt gezet en er stroom door de belasting kan stromen. De transistor "schakelt uit" en sluit de stroom naar de belasting af wanneer de spanning op de basis wegvalt of daalt tot een bepaald niveau. Enkele basistypen transistorschakelaars zijn de volgende:
- Bipolaire Junction Transistors (BJT) - Dit is een halfgeleider met drie terminals die in de meeste apparaten wordt gebruikt als gewone schakelaar.
- Veldeffecttransistor (FET) - Dit is een actieve halfgeleider met drie ingangen die meestal wordt gebruikt in vermogenselektronica.
Thyristoren
Thyristors kunnen maar in twee standen werken: aan en uit. Ze zijn ontworpen voor gebruik met een hoge spanning, waardoor ze nuttig zijn in toepassingen voor vermogensregeling, zoals snelheidsregelaars en cameraflitsen. Zodra een signaal de thyristorpoort binnenkomt voor activering, blijft deze geactiveerd totdat de stroom wordt omgekeerd of de spanning daalt. zich voordoet. Enkele basistypes van thyristorschakelaars zijn als volgt:
- Silicon Controlled Rectifier (SCR) - Dit is een vierlagige halfgeleider die wordt gebruikt in apparaten die met hoge snelheid moeten schakelen.
- TRIAC's - Triode voor wisselstroom is een elektronische schakelaar met drie terminals die de stroom in beide richtingen kan regelen.
Solid State relais (SSR's)
SSR's kunnen worden gebruikt om zowel AC als DC te regelen. Ze hebben sensoren die reageren op het besturingssignaal en de stroom dienovereenkomstig schakelen. Ze bieden meestal een schone en stuitervrije werking. SSR's worden veel gebruikt in allerlei toepassingen die een nauwkeurige regeling van het schakelen van vermogen vereisen.
Toepassingen voor elektronische schakelaars
Dit zijn de belangrijkste toepassingen van elektronische schakelaars:
Telecommunicatie
In telecommunicatieapparatuur voor thuis, zoals telefoons en modems, worden vaak elektronische schakelaars gebruikt. De schakelaar van het micro-elektromechanisch systeem (MEMS) is een van de meest gebruikte elektronische schakelaars in moderne gadgets. MEMS-schakelaars zijn kleine gadgets met een uitstekende precisie en schakelsnelheid voor elektrische signalen. Om netwerksignalen tussen apparaten te verbinden en te ontkoppelen, worden elektronische schakelaars ook door routers gebruikt.
Ze zijn een vitaal onderdeel van de hedendaagse telecommunicatie-infrastructuur en maken het mogelijk om spraak- en datasignalen betrouwbaar en effectief te versturen tussen huizen en over de hele wereld.
Computer en andere digitale apparaten
Elektronische apparaten zoals computers, smartphones, tablets en spelconsoles maken voornamelijk gebruik van elektronische schakelaars om complexe systemen te bedienen. Functies zoals gegevensopslag en gegevensverwerking zijn onmogelijk zonder elektronische schakelaars. Smartphones hebben deze ook nodig voor de bediening van beeldscherm, geluid en connectiviteit. Verder zijn spelconsoles ook sterk afhankelijk van elektronische schakelaars voor het besturen van bewegingen, acties en interacties.
Systemen voor energiebeheer
Elektronische schakelaars spelen een belangrijke rol in het beheer van de energiedistributie. SSR's en FET's zijn de meest gebruikte elektronische schakelaars in energiebeheersystemen van alle schalen, omdat ze efficiënt hoge stromen bij hoge frequenties kunnen beheren. Bijvoorbeeld DC-DC converters of batterijbeheersystemen.
Voor- en nadelen van elektronische schakelaars
- Ze zijn ideaal voor kleine en draagbare apparaten. De schakelaars zijn licht maar zeer krachtig.
- De geruisloze werking maakt ze een ideale keuze voor elektronische apparaten waarbij schakelaars in het apparaat tegelijkertijd met verschillende andere circuits moeten werken.
- Elektronische schakelaars zijn duur, vooral vanwege hun complexe ontwerp en productie.
- Deze schakelaars vereisen vaak maatregelen voor warmteafvoer omdat de warmteproductie hoger is wanneer ze worden gebruikt.
Conclusie
Laten we dit bericht afsluiten met een overzicht van alles wat we hebben besproken en nadenken over de toekomst van schakelaars:
Mechanische en elektronische schakelaars verschillen voornamelijk door de tactiele respons. Dit betekent dat mechanische schakelaars fysieke bewegende delen hebben die de stroom regelen. Terwijl elektrische schakelaars geen bewegende delen hebben die een fysieke aanraking vereisen. In tegenstelling tot mechanische schakelaars hebben elektrische schakelaars dus geen last van slijtage. Mechanische schakelaars hebben vaak regelmatig onderhoud nodig vanwege hoge corrosie en andere operationele problemen.
Elektronische schakelaars hebben de voorkeur voor draagbare apparaten of toepassingen met beperkte ruimte omdat ze kleiner en lichter kunnen zijn dan mechanische schakelaars. Daarom worden ze veel gebruikt in computers, smartphones en andere elektronische apparaten. Aan de andere kant zijn mechanische schakelaars eenvoudig en ideaal voor apparaten met een laag stroomverbruik, zoals lampen, ventilatoren en airco's in auto's.
Het kiezen van het juiste type schakelaar hangt af van verschillende factoren, zoals gebruik, vereiste spanning en bediening.
Eerst moet je de spanning identificeren die een toepassing nodig heeft en vervolgens een schakelaar kiezen die de gespecificeerde hoeveelheid spanning aankan zonder oververhit te raken.
Frequentie is een andere belangrijke factor. Als de frequentie hoog is en de schakelaar vaak wordt gebruikt, moet een kwaliteitsschakelaar worden gebruikt die herhaalde cycli aankan. Verder is een schakelaar die de vereiste activering kan bieden cruciaal voor het aansturen van elk apparaat.
De afgelopen decennia is de schakeltechnologie snel geëvolueerd. Er wordt gewerkt aan verschillende potentiële toekomstige verbeteringen. Er is vooral gewerkt aan schakelaars om energiesystemen te helpen bij toekomstige behoeften. Bijvoorbeeld Vacuümschakeltechnologie voor de toekomst van energiesystemen.
Een ander aandachtsgebied is het creëren van efficiëntere en betrouwbaardere soorten elektronische schakelaars, die anders zijn dan de gebruikelijke. Een voorbeeld hiervan is Sprintonische schakelaars die worden getest voor gebruik in verschillende geavanceerde apparaten.
Concluderend kunnen we stellen dat alle soorten schakelaars een integraal onderdeel zijn van zowel basis- als geavanceerde technologie. Het belang ervan blijft groeien naarmate er nieuwe ontwikkelingen plaatsvinden op gebieden als automatisering, kunstmatige intelligentie en de metaverse. Daarom is het cruciaal dat mensen de gangbare soorten schakelaars en hun toepassingen begrijpen, zoals besproken in dit artikel.
Stuur nu uw aanvraag
Vul mijn online formulier.
Al het Langir-nieuws:
Meer lezen
Ontdek de geheimen van de bedrading van de startknop van de automotor met duidelijke diagrammen. Begrijp de mechanica en verbeter je doe-het-zelf-vaardigheden ...
Leer hoe je de volledige accessoirevoeding uitschakelt met de start-stopknop van je motor. Deze handleiding vereenvoudigt de accessoirestand voor een...
Klaar om je auto te starten met een motorknop? Leer eenvoudige stappen die het proces moeiteloos laten verlopen. Kruip achter het stuur en...
Deze uitgebreide handleiding laat zien hoe je een start/stopschakelaar voor kleine motoren bedraadt. Vereenvoudig je installatie met eenvoudige stappen en ...
EN 
FR 
PL 
PT 
ES 
JA 
RU 
AR 
IT 
NL 
TR 
KO 
DE