Jungiklio pagrindai: tipai, kontaktai ir medžiagos

Jungikliai yra pagrindinės kiekvienos elektros ir elektroninės sistemos dalys, veikiančios dviem būsenomis: ON (uždaryta) arba OFF (atidaryta). Jie valdo maitinimą, signalus ir saugą – nuo mažų mygtukų iki didelių pramoninių pertraukiklių. Šiame straipsnyje pateikiama aiški ir išsami informacija apie jų kategorijas, veikimą, medžiagas ir tinkamą montavimą. C1. Jungiklisview C2. Pagrindinės jungiklių kategorijos C3. Jungiklių kontaktų tipai: NO vs NC C4. Jungiklių konfigūracijos C5. Jungiklių kontaktinės medžiagos ir sandarūs tipai C6. Jungiklių įvertinimai ir elektros našumas C7. Kontaktų atšokimas jungikliuose C8. Jungiklio montavimo patarimai C9. Išvada C 1. Jungiklio apžvalga Jungiklis yra vienas iš pagrindinių elektronikos ir elektros sistemų komponentų. Jis veikia kaip dvejetainis įrenginys, o tai reiškia, kad jis turi tik dvi pagrindines būsenas: Uždaryta (įjungta): grandinė baigta, leidžianti tekėti srovei. Atidaryta (išjungta): grandinė nutraukiama, sustabdant srovės srautą. Dėl šio pagrindinio veiksmo jungikliai yra būtini valdant galią, signalus ir saugumą tiek žemos įtampos elektronikoje, tiek didelės galios paskirstymo sistemose. Nesvarbu, ar tai mažas mygtukas plokštėje, ar didelis pertraukiklis pramoniniame skydelyje, principas yra tas pats. 2. Pagrindinės jungiklių kategorijos • Rankiniai jungikliai – valdomi tiesiogiai žmogaus. Kaip šviesos jungikliai, perjungimo jungikliai, mygtukai. • Automatiniai jungikliai – įjungiami išorinių sąlygų, tokių kaip judesys, slėgis ar temperatūra. Tokie kaip plūdiniai jungikliai, galiniai jungikliai ir termostatai. • Elektroniniai (kietojo kūno) jungikliai – naudokite puslaidininkius, kad valdytumėte srovę be judančių dalių. Tokie kaip MOSFET, relės ir optiniai jungikliai. 2.1 Rankinių jungiklių tipai • Perjungimo jungikliai Perjungimo jungikliai yra svirtimi valdomi įtaisai, kuriuos galima prižiūrėti, išliekant įjungimo arba išjungimo padėtyje, kol pasikeičia, arba trumpalaikiai, kai atleidus svirtį atšoka atgal. Jie naudojami apšvietimo sistemose, automobilių prietaisų skydeliuose ir mašinų valdymo skydeliuose. Didžiausias jų privalumas yra ilgaamžiškumas ir aiškus įjungimo/išjungimo grįžtamasis ryšys, todėl jie yra vienas iš labiausiai atpažįstamų ir patikimiausių jungiklių tipų. • Mygtukų jungikliai Mygtukiniai jungikliai įjungiami paspaudus ir yra tiek momentinės, tiek prižiūrimos versijos. Durų skambutis yra paprastas momentinio mygtuko pavyzdys, o kai kurie elektroniniai prietaisai naudoja palaikomus mygtukus, kai vienu paspaudimu prietaisas įjungiamas, o kitas išjungiamas. Saugos programose grybų galvutės mygtukai tarnauja kaip avarinio stabdymo jungikliai. Dėl kompaktiško dydžio, intuityvaus valdymo ir tinkamumo dažnai naudoti jie yra įprasti liftuose, elektronikoje ir valdymo stotyse. • Pasirinkimo jungikliai Pasirinkimo jungikliai yra sukamieji arba svirtiniai ir turi kelias fiksuotas padėtis, leidžiančias vartotojui pasirinkti skirtingus režimus ar operacijas. Jie dažnai matomi pramoniniuose valdymo pultuose, ŠVOK sistemose ir mašinose, kurioms reikalingi keli veikimo nustatymai. Pagrindinis selektorių jungiklių privalumas yra galimybė pateikti kelis pasirinkimus viename valdymo bloke, tuo pačiu suteikiant aiškų vaizdinį ir lytėjimo grįžtamąjį ryšį kiekvienoje padėtyje. • Vairasvirtės jungikliai Vairasvirtės jungikliai yra kelių ašių valdymo įtaisai, kuriuose judėjimas skirtingomis kryptimis suaktyvina atskirus kontaktus. Jie reikalingi tokiose srityse kaip kranai, robotika ir pramoninės mašinos, kur reikalingas tikslus daugiakryptis valdymas. Vairasvirtės taip pat naudojamos žaidimuose, siūlančios intuityvų sudėtingų judesių valdymą. Pagrindinis jų privalumas yra galimybė valdyti kelias funkcijas vienu jungikliu, todėl jie yra efektyvūs ir universalūs. 2.2 Judesio valdomų jungiklių tipai • Ribiniai jungikliai Galiniai jungikliai yra mechaniniai įtaisai, suveikiantys tiesioginio kontakto su judančia mašinos dalimi, pvz., konvejeriu, pasiekiančiu galinį tašką. Jie yra tvirti, patikimi ir plačiai naudojami CNC staklėse, liftuose ir saugos sistemose. • Artumo jungikliai Artumo jungikliai aptinka objektus be kontakto. Indukciniai tipai aptinka metalus, talpiniai tipai aptinka plastikus ar skysčius, o optiniai jutikliai naudoja šviesos pluoštus. Tai yra pagrindiniai robotikoje ir automatizuotose linijose, kur bekontakčiai jutikliai padidina greitį ir ilgaamžiškumą. 2.3 Proceso jungiklių tipai • Greičio jungikliai Greičio jungikliai stebi mašinų sukimąsi ar judėjimą. Išcentriniai arba tachometru pagrįsti jungikliai gali aptikti greičio viršijimą ir išjungti išjungimus, kad apsaugotų variklius, turbinas ar konvejerius nuo pažeidimų. • Slėgio jungikliai Slėgio jungikliai naudoja diafragmas, stūmoklius ar dumples, kad aptiktų oro, skysčio ar dujų slėgio pokyčius. Dažnas pavyzdys yra oro kompresorius, kuris išsijungia, kai pasiekiamas maksimalus slėgis. Jie taip pat labai svarbūs hidraulinėse ir pneumatinėse sistemose. • Temperatūros jungikliai Temperatūros jungikliai remiasi bimetalinėmis juostelėmis, lemputėmis ir kapiliariniais mechanizmais arba elektroniniais jutikliais, kad atidarytų arba uždarytų grandines esant tam tikrai temperatūrai. ŠVOK termostatai yra labiausiai žinomas pavyzdys, tačiau jie taip pat naudojami pramoniniuose šildytuvuose ir šaldymo sistemose. • Lygio jungikliai Lygio jungikliai nustato skysčių ar kietųjų dalelių buvimą ar nebuvimą rezervuaruose ir silosuose. Technologijos apima plūdes, laidžius zondus, irklus ir net branduolinius jutiklius ekstremalioms sąlygoms. Jie naudojami vandens valymo, cheminio apdorojimo ir birių medžiagų sandėliavimui. • Srauto jungikliai Srauto jungikliai matuoja skysčių ar dujų judėjimą vamzdynuose. Irkliniai arba mentiniai jungikliai reaguoja į srauto nutraukimą, o diferencinio slėgio jutikliai stebi pokyčius apribojime. Šie jungikliai padeda apsaugoti siurblius, katilus ir proceso vamzdynus nuo pažeidimų. 3. Jungiklių kontaktų tipai: NO vs NC 3.1 Paprastai atidarytas (NO) Paprastai atidarytas kontaktas lieka atidarytas neįjungtas, o tai reiškia, kad srovė neteka, kol jungiklis neįjungiamas. Įjungus kontaktai užsidaro ir leidžia srovei praeiti. Paprastas pavyzdys yra durų skambučio mygtukas, kai paspaudus mygtuką užbaigiama grandinė ir suveikia varpelis. JOKIE kontaktai nenaudojami paleidimo mygtukuose, momentiniuose valdikliuose ir signalizacijos įtaisuose. 3.2 Paprastai uždarytas (NC) Paprastai uždarytas kontaktas yra priešingas. Jis lieka uždarytas neįjungtoje būsenoje, todėl srovė gali tekėti normaliomis sąlygomis. Įjungus kontaktai atsidaro ir nutraukia grandinę. Dažnas pavyzdys yra mašinos durų apsauginis blokavimo jungiklis. Atidarius duris, NC kontaktas nutraukia grandinę, kad išjungtų mašiną operatoriaus saugumui. NC kontaktai dažnai naudojami avariniuose stabdžiuose, signalizacijose ir saugiose sistemose. 4. Jungiklio konfigūracijos | Terminas | Reikšmė | Pavyzdžiai ir programos | | ----------------- | ------------------------------------------------------ | --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- | | Stulpas | Nepriklausomas grandinės kelias, kurį gali valdyti jungiklis. | SP (vieno poliaus): valdo vieną grandinę. DP (dvigubas polius): vienu metu valdo dvi grandines. | | Metimas | Galimų išvesties kelių skaičius vienam poliui. | ST (vienas metimas): prijungia arba atjungia tik vieną išvestį. DT (dvigubas metimas): leidžia perjungti du išėjimus. | | SPST | Vieno stulpo, vieno metimo. | Paprastas įjungimo/išjungimo valdymas, pvz., sieniniai apšvietimo jungikliai. | | SPDT | Vieno stulpo, dvigubo metimo. | Naudojamas kaip perjungimo jungiklis, nukreipiantis grandinę tarp dviejų kelių. | | DPDT | Dvigubas stulpas, dvigubas metimas. | Dažniausiai naudojamas nuolatinės srovės variklių poliškumui pakeisti. | | Padaryti prieš pertrauką | Naujas ryšys užmezgamas prieš nutraukiant senąjį. | Randama sukamuosiuose selektoriuose, užtikrinančiuose nepertraukiamą ryšį. | | Pertrauka prieš gaminimą | Senas ryšys nutrūksta prieš užmezgant naują. | Naudojamas saugesnėse konstrukcijose, kad būtų išvengta trumpojo jungimo ar persidengimo. | 5. Perjunkite kontaktines medžiagas ir sandariklius 5.1 Sidabro ir kadmio kontaktai Stiprus nuo oksidacijos ir geriausiai tinka maitinimo grandinėms. Paplitęs relėse, pertraukikliuose ir didelio našumo jungikliuose. 5.2 Auksiniai kontaktai Atsparus korozijai ir užtikrinkite švarius signalus esant mažoms srovėms. Naudojamas elektronikoje ir telekomunikacijose, bet netinka didelei galiai. 5.3 Gyvsidabrio pakreipimo jungikliai Sandari konstrukcija, naudojant skystą gyvsidabrį, kad uždarytų kontaktus pakreipus. Patikimas ir mažai priežiūros, tačiau jautrus orientacijai ir ribotas. 5.4 Nendriniai jungikliai Magnetu valdomi kontaktai, užsandarinti stikle. Patvarus vibracijai linkusiose sąrankose, dažnai naudojamas signalizacijose, jutikliuose ir relėse. 6. Jungiklių įvertinimai ir elektros našumas 6.1 Kintamosios srovės ir nuolatinės srovės reitingai Kintamosios srovės jungikliai gali atlaikyti didesnes sroves, nes nulinis kirtimas natūraliai užgesina lankus. Nuolatinės srovės lankai tarnauja ilgiau, todėl nuolatinės srovės jungikliams reikia stipresnių, didesnių kontaktų. 6.2 Indukcinės apkrovos ir lankas Varikliai, relės ir solenoidai sukuria įtampos šuolius, kurie sukelia kontaktinį lanką. RC slopintuvai (rezistorius + kondensatorius) per kontaktus sumažina susidėvėjimą ir prailgina jungiklio tarnavimo laiką. 6.3 Drėkinimo srovė Jungikliams reikia minimalios srovės, kad būtų galima išvalyti kontaktus per mikrolanką. Esant labai žemiems signalams, naudojami paauksuoti kontaktai, kad būtų išvengta oksidacijos ir atsparumo susidarymo. 7. Kontaktų atšokimas jungikliuose | Aspektas | Aprašymas | | ------------------ | ----------------------------------------------------------------------------- | | Kas tai yra | Greitas kontaktų atidarymas ir uždarymas kelioms milisekundėms prieš nusistovėjimą. | | Nekenksmingi atvejai | Lėtos reakcijos grandinės, kuriose papildomi impulsai neturi reikšmės. | | Probleminiai atvejai | Skaitmeninės arba loginės grandinės klaidingai interpretuoja atmetimus kaip kelis įėjimus. | | Techninės įrangos sprendimai | Mechaninis slopinimas, RC žemųjų dažnių filtrai, Schmitt paleidimo grandinės. | | Programinės įrangos sprendimai | Programinės įrangos atšokimas mikrovaldikliuose ir įterptinėse sistemose. | 8. Jungiklio montavimo patarimai • Tiksliai suderinkite jungiklio įtampą ir srovę su grandine, kad išvengtumėte perkaitimo ar priešlaikinio gedimo. • Naudokite sandarius arba apsaugotus kontaktus drėgnoje, dulkėtoje ar korozinėje aplinkoje, kad išlaikytumėte ilgalaikį patikimumą. • Naudokite RC slopintuvus indukcinėms apkrovoms, tokioms kaip varikliai, relės ar solenoidai, kad slopintumėte lanką ir prailgintumėte kontakto tarnavimo laiką. • Pasirinkite paauksuotus kontaktus, kad gautumėte labai mažos srovės arba loginio lygio signalus, kad išvengtumėte oksidacijos ir užtikrintumėte švarų perjungimą. • Pridėkite aparatinės įrangos filtravimą arba programinės įrangos atšokimą skaitmeninėse grandinėse, kad pašalintumėte klaidingus kontaktų atšokimo sukeltus trigerius. 9. Išvada Jungikliai gali atrodyti paprastai, tačiau jų konstrukcija ir veikimas yra pagrindiniai. Kontaktų tipas, konfigūracija, medžiaga ir įvertinimai turi įtakos saugumui ir patikimumui. Žinojimas, kaip išvengti lanko, valdyti indukcines apkrovas ir sumažinti atšokimą, užtikrina ilgesnį tarnavimo laiką ir stabilų veikimą. Tinkamai supratus, jungikliai išlieka pagrindiniais komponentais, užtikrinančiais sklandų elektros ir elektroninių sistemų veikimą. 10. Dažnai užduodami klausimai 10.1 1 klausimas. Kaip aplinka veikia jungiklius? Atšiaurios sąlygos sumažina patikimumą, todėl naudojami sandarūs arba apsaugoti tipai. 10.2 2 klausimas. Kuo skiriasi fiksatorius ir momentinis jungiklis? Fiksavimas išlieka vietoje, o momentinis veikia tik paspaudus. 10.3 3 klausimas. Kodėl naudojami kietojo kūno jungikliai? Jie persijungia greičiau, tarnauja ilgiau ir išvengia kontakto atšokimo. 10.4 4 klausimas. Kokie saugos standartai taikomi jungikliams? Jie atitinka IEC, UL, CSA, o kartais ATEX arba IECEx. 10.5 5 klausimas. Ar jungikliai gali valdyti ir maitinimo, ir signalo grandines? Taip, bet signalo grandinėms reikalingi silpnos srovės kontaktai, pvz., paauksuoti.