Co to jest SWITCH ? Przełącznik to nic innego jak urządzenie służące do włączania i wyłączania sprzętu. Najprawdopodobniej jest to sprzęt elektryczny, taki jak wentylator, telewizor itp. Aby prąd płynął z obwodu, musi on wymagać zamkniętej ścieżki (pętli). Jeśli wyłącznik jest wyłączony, oznacza to, że obwód jest otwarty i prąd nie może przepływać przez przewodnik, a urządzenie jest odłączone od zasilania (stan WYŁĄCZONY). Aby go pobudzić, musimy włączyć przełącznik, tworzy pełny obwód i zamyka ścieżkę. Tak więc prąd może przepływać przez urządzenie i może się włączyć. Tak więc, funkcja przełącznika polega na załączeniu (przełącznik jest WŁĄCZONY) i przerwaniu (wyłącznik w stanie WYŁĄCZENIA) obwodu.
W inżynierii systemów sterowania przełączniki odgrywają ważną rolę. Istnieją głównie dwa rodzaje przełączników - przełącznik mechaniczny i przełącznik elektryczny. Przełączniki mechaniczne wymagają do działania fizycznego lub ręcznego kontaktu z przełącznikiem. Przełączniki elektryczne nie wymagają kontaktu fizycznego ani ręcznego, posiada zdolność do wykonywania operacji. Przełączniki elektryczne działają pod wpływem półprzewodników.
Przełączniki mechaniczne:
Przełączniki mechaniczne dalej dzielą się na różne typy przełączników na podstawie liczby biegunów i przejść. Bieguny oznaczają liczbę obwodów wejściowych (obwodów mocy) dostępnych dla przełącznika. Zgłoszenia oznacza liczbę obwodów wyjściowych (liczbę ścieżek, w których może przepływać prąd) dostępnych dla przełącznika.
- Jednobiegunowy, jednopołożeniowy (SPST)
- Jednobiegunowy, dwupołożeniowy (SPDT)
- Dwubiegunowy jednopołożeniowy (DPST)
- Dwubiegunowy, dwupołożeniowy (DPDT)
- Dwubiegunowy, sześć rzutów (2P6T)
- Chwilowy przełącznik pracy / Chwilowy przełącznik sterujący
- Naciśnij przycisk
- Przełącznik ciśnienia
- Przełącznik temperatury
- Przełącznik
- przełącznik obrotowy
W przełączniku mechanicznym dwie metalowe płytki stykają się ze sobą, aby zamknąć obwód, aby prąd płynął i oddzielają się, aby otworzyć obwód, aby prąd przerwał.
1) Jednobiegunowy jednopołożeniowy (SPST): Ten przełącznik składa się z dwóch zacisków; jeden zacisk wejściowy jest znany jako biegun, a jeden zacisk wyjściowy jest znany jako rzut. Tak więc nazwa tego przełącznika to jednobiegunowy pojedynczy rzut. Ten przełącznik jest najprostszym przykładem przełącznika. Ogólnie rzecz biorąc, ten przełącznik używany w pojedynczej pętli oznacza, że obwód wymaga sterowania tylko jedną zamkniętą ścieżką. Symbol jednobiegunowego przełącznika jednopołożeniowego pokazano na rysunku 1a. Przełącznik ten jest połączony szeregowo ze sprzętem, źródłem lub elementami, jak pokazano na rysunku 1b.
2) Jednobiegunowy, dwupołożeniowy (SPDT): Ten przełącznik składa się z trzech zacisków; jeden zacisk wejściowy (biegun) i dwa zaciski wyjściowe (rzut), jak pokazano na rysunku 2a. Za pomocą tego przełącznika możemy dostarczyć prąd lub sygnał do dwóch pętli, jak pokazano na rysunku 2. Czasami ten przełącznik jest nazywany przełącznikiem wyboru.
3) Dwubiegunowy jednopołożeniowy (DPST): Ten przełącznik składa się z czterech zacisków; dwa zaciski wejściowe (biegun) i dwa zaciski wyjściowe (rzut), jak pokazano na rysunku 3a. Ten przełącznik jest bardzo podobny do dwóch przełączników SPST. Oba przełączniki są połączone jedną wątrobą, więc oba przełączniki działają jednocześnie. Te przełączniki są używane, gdy chcemy sterować dwoma obwodami przez ten sam czas, jak pokazano na rysunku-3b.
4) Dwubiegunowy, dwupołożeniowy (DPDT): Ten przełącznik składa się z sześciu zacisków; dwa zaciski wejściowe (biegun) i dwa zaciski na każdy biegun, więc łącznie cztery zaciski wyjściowe (rzut), jak pokazano na rysunku 4a. Działanie tego przełącznika jest podobne do działania dwóch oddzielnych przełączników SPDT w tym samym czasie. W tym przełączniku dwa zaciski wejścia (biegun) są połączone z jednym zestawem (dwoma) wyjścia (rzut-1) w położeniu-1 przełącznika. Jeśli zmienimy położenie przełącznika, połączy to wejście z drugim zestawem wyjść (zacisk-2), jak pokazano na rysunku-4b. Tutaj, jak pokazano na przykładzie, załóżmy, że w pozycji-1, jeśli silnik obraca się zgodnie z ruchem wskazówek zegara, jeśli zmienimy na pozycję-2, silnik będzie się obracał w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara.
5) Dwubiegunowy, sześciopunktowy (2P6T): składa się z czternastu zacisków; dwa zaciski wejściowe (bieguny) i sześć zacisków na każdy biegun, więc łącznie dwanaście zacisków wyjściowych (rzut), jak pokazano na rysunku-5a. Ogólnie rzecz biorąc, ten typ przełącznika jest używany do przełączania w obwodzie ze wspólnym zaciskiem wejściowym.
6) Przełącznik pracy chwilowej:
- Wyłącznik przyciskowy: po naciśnięciu wyłącznika styki wyłącznika są zwarte i zamykają obwód w celu przepływu prądu, a po usunięciu nacisku z przycisku styki wyłącznika są rozwarte i przerywają obwód. Tak więc ten przełącznik jest przełącznikiem chwilowym, który jest w stanie sterować obwodem poprzez zwarcie i zerwanie jego styku. W przełączniku przyciskowym, po usunięciu ciśnienia z przełącznika, występuje układ sprężyny do otwarcia styku.
- Wyłącznik ciśnieniowy: Ten typ wyłącznika składa się z membrany w kształcie litery C. W zależności od ciśnienia ta membrana wskazuje ciśnienie. Przełączniki te służą do wykrywania ciśnienia powietrza, wody lub oleju w zastosowaniach przemysłowych. Ten przełącznik działa, gdy ciśnienie w układzie wzrasta lub spada od wartości zadanej.
- Przełącznik temperatury: Ten typ przełączników składa się z czujników temperatury, takich jak RTD (oporowy czujnik temperatury). Przełącznik ten działa zgodnie z wartością mierzonej temperatury.
- Przełącznik dwustabilny: ten typ przełącznika jest powszechnie używany w zastosowaniach domowych do włączania i wyłączania urządzeń elektrycznych. Posiada dźwignię, za pomocą której możemy przesuwać się w górę lub w dół do włączania i wyłączania urządzeń.
- Przełącznik obrotowy: ten typ przełącznika służy do połączenia jednej linii z jedną z wielu linii. Przykładami tego typu przełączników są np. Multimetr, selektor kanałów, selektor zakresu, selektor pasma urządzenia pomiarowego w urządzeniach komunikacyjnych. Ten przełącznik jest taki sam jak jednobiegunowy przełącznik wielopołożeniowy. Ale rozmieszczenie tego przełącznika jest inne.
Przełączniki elektryczne:
Przełączniki elektryczne to nic innego jak urządzenie półprzewodnikowe. Przełączniki te są bardziej przydatne ze względu na ich niski koszt, mały rozmiar i niezawodność. W tym przełączniku zastosowano materiały półprzewodnikowe, takie jak krzem (Si), german (Ge) itp. Ogólnie rzecz biorąc, ten typ przełączników jest używany w układach scalonych (IC), napędach silników elektrycznych, zastosowaniach HVAC, a także szeroko stosowany jako wyjście cyfrowe (DI) kontrolera.
- Przekaźnik
- Tranzystor bipolarny
- Dioda mocy
- MOSFET
- IGBT
- SCR
- TRIAC
- DIAC
- GTO
1) Przekaźnik: Przekaźnik działa na zasadzie elektromechanicznej, więc ten przełącznik jest również znany jako przełącznik elektromechaniczny. Gdy prąd przepłynie przez cewkę, wytworzy pole magnetyczne wokół cewki. Ta wielkość pola magnetycznego zależy od ilości prądu przepływającego przez cewkę. Rozmieszczenie styków odbywa się w taki sposób, aby w przypadku zwiększenia prądu przy kurtynie prądowej styki krańcowe zostały pobudzone i zmieniły swoje położenie. Czasami przekaźnik wykorzystuje pasek bimetaliczny do wykrywania temperatury ze względów bezpieczeństwa. Przekaźniki są dostępne w szerokim zakresie napięć i prądów. W systemie elektroenergetycznym przekaźnik odgrywa ważną rolę w identyfikacji uszkodzeń. W przemyśle również przekaźniki są używane jako urządzenie zabezpieczające. Sprawdź tutaj pełne działanie przekaźnika.
2) Tranzystor bipolarny: tranzystor ze złączami bipolarnymi ma trzy zaciski; baza, emiter i kolektor. Tranzystory działają w trzech regionach; odcięcie, nasycenie i obszar aktywny. Symbol tranzystora pokazano na rysunku 6. Region aktywny nie jest używany do celów przełączania. Jeśli dostateczna ilość prądu jest dostępna na zacisku bazowym, tranzystor wejdzie w obszar nasycenia i prąd przepłynie przez ścieżkę kolektor-emiter, a tranzystor będzie działał jako włącznik. Jeśli prąd bazowy jest niewystarczający, obwód jest otwarty i prąd nie może przepływać przez kolektor-emiter i tranzystor wchodzi do obszaru odcięcia. W tym regionie tranzystor działa jako wyłącznik. Tranzystor jest używany jako wzmacniacz w zastosowaniach elektronicznych, a także służy do tworzenia bramki typu AND, NOT w obwodach cyfrowych, a tranzystor jest również używany jako urządzenie przełączające w układzie scalonym.Tranzystory nie są przydatne w aplikacjach o dużej mocy, ponieważ mają większe straty rezystancyjne w porównaniu do MOSFET.
3) Dioda mocy: Dioda mocy ma dwa zaciski; anoda i katoda. Dioda składa się z materiału półprzewodnikowego typu p i n i tworzy złącze pn, które jest znane jako dioda. Symbol diody mocy pokazano na rysunku 7. Gdy dioda jest w trybie polaryzacji do przodu, prąd polaryzacji może przepływać przez obwód, a polaryzacja wsteczna blokuje prąd. Jeśli anoda jest dodatnia względem katody, dioda jest przesunięta w przód i działa jako przełącznik ON. Podobnie, jeśli katoda jest dodatnia względem anody, dioda ma odwrotną polaryzację i działa jako wyłącznik. Diody mocy są stosowane w aplikacjach energoelektronicznych, takich jak prostownik, obwód powielacza napięcia i obwód zacisku napięcia itp.
4) MOSFET: tranzystor polowy półprzewodnikowy MOSFET-metal-tlenek. MOSFET ma trzy terminale; brama, odpływ i źródło. MOSFET działa na dwóch podstawowych formach; Rodzaj wyczerpania i typ wzmocnienia. Jeśli napięcie bramka-źródło (V GS) nie jest wystarczające, MOSFET działa jako typ zubożenia, a tryb zubożenia MOSFET jest podobny do przełącznika OFF. Jeśli napięcie bramka-źródło (V GS) jest wystarczające, MOSFET działa jako typ wzmocnienia, a tryb wzmocnienia MOSFTE jest podobny do przełącznika ON. Zakres przełączania MOSFET-u wynosi od kilkudziesięciu neonowych sekund do kilkuset mikrosekund. MOSFET używany w liniowym regulatorze napięcia, przerywaczu i wzmacniaczu częstotliwości audio, itp. Sprawdź tutaj obwody MOSFET.
5) IGBT: tranzystor bipolarny z izolowaną bramką IGBT . IGBT to połączenie BJT i MOSFET. IGBT ma wysoką impedancję wejściową i duże prędkości przełączania (charakterystyczne dla MOSFET), a także niskie napięcie nasycenia (charakterystyczne dla BJT). IGBT ma trzy terminale; Brama, emiter i kolektor. IGBT może sterować za pomocą terminala bramkowego. Można go włączać i wyłączać, wyzwalając i dezaktywując jego terminal bramki. IGBT może blokować zarówno dodatnie, jak i ujemne napięcie tak samo jak GTO. IGBT jest używany w falowniku, sterowaniu silnikiem trakcyjnym, nagrzewnicy indukcyjnej i zasilaczach impulsowych.
6) SCR: SCR - Silicon Controlled Rectifier. SCR ma trzy zaciski; Brama, anoda i katoda. Działanie SCR jest takie samo jak diody, ale SCR rozpoczyna przewodzenie, gdy jest w polaryzacji do przodu (katoda jest ujemna, a anoda jest dodatnia) i wymagany jest również dodatni impuls zegarowy na bramce. W przypadku polaryzacji do przodu, jeśli impuls zegarowy bramki jest równy zeru, tyrystor wyłączony przez wymuszoną komutację, a przy polaryzacji wstecznej, tyrystor pozostaje w stanie WYŁ. Tak samo jak dioda. SCR są używane w sterowaniu silnikami, regulatorach mocy i ściemnianiu lamp.
7) TRIAC: TRIAC jest taki sam, jak dwa SCR połączone odwrotnie równolegle z podłączoną bramką. TRIAC jest urządzeniem dwukierunkowym. TRIAC ma trzy zaciski; Główny zacisk 1 (MT), główny zacisk 2 (MT2) i bramka. Zaciski MT1 i MT2 są połączone z obwodem, którym chcemy sterować i dostępna jest bramka wyzwalająca impuls napięciem dodatnim lub ujemnym. Kiedy zacisk MT2 jest pod napięciem dodatnim w stosunku do zacisku MT1, a bramka jest również wyzwalana dodatnio, wówczas SCR-1 wyzwala TRIAC. Gdy zacisk MT1 jest pod napięciem dodatnim w stosunku do zacisku MT2, a bramka jest również wyzwalana dodatnio, wówczas SCR-2 wyzwala TRIAC. TRIAC może być używany zarówno dla źródeł AC, jak i DC, ale generalnie TRIAC jest używany w aplikacjach AC, takich jak sterowanie silnikiem, włączanie świateł (przemysłowych i domowych), itp. Sprawdź tutaj obwód ściemniacza triaka.
8) DIAC: DIAC- Dioda AC. DIAC ma dwa zaciski. Ten przełącznik może działać w obu kierunkach. Symbol DIAC pokazano na rysunku 12. DIAC działa w dwóch regionach; region blokowania do przodu lub do tyłu i region przełamania lawiny. Gdy przyłożone napięcie jest mniejsze niż napięcie przełączania, DIAC działa w obszarze blokowania w przód lub w tył. W tym regionie DIAC działa jako wyłącznik. Kiedy przyłożone napięcie jest większe niż napięcie przebicia, następuje przebicie lawinowe i DIAC działa jako włącznik. DIAC nie może gwałtownie przełączać się w zastosowaniach niskonapięciowych i niskoprądowych w porównaniu z TRIAC i SCR. DIAC stosowany do ściemniania światła, sterowania uniwersalnym silnikiem i obwodem kontroli ciepła.
9) Tyrystor wyłączający bramkę: GTO ma trzy zaciski; Brama, anoda i katoda. Jak sama nazwa wskazuje, to urządzenie może się WYŁĄCZYĆ przez terminal bramowy. W symbolu GTO składa się z dwóch strzałek na terminalu bramki, które pokazują dwukierunkowy przepływ prądu przez terminal bramki. To urządzenie można WŁĄCZYĆ, przykładając niewielki dodatni prąd bramki i WYŁĄCZYĆ ujemnym impulsem z zacisku bramki. GTO stosowany w falownikach, napędach AC i DC, nagrzewnicy indukcyjnej i SVC (statyczna kompensacja VAR). GTO nie może używać do wyłączania obciążeń indukcyjnych bez pomocy obwodu tłumiącego.
