有許多不同類型的交換機(jī)旨在滿足不同的設(shè)計(jì)要求、部署環(huán)境和使用場景。

我總是對一件事如何導(dǎo)致另一件事感到驚訝。例如，在記錄我們正在進(jìn)行的從頭開始構(gòu)建 4 位計(jì)算機(jī)的項(xiàng)目時(shí)，我意識到我們必須解決大量的設(shè)計(jì)問題。其中一個(gè)主題是開關(guān)彈跳，它指的是當(dāng)我們激活或停用一個(gè)開關(guān)時(shí)，它可能會非?？焖俚卮蜷_和關(guān)閉多次。

我們將在本迷你系列的第 2 部分討論與開關(guān)相關(guān)的術(shù)語，然后在第 3 部分討論彈跳/去抖技術(shù)(硬件和軟件)。在本專欄中，我們將首先考慮術(shù)語“開關(guān)”的含義在最基本的層面。此外，我們將深入研究一些在我們蜿蜒穿越世界時(shí)可能遇到的不同類型開關(guān)的示例。

本專欄涵蓋的主題如下：

什么是開關(guān)?

莫爾斯電碼鑰匙

撥動開關(guān)

翹板開關(guān)

滑動/滑動開關(guān)

旋轉(zhuǎn)開關(guān)

按鈕開關(guān)

觸覺開關(guān)

微動開關(guān)和限位開關(guān)

刀開關(guān)

磁性開關(guān)

簧片開關(guān)

水銀開關(guān)

智能開關(guān)

高壓開關(guān)

請注意，我在下面的一些主題中添加了包含“make”和“break”等術(shù)語的評論;“開放”和“封閉”;“單刀單擲”(SPST)和“單刀雙擲”(SPDT);“先斷后通”(BBM)和“先通后斷”(MBB);和“常開”(NO)和“常閉”(NC)。就本專欄而言，這些評論僅供參考;我們將在這個(gè)迷你系列的第 2 部分中解釋它們的含義。

什么是開關(guān)?

在電氣工程的背景下，開關(guān)是一種電氣元件，可以“接通”或“斷開”電路，中斷電流或?qū)㈦娏鲝囊粋€(gè)導(dǎo)體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)導(dǎo)體。

當(dāng)大多數(shù)人聽到“開關(guān)”這個(gè)詞時(shí)，他們會本能地想到用于控制燈光的壁掛式版本。這些設(shè)備通常屬于一種稱為撥動開關(guān)的類型。然而，正如我們將看到的，有許多不同類型的交換機(jī)旨在滿足不同的設(shè)計(jì)要求、部署環(huán)境和使用場景。

莫爾斯電碼鍵

一種非常早期的開關(guān)，稱為莫爾斯電碼，曾經(jīng)(現(xiàn)在仍然)用于以莫爾斯電碼傳輸信息，這是由美國畫家和發(fā)明家塞繆爾·芬利·布雷斯·莫爾斯于 1837 年發(fā)明的。

此處顯示的鍵可被視為單刀單擲常開 (SPST-NO) 開關(guān)。

撥動開關(guān)

術(shù)語“撥動開關(guān)”是指通過機(jī)械桿手動驅(qū)動的一類電氣開關(guān)，具有正向快速動作，通常伴隨著咔噠聲。這種開關(guān)的一個(gè)非常常見的用途是打開或關(guān)閉燈或其他電氣設(shè)備。

最常見的撥動開關(guān)類型是單刀雙擲和單刀雙擲，但還有更多可能性，包括單刀中心斷開 (SPCO)，它類似于單刀雙擲，但杠桿具有三個(gè)位置。

SPST 撥動開關(guān)上的觸點(diǎn)通常為 NO，但也提供 NC 版本。SPDT 撥動開關(guān)上的觸點(diǎn)通常為 BBM，但也提供 MBB 版本。

許多撥動開關(guān)被設(shè)計(jì)成提供多組電觸點(diǎn)的同時(shí)致動，并且在某些應(yīng)用中，多個(gè)撥動開關(guān)可以機(jī)械聯(lián)鎖以防止被禁止的組合。

搖臂開關(guān)

搖臂開關(guān)是一種在樞軸點(diǎn)上來回?fù)u動的開/關(guān)開關(guān)(有點(diǎn)像蹺蹺板)。

最常見的翹板開關(guān)類型是 SPST 和 SPDT，但還有更多的可能性，包括 SPCO，它類似于 SPDT，但具有三個(gè)用于杠桿的位置。

SPST 翹板開關(guān)上的觸點(diǎn)通常為 NO，但也提供 NC 版本。SPDT 翹板開關(guān)上的觸點(diǎn)通常為 BBM，但也提供 MBB 版本。

滑動/滑動開關(guān)

滑動或滑動開關(guān)是機(jī)械開關(guān)，采用一種在開關(guān)的關(guān)閉和打開狀態(tài)之間移動(滑動)的機(jī)制。

最常見的滑動開關(guān)類型是 SPST 和 SPDT，但還有更多的可能性。

SPDT 滑動開關(guān)上的觸點(diǎn)通常為 BBM，但也提供 MBB 版本。

旋轉(zhuǎn)開關(guān)

旋轉(zhuǎn)開關(guān)通過操作手柄的扭轉(zhuǎn)動作進(jìn)行操作。這種開關(guān)至少有兩個(gè)位置，但通常有更多。一種形式的旋轉(zhuǎn)開關(guān)由一個(gè)主軸或“轉(zhuǎn)子”組成，它有一個(gè)接觸臂或“輻條”，像凸輪一樣從其表面伸出。它還具有一組端子，圍繞轉(zhuǎn)子布置成圓形，每個(gè)端子都用作“輻條”的觸點(diǎn)，許多不同的電路中的任何一個(gè)都可以通過該觸點(diǎn)連接到轉(zhuǎn)子。

常見類型的旋轉(zhuǎn)開關(guān)具有單極(中心主軸或轉(zhuǎn)子)和多擲(端子圍繞轉(zhuǎn)子排列成圓形)，例如單極 11 擲 (SP11T) 旋轉(zhuǎn)開關(guān)。此外，旋轉(zhuǎn)開關(guān)還可以包括多層，其中每一層可以用于控制不同的電路。例如，旋轉(zhuǎn)開關(guān)有三層(或極)，每層有 11 個(gè)位置(或擲)。

一些旋轉(zhuǎn)開關(guān)提供編碼輸出，例如二進(jìn)制編碼十進(jìn)制 (BCD) 或十六進(jìn)制;此外，還有各種小型 PCB 安裝設(shè)備和指輪屬于旋轉(zhuǎn)開關(guān)類別。

旋轉(zhuǎn)開關(guān)上的觸點(diǎn)通常是 BBM，但也有 MBB 版本。

按鈕開關(guān)

初學(xué)者對“開關(guān)”和“按鈕”之間的區(qū)別感到困惑是很常見的。造成這種情況的主要原因是，當(dāng)我們聽到有人說“開關(guān)”時(shí)，我們通常會想象一個(gè)切換，我們會想到“切換開關(guān)”(我們不包括網(wǎng)絡(luò)工程師和他們的“網(wǎng)絡(luò)開關(guān)”)。然而，當(dāng)我們聽到有人說“按鈕”時(shí)，我們會想象一個(gè)按鈕，我們會想到“按鈕”。

實(shí)際上，它們都是使用不同的使用模型和內(nèi)部機(jī)制執(zhí)行相同功能的開關(guān)。初學(xué)者應(yīng)該做的是訓(xùn)練自己思考“撥動開關(guān)”和“按鈕開關(guān)”。

按鈕開關(guān)上的觸點(diǎn)通常是 BBM，但也有 MBB 版本。

輕觸開關(guān)

術(shù)語“輕觸開關(guān)”是指一系列小型瞬時(shí)按鈕開關(guān)，通常安裝在印刷電路板 (PCB) 上，僅在按下按鈕時(shí)打開。

觸覺開關(guān)可用于各種應(yīng)用，包括 Arduinos 等微控制器開發(fā)板上的“重置”按鈕。

微動開關(guān)和限位開關(guān)

微型快動開關(guān)，也注冊商標(biāo)，通常稱為微動開關(guān)，是一種由非常小的物理力驅(qū)動的電子開關(guān)。切換可靠地發(fā)生在致動器的特定且可重復(fù)的位置，這對于其他切換機(jī)制并不一定如此。

微動開關(guān)體積小、耐用、可靠且相對便宜。微動開關(guān)的定義特征是致動器按鈕處相對較小的移動會在電觸點(diǎn)處產(chǎn)生相對較大的移動。

微動開關(guān)應(yīng)用非常廣泛，可用于電器、機(jī)械和工業(yè)控制系統(tǒng)。微動開關(guān)的常見應(yīng)用包括微波爐上的門聯(lián)鎖;電梯、自動售貨機(jī)和街機(jī)按鈕中的調(diào)平和安全開關(guān);并檢測復(fù)印機(jī)中的卡紙或其他故障。

最常見的微動開關(guān)類型是 SPST 和 SPDT，但還有更多的可能性。

SPST 微動開關(guān)上的觸點(diǎn)通常為 NO，但也提供 NC 版本。SPDT 微動開關(guān)上的觸點(diǎn)通常為 BBM，但也提供 MBB 版本。

在電氣工程中，限位開關(guān)是由機(jī)器部件的運(yùn)動或物體的存在操作的開關(guān)。它們用于諸如控制作為控制系統(tǒng)一部分的機(jī)械、安全聯(lián)鎖或計(jì)算通過某個(gè)點(diǎn)的物體等任務(wù)。微動開關(guān)常用于限位開關(guān)的作用。

刀開關(guān)

刀開關(guān)由鉸鏈、金屬杠桿(或刀)和槽(或鉗口)組成。鉸鏈允許刀具從鉗口提起或插入鉗口。鉸鏈和鉗口都固定在一個(gè)絕緣底座上，而刀的一端有一個(gè)絕緣手柄可以抓握。當(dāng)?shù)侗煌迫脬Q口時(shí)，電流流過開關(guān)。

最常見的刀開關(guān)類型是 SPST、SPDT、雙刀單擲 (DPST) 和雙刀雙擲 (DPDT)，但還有更多的可能性。

雖然在過去很常用，但刀開關(guān)現(xiàn)在在現(xiàn)實(shí)世界的部署中相對較少，主要用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)，在這些實(shí)驗(yàn)中，開關(guān)的位置可以在演示或蒸汽朋克文物(如作者的Inamorata Prognostication Engine )中清楚地看到。

磁性開關(guān)

磁性開關(guān)是一種電氣開關(guān)，其開/關(guān)狀態(tài)由磁場控制。它們在移動元件無法與開關(guān)直接接觸的情況下很有用，例如在爆炸性環(huán)境中。磁性開關(guān)用于廣泛的應(yīng)用，包括防盜報(bào)警系統(tǒng)，其中它們用于檢測門窗的打開/關(guān)閉狀態(tài)。

最常見的磁性開關(guān)類型是 SPST 和 SPDT，但還有更多的可能性。SPST 磁性開關(guān)上的觸點(diǎn)通常為 NO，但也提供 NC 版本。

簧片開關(guān)

簧片開關(guān)是一種磁性開關(guān)，其中稱為簧片的柔性鐵磁金屬觸點(diǎn)位于密封的玻璃外殼中。觸點(diǎn)通常是常開的，當(dāng)存在磁場時(shí)閉合，或者它們可以常閉并在施加磁場時(shí)斷開。開關(guān)可以由電磁線圈(從而制成簧片繼電器)或通過將永磁體靠近開關(guān)來驅(qū)動。當(dāng)磁場被移除時(shí)，簧片會回到原來的位置。

最常見的簧片開關(guān)類型是 SPST，但也有 SPDT 版本。SPST 簧片開關(guān)上的觸點(diǎn)通常為 NO，但也提供 NC 版本。

水銀開關(guān)

水銀開關(guān)是一種電氣開關(guān)，當(dāng)少量液態(tài)金屬汞連接金屬電極以關(guān)閉電路時(shí)，它會打開和關(guān)閉電路。有幾種不同的基本設(shè)計(jì)，最常見的是水銀傾斜開關(guān)，當(dāng)相對于水平方向傾斜一個(gè)方向時(shí)，它處于一種狀態(tài)(打開或關(guān)閉)，而當(dāng)向另一個(gè)方向傾斜時(shí)，它處于另一種狀態(tài)。

Mercury 傾斜開關(guān)提供了一種小型、簡單且廉價(jià)的方式來檢測方向或傾斜度。與球形傾斜開關(guān)不同，水銀傾斜開關(guān)中的液態(tài)金屬連接不受污垢、碎屑和氧化的影響，它提供了非常低電阻的無彈跳連接，并且移動和振動不會導(dǎo)致接觸不良。因?yàn)樗y傾斜開關(guān)是密封的，它們可以用于電弧危險(xiǎn)的地方，例如存在爆炸性蒸汽的地方。

智能開關(guān)

術(shù)語“智能開關(guān)”對不同的人有不同的含義。出于我們的目的，我們正在考慮類似于 NKK Switches 的SmartSwitch設(shè)備系列。

智能開關(guān)通過將機(jī)電開關(guān)的功能與可編程圖形 LCD 或 OLED 顯示器相結(jié)合，大大增加了人機(jī)界面 (HMI) 的功能，其中顯示的圖像可以動態(tài)修改以反映開關(guān)的狀態(tài)或呈現(xiàn)與底層系統(tǒng)相關(guān)的其他相關(guān)信息。

高壓開關(guān)

老實(shí)說，在本專欄中，我們實(shí)際上只涉及了令人難以置信的各種可用開關(guān)類型和技術(shù)。只是為了讓您了解我的意思，看看這段視頻，顯示高壓隔離開關(guān)電弧。

雖然這可能不是我們大多數(shù)人在聽到“交換機(jī)”一詞時(shí)所想到的，但它仍然是交換機(jī)世界的一員。我不了解你，但我認(rèn)為我更樂意使用開關(guān)來控制我的低壓、低電流、基于微控制器的閃爍 LED 項(xiàng)目。

在這個(gè)迷你系列的第 2 部分中，我們將深入研究與開關(guān)相關(guān)的一些術(shù)語，例如“極點(diǎn)”和“投擲”以及 BBM 與 MBB。同時(shí)，您能想到我們應(yīng)該添加到上述列表中的任何主要開關(guān)類別嗎?或者，是否有任何您認(rèn)為值得一提的特殊或不尋常的開關(guān)類型(如果有圖片會很好)?

審核編輯：湯梓紅