Типы переключателей
Глава 4 - Переключатели
Введение
Электрический выключатель - это любое устройство, используемое для прерывания потока электронов в цепи. Переключатели - это, по сути, двоичные устройства: они либо полностью включены («закрыты»), либо полностью выключены («открыты»). Существует много разных типов коммутаторов, и мы рассмотрим некоторые из этих типов в этой главе.
Хотя это может показаться странным, чтобы охватить эту элементарную электрическую тему на таком позднем этапе этой серии книг, я делаю это, потому что главы, которые следуют, исследуют более древнее царство цифровых технологий, основанное на механических контактах переключателя, а не на твердотельных схемах затвора и для этого требуется глубокое понимание типов коммутаторов. Изучение функции коммутационных схем в то же время, когда вы узнаете о твердотельных логических затворах, облегчает понимание обеих тем и создает основу для расширенного обучения в булевой алгебре, математике, стоящей за цифровыми логическими схемами.
Изучите различные типы коммутаторов
Самый простой тип выключателя - это тот, где два электрических проводника приводятся в контакт друг с другом движением приводного механизма. Другие переключатели являются более сложными, и в них могут быть включены электронные схемы, способные включать или выключать в зависимости от определенного физического стимула (например, света или магнитного поля). В любом случае конечным выходом любого коммутатора будет (по крайней мере) пара разъемов для подключения проводки, которые либо будут соединены вместе внутренним контактным механизмом переключателя («закрыты»), либо не будут соединены вместе («открыто»), Любой переключатель, предназначенный для управления человеком, обычно называется ручным переключателем, и они изготавливаются в нескольких вариантах:
Переключатели
Тумблеры включаются с помощью рычага, расположенного в одном или двух положениях. Обычный выключатель освещения, используемый в бытовой электропроводке, является примером тумблера. Большинство тумблеров останавливаются в любом из положений своих рычагов, в то время как другие имеют внутренний механизм пружины, который возвращает рычаг в определенное нормальное положение, что позволяет использовать так называемую «мгновенную» работу.
Кнопочные переключатели
Кнопочные переключатели - двухпозиционные устройства, приводимые в действие нажатием и отпусканием кнопки. Большинство кнопочных выключателей имеют внутренний пружинный механизм, который возвращает кнопку в положение «выкл» или «не нажато» для кратковременной работы. Некоторые кнопочные переключатели будут поочередно включаться и выключаться при каждом нажатии кнопки. Другие кнопочные выключатели останутся в положении «вкл» или «нажаты» до тех пор, пока кнопка не будет отведена назад. У этого последнего типа кнопочных выключателей обычно есть грибовидная кнопка для легкого толкания.
Селекторные переключатели
Селекторные переключатели приводятся в действие с помощью поворотной ручки или рычага какого-либо типа, чтобы выбрать одно или два положения. Как и тумблер, селекторные переключатели могут либо находиться в любом из своих положений, либо содержать механизмы пружинного возврата для кратковременной работы.
Переключатель джойстика
Переключатель джойстика приводится в действие рычагом, свободным для перемещения более чем на одну ось движения. Один или несколько из нескольких переключающих механизмов срабатывают в зависимости от того, каким образом рычаг выдвигается, а иногда и от того, как далеко он сдвигается. Обозначение круга и точки на символе переключателя представляет направление движения рычага джойстика, необходимое для приведения в действие контакта. Ручные переключатели джойстика обычно используются для управления краном и роботом.
Некоторые переключатели специально разработаны для управления движением машины, а не вручную оператора. Эти переключатели с ручным управлением обычно называются концевыми выключателями, поскольку они часто используются для ограничения движения машины путем выключения исполнительной мощности на компонент, если он перемещается слишком далеко. Как и в случае с ручными выключателями, конечные выключатели выпускаются в нескольких вариантах:
Концевые выключатели
Эти концевые выключатели очень напоминают прочные ручные переключатели или переключатели, оснащенные рычагом, надвигаемым машинной частью. Часто рычаги имеют наконечник с небольшим роликовым подшипником, что предотвращает потерю рычага при повторном контакте с машинной частью.
Бесконтактные переключатели
Бесконтактные переключатели воспринимают подход металлической части машины как магнитным, так и высокочастотным электромагнитным полем. Простые бесконтактные переключатели используют постоянный магнит, чтобы приводить в действие герметичный механизм переключения всякий раз, когда часть машины приближается (обычно 1 дюйм или меньше). Более сложные бесконтактные переключатели работают как металлоискатель, активируя катушку провода с высокочастотным током и электронным образом контролируют величину этого тока. Если металлическая часть (не обязательно магнитная) будет достаточно близка к катушке, ток будет увеличиваться и отключить цепь контроля. Символ, показанный здесь для бесконтактного переключателя, относится к электронному разнообразию, о чем свидетельствует алмазная коробка, окружающая переключатель. Неэлектронный датчик приближения будет использовать тот же символ, что и конечный выключатель с рычажным приводом.
Другой формой бесконтактного переключателя является оптический переключатель, состоящий из источника света и фотоэлемента. Положение машины определяется либо прерыванием, либо отражением светового луча. Оптические переключатели также полезны в приложениях безопасности, где лучи света могут использоваться для обнаружения входа персонала в опасную зону.
Различные типы технологических переключателей
Во многих промышленных процессах необходимо контролировать различные физические величины с помощью переключателей. Такие переключатели могут использоваться для звуковой сигнализации, указывая на то, что переменная процесса превысила нормальные параметры, или они могут использоваться для отключения процессов или оборудования, если эти переменные достигли опасных или разрушительных уровней. Существует много различных типов переключателей процесса:
Эти переключатели определяют скорость вращения вала либо центробежным весовым механизмом, установленным на валу, либо каким-то бесконтактным обнаружением движения вала, такого как оптическое или магнитное.
Давление газа или жидкости можно использовать для приведения в действие механизма переключения, если это давление применяется к поршню, диафрагме или сильфонам, которые преобразуют давление в механическую силу.
Недорогой температурно-чувствительный механизм представляет собой «биметаллическую полоску»: тонкую полосу из двух металлов, соединенную спиной к спине, причем каждый металл имеет разную скорость теплового расширения. Когда полоса нагревается или охлаждается, разные темпы теплового расширения между двумя металлами заставляют ее изгибаться. Затем изгиб полосы может быть использован для приведения в действие механизма переключения контактов. Другие температурные переключатели используют латунную лампу, заполненную жидкостью или газом, с крошечной трубкой, соединяющей лампу с датчиком давления. Когда лампа нагревается, газ или жидкость расширяются, создавая повышение давления, которое затем приводит в действие механизм переключения.
Плавающий объект может использоваться для активации механизма переключения, когда уровень жидкости в резервуаре поднимается выше определенной точки. Если жидкость является электропроводящей, сама жидкость может использоваться в качестве проводника для соединения между двумя металлическими зондами, вставленными в бак на требуемой глубине. Техника проводимости обычно реализуется со специальной конструкцией реле, вызванной небольшим количеством тока через проводящую жидкость. В большинстве случаев нецелесообразно и опасно переключать ток полной нагрузки цепи через жидкость.
Уровневые переключатели также могут быть спроектированы для определения уровня твердых материалов, таких как древесная щепа, зерно, уголь или корм для животных в бункере, бункере или бункере. Общей конструкцией для этого приложения является небольшое лопастное колесо, вставленное в бункер на желаемой высоте, которое медленно поворачивается небольшим электродвигателем. Когда твердый материал заполняет бункер до этой высоты, материал препятствует вращению лопастного колеса. Крутящий момент малогабаритного двигателя, чем срабатывает механизм переключения. В другой конструкции используется металлический штифт «настраивающейся вилки», вставленный в бункер снаружи на желаемой высоте. Вилка вибрирует на своей резонансной частоте с помощью электронной схемы и катушки магнита / электромагнита. Когда бункер заполняется до этой высоты, твердый материал гасит вибрацию вилки, изменение амплитуды колебаний и / или частоты, обнаруженных электронной схемой.
Входящий в трубу переключатель потока обнаруживает любой расход газа или жидкости, превышающий определенный порог, обычно с небольшим лопастью или лопастью, которая толкается потоком. Другие переключатели потока сконструированы как дифференциальные реле давления, измеряющие перепад давления через рестрикцию, встроенную в трубу.
Другим типом переключателя уровня, подходящим для обнаружения жидкости или твердого материала, является ядерный выключатель. Составленные из материала радиоактивного источника и детектор излучения, они устанавливаются поперек диаметра емкости для хранения как твердого, так и жидкого материала. Любая высота материала за пределами уровня расположения источника / детектора уменьшит силу излучения, достигающего детектор. Это уменьшение излучения на детекторе может быть использовано для запуска релейного механизма для обеспечения контакта переключателя для измерения, сигнализации или даже контроля уровня судна.
Как источник, так и детектор находятся вне сосуда, без каких-либо вторжений, кроме самого потока излучения. Используемые радиоактивные источники довольно слабы и не представляют непосредственной угрозы здоровью для операций или обслуживающего персонала.
Как обычно, обычно существует несколько способов реализовать коммутатор для контроля физического процесса или использования в качестве операторского элемента управления. Обычно нет единого «идеального» переключателя для любого приложения, хотя некоторые, очевидно, имеют определенные преимущества перед другими. Для эффективной и надежной работы коммутаторы должны быть разумно согласованы с задачей.
ОБЗОР:
- Коммутатор представляет собой электрическое устройство, обычно электромеханическое, которое используется для контроля непрерывности между двумя точками.
- Ручные переключатели управляются человеческим прикосновением.
- Концевые выключатели приводятся в действие движением машины.
- Переключатели процесса управляются изменениями в каком-либо физическом процессе (температура, уровень, расход и т. Д.).