Wszystkie urządzenia elektroniczne posiadają funkcje przełączające. Dotyczy to nie tylko samego zasilania urządzeń, ale także różnych funkcji, zgodnie ze specyfiką i przeznaczeniem urządzenia.
Przełączanie wokół nas
W zależności od przeznaczenia docelowego urządzenia, przełączeń można dokonywać nie tylko, aby np. w telewizorze wybrać źródło sygnału wizyjnego (np. konsola do gier, tuner DVB-T czy zewnętrzna kamera), a także zmienić kanał odbieranej stacji. Również jedna ze współczesnych technologii ekranów telewizorów, tj. LCD-TFT polega na wyświetlaniu obrazu poprzez włączanie i wyłączanie kolorów czerwonego, zielonego i niebieskiego (RGB) celem stworzenia odpowiedniej kombinacji kolorów pikseli składających się na kompletny obraz. Każda z tych funkcji działa na zasadzie przełączania. Proces ten może się odbywać jako przełączanie pojedyncze, a także wielokrotne – np. w celu wybrania programu w pralce automatycznej czy też opcji aplikacji odtwarzacza muzyki na smartfonie.
Czym jest przełączanie?
W ogólnym zarysie przełączanie jest czynnością, która prowadzi do tworzenia lub przerywania jednego bądź większej ilości połączeń elektrycznych w jednym obwodzie tudzież pomiędzy wieloma obwodami ze sobą współpracującymi, aby skierować przepływ prądu na odpowiednio wybrany fragment obwodu. Do realizacji przełączania korzysta się z przełączników. W najprostszym przypadku ustawienie przełącznika w pozycji otwartej powodować będzie przerwanie obwodu i brak możliwości przepływu prądu elektrycznego w tym obwodzie, zaś ustawienie przełącznika w pozycji zamkniętej, spowoduje zamknięcie obwodu umożliwiające przepływ przezeń prądu elektrycznego.
Przełączniki sterowane mechanicznie a przełączniki sterowane elektrycznie
W większości urządzeń współczesnej elektroniki rolę przełączników pełnią tranzystory – półprzewodnikowe elementy sterowane elektrycznie. W zależności od konstrukcji mogą one być sterowane prądowo (tranzystory bipolarne) lub napięciowo (tranzystory unipolarne). Tym sposobem za pomocą bardzo małego prądu lub napięcia, możemy sterować przepływem lub blokowaniem znacznie większego prądu. Jednak w dalszym ciągu tranzystory nie wyparły podzespołów tradycyjnych, takich jak przełączniki mechaniczne sterowane ręcznie, które po dziś dzień stanowią element wyposażenia interfejsów wielu różnych urządzeń elektrycznych i elektronicznych. Podział przełączników obejmuje ich sposób sterowania fizycznego, liczbę i konfigurację styków, a także dopuszczalne wartości napięć i prądów roboczych.
Przykładowe realizacje sterowania fizycznego przełącznikami mechanicznymi
Przełączniki mechaniczne o sterowaniu ręcznym dzielą się na różne rodzaje sterowania. Do najbardziej popularnych należą:
- Przełączniki suwakowe – styk ruchomy przełącznika jest fizycznie połączony z suwakiem. Takie przełączniki można spotkać m.in. w latarkach kieszonkowych i zabawkach;
- Przełączniki hebelkowe – styk ruchomy jest połączony z metalową dźwignią. Takie przełączniki są wykorzystywane m.in. w sprzęcie elektroakustycznym, m.in. we wzmacniaczach gitarowych lampowych i syntezatorach analogowych;
- Przełączniki kołyskowe – styk ruchomy jest połączony z klawiszem, który ma najczęściej dwa położenia, a czasami dodatkowe trzecie – środkowe. Ten rodzaj przełącznika jest typowo wykorzystywany jako przełącznik ścienny do włączania i wyłączania oświetlenia. Znajduje on także zastosowanie w listwach zasilających i urządzeniach AGD;
- Przełączniki krańcowe – styk ruchomy jest połączony z metalowym listkiem. Taki przełącznik jest także nazywany mikrostykiem. Stosuje się go w lutownicach transformatorowych, bramach automatycznych i w układach elektroniki przemysłowej;
- Przełączniki membranowe – styk ruchomy stanowi gumka przewodząca połączona fizycznie z elastyczną gumką. Naciśnięcie na klawisz powoduje naciśnięcie na gumkę przewodzącą, która zwiera odpowiednie blaszki na płytce PCB, tworząc drogę dla przepływu prądu. Te miniaturowe przełączniki są masowo montowane w sprzęcie RTV, tj. pilotach do telewizorów, konsolach do gier i klawiaturach komputerowych;
- Przełączniki typu tact-switch – styk ruchomy jest połączony z plastikowym przełącznikiem. Ten rodzaj przełączników jest spotykany m.in. w panelach sterujących procesami technologicznymi w przemyśle, a także w mikserach audio.
Konfiguracje styków przełączników
Istotnym parametrem, który będzie warunkował nasz wybór przełącznika, jest jego konfiguracja styków. Konfiguracja styków opisuje liczbę pozycji przełącznika. Przykładowe konfiguracje styków przełączników, z jakimi często możemy się spotkać to m.in:
- SPST – pojedynczy styk zwierny – jest to najprostszy rodzaj konfiguracji styków przełącznika elektrycznego sterowanego mechanicznie. Przełącznik taki umożliwia zamknięcie lub otwarcie obwodu;
- SPDT – pojedynczy styk przełączny – ten przełącznik ma tak jak SPST – pojedynczy styk wejściowy. W tym przypadku przepływ prądu możemy skierować na dwa różne tory, choć w dalszym ciągu możemy korzystać z takiego typu przełącznika jako SPST – pozostawiając jeden z dwóch torów wybieralnych jako niepodłączony;
- DPDT – podwójny styk przełączny – w istocie, są to dwa przełączniki SPDT zamknięte w jednej obudowie, które są ze sobą sprzężone mechanicznie – mogą sterować dwoma osobnymi obwodami, ale położenie ich styków będzie dokładnie takie samo.
Osobną kwestią jest sposób położenia styków przełącznika w stanie spoczynku. Dotyczy to tylko przełączników monostabilnych, tj. takich, które mają tylko jedną pozycję stabilną. Tu podział jest następujący:
- NO – styki normalnie otwarte – w pozycji stabilnej, styk ruchomy nie jest połączony ze stykiem nieruchomym. Zmiana pozycji przełącznika powoduje zwarcie tych styków;
- NC – styki normalnie zamknięte – w pozycji stabilnej, styk ruchomy jest połączony ze stykiem nieruchomym. Zmiana pozycji przełącznika powoduje rozwarcie tych styków.
