EN
Введение
От освещения лампочек с помощью выключателей до ввода наших мыслей с помощью выключателей на клавиатуре - просто нереально представить, с каким количеством типов выключателей мы взаимодействуем в повседневной жизни. Но не все выключатели созданы одинаковыми, и понимание науки, лежащей в их основе, может открыть нам глаза на современные технологии.
Будь вы просто любопытным интернет-серфером или начинающим инженером, сегодня мы подготовили для вас интересную статью. Мы расскажем вам о различных типах переключателей: механических и электрических. Мы объясним, как работает каждый тип, их применение, а также разберем их плюсы и минусы.
Итак, без лишних слов, давайте окунемся с головой!
Что такое выключатель
Выключатель - это фундаментальный компонент электротехники, отвечающий за разрыв или завершение электрической цепи. Его назначение - контролировать прохождение тока между двумя точками, что делает его важнейшим компонентом как малых, так и крупных электронных устройств. От включения простого телевизора до управления сложным промышленным оборудованием - переключатели являются неотъемлемой частью систем управления, которыми мы пользуемся каждый день.
С развитием технологий растет и потребность в более сложных типах переключателей с большими возможностями. Независимо от сложности, переключатели играют важную роль в питании и управлении широким спектром электронных устройств
Различные типы коммутаторов имеют разные функции и возможности в зависимости от назначения, но есть и общие характеристики, которые присущи коммутаторам.
- Полюс и выброс - Каждый тип выключателя имеет полюс и выброс. Полюс указывает на количество органов управления выключателем, а бросок - на количество контактных площадок.
- Управление потоком тока - переключатель должен регулировать поток тока между двумя точками в цепи, позволяя току проходить, когда переключатель замкнут, и препятствуя ему, когда он разомкнут.
- Действие - Действие выключателя может быть кратковременным или с фиксацией. Моментальные выключатели завершают цепь только на небольшой промежуток времени или до тех пор, пока выключатель не будет нажат. В то время как выключатели с фиксацией завершают цепь до тех пор, пока не будет выполнено другое действие.
Использование выключателей настолько широко распространено в нашей жизни, что их отсутствие может привести к ряду проблем. Управление любой цепью с помощью переключателя очень важно по разным причинам.
- Поддержание тока в любой цепи важно для ее включения или выключения в зависимости от требований пользователя.
- Переключатели улучшают функциональность даже самых простых устройств. Например, с помощью переключателя пользователь может выбирать между различными режимами.
- Отсутствие выключателя будет держать цепь замкнутой, что приведет к электрической перегрузке.
Типы выключателей
Выключатели обычно классифицируются по принципу действия. Два наиболее распространенных типа выключателей - механические и электрические.
Механические переключатели физически перемещают металл, чтобы разорвать или замкнуть цепь. Они также известны как физические переключатели, поскольку требуют нажатия или прикосновения к контакту.
Электронные переключатели - это тип переключателей, в которых используется полупроводниковое действие. Таким образом, они не требуют физического воздействия для управления потоком тока.
Механические переключатели
Вот полное руководство по механическим переключателям: что это такое, как они работают, их типы и области применения.
Что такое механический переключатель
Механический переключатель - это любой тип переключателя, который требует от человека нажатия, откидывания или поворота для размыкания или замыкания контакта. Это действие может быть выполнено с помощью тумблера, рычага или кнопки, обеспечивающей тактильную реакцию.
Механические переключатели можно классифицировать по нескольким признакам, таким как полюса и выступы, срабатывание, количество контактов и т.д.
Распространенные типы механических переключателей
Здесь подробно описаны пять наиболее распространенных типов механических переключателей:
Пьезопереключатели
Пьезопереключатели, также известные как пьезоэлектрические переключатели, - это тип электронных переключателей, использующих пьезоэлектрический эффект для обнаружения и генерации электрических сигналов. Пьезоэлектрический эффект означает способность некоторых материалов генерировать электрический заряд в ответ на механическое напряжение или давление.
В пьезопереключателе пьезоэлектрический материал, например кварц или некоторые виды керамики, помещен между двумя металлическими пластинами. Когда к переключателю прикладывается механическая сила или давление, он деформирует пьезоэлектрический материал, в результате чего генерируется электрический заряд. Этот заряд затем регистрируется и используется для переключения.
Пьезопереключатели обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционными механическими переключателями. Это полупроводниковые устройства без движущихся частей, что делает их более долговечными и устойчивыми к износу. Они также не подвержены дребезгу контактов - распространенной проблеме механических переключателей, которая может привести к генерации нескольких сигналов при одном нажатии. Пьезопереключатели могут работать в жестких условиях, поскольку они устойчивы к пыли, влаге и химическим веществам.
Эти переключатели широко используются в различных приложениях, где важны надежность, длительный срок службы и устойчивость к воздействию факторов окружающей среды.
Узнайте больше в наш подробный путеводитель здесь.
Емкостные переключатели
Емкостные переключатели, также известные как сенсорные переключатели или переключатели, чувствительные к прикосновению, - это электронные устройства, которые определяют прикосновение или близость, используя принцип емкости. Они широко используются в качестве альтернативы механическим переключателям в различных электронных устройствах и сенсорных интерфейсах.
В отличие от традиционных механических переключателей, которые полагаются на физический контакт для завершения или разрыва цепи, емкостные переключатели работают путем измерения изменений в емкости.
Емкость - это способность объекта или материала накапливать электрический заряд. Когда проводящий объект, например палец, оказывается в непосредственной близости от емкостного переключателя, он изменяет емкость чувствительной зоны переключателя.
Узнайте больше в наш подробный путеводитель здесь.
Кнопочные переключатели
Этот тип переключателей работает при нажатии на кнопку, разрывая или замыкая цепь в зависимости от ее направления. Как правило, для простого механизма включения-выключения можно использовать одну кнопку.
Они присутствуют во многих приборах, включая электроинструменты и торговые автоматы, такие как чрезвычайная ситуация кнопки или антивандальные выключатели.
Тумблерные переключатели
Тумблерные переключатели позволяют действовать с помощью рукоятки или рычага. Как правило, они имеют только опции включения и выключения. Как правило, включение (замкнутый контур) происходит, когда рычаг находится в нижнем положении.
Но ограничений нет, и все может быть наоборот. Он может использоваться как для высоковольтных, так и для низковольтных приборов. В основном он используется для освещения, вентиляторов и других бытовых приборов.
Поворотные переключатели
Как следует из названия, поворотные переключатели используют вращение для управления потоком тока. В основном они используются для упрощения процедуры, позволяя пользователям управлять многими цепями с помощью одного переключателя.
В автомобилях обычно используются поворотные переключатели уровня кондиционирования, а в бытовой технике - диммеры и скоростные вентиляторы.
Ползунковые переключатели
Как видно из названия, ползунковый переключатель - это тип переключателя, который использует скользящее движение для перевода цепи из разомкнутого в замкнутое положение и наоборот.
Эти переключатели также широко используются в бытовой электронике, компьютерной периферии и бытовой технике. Они также используются для сложных систем управления, таких как управление направлением вращения двигателя или положением клапана.
Рокерные переключатели
Также известные как качели-переключатели, механизм качается между двумя или более положениями. Однако, как правило, на переключателе указывается только два положения.
Обычному человеку они могут показаться похожими на тумблер, но этот переключатель просто наклоняется вперед-назад из центральной точки. Они используются в блоках питания, бытовой технике и даже в промышленном оборудовании.
Области применения механических переключателей
Интересно, для чего используются механические переключатели? Вот три области применения:
Промышленное оборудование
Механические переключатели широко используются в промышленном оборудовании для различных целей благодаря своей надежности и долговечности. Тумблеры и кнопки - наиболее распространенные типы переключателей, используемые в промышленных условиях, например, в упаковочных машинах и конвейерах. Ножные переключатели также широко распространены в промышленном оборудовании, позволяя при необходимости выполнять операции без помощи рук.
Автомобильные системы
Механические переключатели играют важнейшую роль в работе и управлении различными функциями автомобильных систем, обеспечивая надежную и безопасную эксплуатацию транспортных средств. Например, зажигание, свет фар и стеклоподъемники управляются с помощью механических переключателей.
Бытовая техника
Все вышеперечисленные типы механических переключателей широко используются в бытовой технике, поскольку обеспечивают тактильную обратную связь. Учитывая простоту использования, такие переключатели можно встретить практически во всех бытовых приборах - от блендеров до пылесосов.
Плюсы и минусы механических переключателей
Вот плюсы и минусы использования механических переключателей:
- Самым важным преимуществом является тактильный отклик при срабатывании. Это информирует пользователя о том, что с цепью было произведено желаемое действие.
- Как правило, они экономичны, так как их можно легко приобрести по низкой цене.
- Механические переключатели часто легко изнашиваются, так как их срок службы обычно ограничен
- Эти переключатели подвержены рикошету контактов - быстрой последовательности электрических контактов, которая может произойти при активации переключателя. Это может привести к повторному включению/выключению.
Электронные переключатели
Теперь давайте подробно разберемся, что такое электрические выключатели и для чего они нужны:
Что такое электронный выключатель?
Электронные переключатели не требуют физического перемещения тумблера, кнопки, рычага или любого другого компонента. Скорее, они полагаются на электрические свойства компонентов для управления током.
Распространенные типы электронных переключателей
Вот три распространенных типа электронных переключателей:
Транзисторы
Транзисторы похожи на обычные переключатели, поскольку они либо пропускают ток, либо блокируют его. Транзистор часто используется в цепи с нагрузкой, например лампочкой или двигателем. База транзистора может проводить ток от коллектора к эмиттеру при подаче напряжения, включая переключатель и позволяя току протекать через нагрузку. Транзистор "выключается", прекращая подачу тока в нагрузку, когда напряжение на базе исчезает или уменьшается до определенного уровня. Ниже приведены основные типы транзисторных переключателей:
- Транзисторы с биполярным переходом (BJT) - это трехконтактный полупроводник, который используется в качестве обычного переключателя в большинстве устройств.
- Полевой транзистор (FET) - это трехконтактный активный полупроводник, который в основном используется в силовой электронике.
Тиристоры
Тиристоры могут работать только в двух режимах: включенном и выключенном. Они рассчитаны на высокое напряжение, что делает их полезными в системах управления питанием, таких как регуляторы скорости и вспышки фотоаппаратов. Как только сигнал поступает на затвор тиристора для активации, он остается активированным до тех пор, пока не произойдет изменение тока на противоположный или падение напряжения. Основные типы тиристорных переключателей следующие:
- Выпрямитель с кремниевым управлением (SCR) - четырехслойный полупроводник, используемый в приборах, требующих высокоскоростного переключения.
- TRIACs - триод переменного тока - это трехконтактный электронный переключатель, который может управлять током в обоих направлениях.
Твердотельные реле (SSR)
SSR могут использоваться для управления как переменным, так и постоянным током. Они оснащены датчиками, которые реагируют на управляющий сигнал и соответствующим образом переключают питание. В основном они обеспечивают чистую и безскачковую работу. SSR широко используются в различных приложениях, где требуется точный контроль над переключением мощности.
Применение электронных переключателей
Вот основные области применения электронных переключателей:
Телекоммуникации
В домашнем телекоммуникационном оборудовании, таком как телефоны и модемы, широко используются электронные переключатели. Переключатель микроэлектромеханической системы (MEMS) - один из самых распространенных электронных переключателей в современных гаджетах. МЭМС-переключатели - это миниатюрные устройства с отличной точностью и скоростью переключения электрических сигналов. Для соединения и разъединения сетевых сигналов между устройствами электронные переключатели используются и в маршрутизаторах.
Они являются важнейшим компонентом современной телекоммуникационной инфраструктуры и обеспечивают надежную и эффективную передачу голосовых сигналов и данных между домами и по всему миру.
Компьютер и другие цифровые устройства
Электронные устройства, такие как компьютеры, смартфоны, планшеты и игровые приставки, в основном используют электронные переключатели для управления сложными системами. Такие функции, как хранение и обработка данных, невозможны без электронных переключателей. Смартфоны также нуждаются в них для управления дисплеем, звуками и возможностями подключения. Кроме того, игровые консоли также в значительной степени зависят от электронных переключателей для управления движением, действиями и взаимодействием.
Системы управления питанием
Электронные переключатели играют важную роль в управлении распределением электроэнергии. SSR и FET являются наиболее часто используемыми электронными переключателями в системах управления питанием любого масштаба, поскольку они могут эффективно управлять большим током на высоких частотах. Например, в DC-DC-преобразователях или системах управления аккумуляторами.
Плюсы и минусы электронных выключателей
- Они идеально подходят для небольших и портативных устройств. Переключатели легкие, но очень мощные.
- Бесшумная работа делает их идеальным выбором для электронных устройств, в которых переключатели должны находиться внутри прибора, работая одновременно с несколькими другими схемами.
- Электронные переключатели стоят дорого, особенно из-за сложности их конструкции и производства.
- Такие коммутаторы часто требуют мер по отводу тепла, поскольку при их использовании выделяется больше тепла.
Заключение
В завершение этого поста мы расскажем вам обо всем, что мы с вами рассмотрели, и поразмышляем о будущем коммутаторов:
Механические и электронные переключатели различаются в основном по тактильному отклику. То есть механические переключатели имеют физические движущиеся части, которые управляют потоком тока. В то время как электрические переключатели не имеют движущихся частей, требующих физического прикосновения. Таким образом, в отличие от механических переключателей, электрические переключатели не подвержены износу. Механические переключатели часто требуют регулярного обслуживания из-за высокой коррозии и других эксплуатационных проблем.
Электронные переключатели предпочтительны для портативных устройств или приложений с ограниченным пространством, поскольку они могут быть меньше и легче механических переключателей. Именно поэтому они широко используются в компьютерах, смартфонах и других электронных устройствах. С другой стороны, механические переключатели просты и идеально подходят для маломощных приборов, таких как лампы, вентиляторы и автомобильные кондиционеры.
Выбор правильного типа выключателя зависит от нескольких факторов, включая использование, требуемое напряжение и способ приведения в действие.
Прежде всего, необходимо определить напряжение, которое может потребоваться в конкретном случае, а затем выбрать выключатель, способный выдерживать указанное напряжение без нагрева.
Частота - еще один важный фактор. Если частота высокая и переключатель будет использоваться часто, следует использовать качественный переключатель, способный выдерживать многократные циклы. Кроме того, переключатель, способный обеспечить требуемое срабатывание, имеет решающее значение для управления любым устройством.
За последние несколько десятилетий технология коммутаторов быстро развивалась. В настоящее время разрабатывается несколько потенциальных будущих усовершенствований. В основном люди работают над переключателями, чтобы помочь энергосистемам в будущем. Например Вакуумные коммутационные технологии для будущего энергосистем.
Еще одно направление - создание более эффективных и надежных типов электронных переключателей, отличных от обычных. В качестве примера можно привести Спринтонические переключатели которые проходят испытания для использования в нескольких современных приборах.
В заключение следует отметить, что все типы переключателей являются неотъемлемой частью как базовых, так и передовых технологий. Их значение продолжает расти по мере того, как появляются новые разработки в таких областях, как автоматизация, искусственный интеллект и метавселенная. Таким образом, для людей становится крайне важным понимать распространенные типы переключателей и их применение, о которых шла речь в этой статье.
Отправить запрос сейчас
Заполните мой онлайн-форма.
Все новости Лангира:
Читать далее
Узнайте советы по снижению шума пьезопереключателей и созданию более мягкого прикосновения. Улучшите функциональность своего устройства и наслаждайтесь более приятным...
Откройте для себя невероятный мир пьезопереключателей и их поразительно крошечных размеров. Узнайте, как эти мини-чудеса приводят в действие большие инновационные...
Могут ли пьезопереключатели действительно работать под водой? Узнайте факты об их функциональности и надежности во влажной среде. D...
Познакомьтесь с пьезопереключателями: их механикой и применением. Узнайте, как эти простые устройства работают для повышения функциональности...
EN 
FR 
PL 
PT 
ES 
JA 
RU 
AR 
IT 
NL 
TR 
KO 
DE