有許多不同類型的交換機旨在滿足不同的設(shè)計要求、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，在記錄我們正在進行的從頭開始構(gòu)建 4 位計算機的項目時，我意識到我們必須解決大量的設(shè)計問題。其中一個主題是開關(guān)彈跳，它指的是當我們激活或停用一個開關(guān)時，它可能會非常快速地打開和關(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€導(dǎo)體轉(zhuǎn)移到另一個導(dǎo)體。

當大多數(shù)人聽到“開關(guān)”這個詞時，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旨在滿足不同的設(shè)計要求、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，但杠桿具有三個位置。

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

許多撥動開關(guān)被設(shè)計成提供多組電觸點的同時致動，并且在某些應(yīng)用中，多個撥動開關(guān)可以機械聯(lián)鎖以防止被禁止的組合。

搖臂開關(guān)

搖臂開關(guān)是一種在樞軸點上來回搖動的開/關(guān)開關(guān)(有點像蹺蹺板)。

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，但具有三個用于杠桿的位置。

SPST 翹板開關(guān)上的觸點通常為 NO，但也提供 NC 版本。SPDT 翹板開關(guān)上的觸點通常為 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)動作進行操作。這種開關(guān)至少有兩個位置，但通常有更多。一種形式的旋轉(zhuǎn)開關(guān)由一個主軸或“轉(zhuǎn)子”組成，它有一個接觸臂或“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，每個端子都用作“輻條”的觸點，許多不同的電路中的任何一個都可以通過該觸點連接到轉(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 個位置(或擲)。

一些旋轉(zhuǎn)開關(guān)提供編碼輸出，例如二進制編碼十進制 (BCD) 或十六進制;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，當我們聽到有人說“開關(guān)”時，我們通常會想象一個切換，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，當我們聽到有人說“按鈕”時，我們會想象一個按鈕，我們會想到“按鈕”。

實際上，它們都是使用不同的使用模型和內(nèi)部機制執(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按鈕開關(guān)，通常安裝在印刷電路板 (PCB) 上，僅在按下按鈕時打開。

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，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、自動售貨機和街機按鈕中的調(diào)平和安全開關(guān);并檢測復(fù)印機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)上的觸點通常為 NO，但也提供 NC 版本。SPDT 微動開關(guān)上的觸點通常為 BBM，但也提供 MBB 版本。

在電氣工程中，限位開關(guān)是由機器部件的運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)一部分的機械、安全聯(lián)鎖或計算通過某個點的物體等任務(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絕緣底座上，而刀的一端有一個絕緣手柄可以抓握。當?shù)侗煌迫脬Q口時，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)實世界的部署中相對較少，主要用于科學(xué)實驗，在這些實驗中，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位于密封的玻璃外殼中。觸點通常是常開的，當存在磁場時閉合，或者它們可以常閉并在施加磁場時斷開。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。當磁場被移除時，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)，當少量液態(tài)金屬汞連接金屬電極以關(guān)閉電路時，它會打開和關(guān)閉電路。有幾種不同的基本設(shè)計，最常見的是水銀傾斜開關(guān)，當相對于水平方向傾斜一個方向時，它處于一種狀態(tài)(打開或關(guān)閉)，而當向另一個方向傾斜時，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。因為水銀傾斜開關(guān)是密封的，它們可以用于電弧危險的地方，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)

老實說，在本專欄中，我們實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”一詞時所想到的，但它仍然是交換機世界的一員。我不了解你，但我認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 項目。

在這個迷你系列的第 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”和“投擲”以及 BBM 與 MBB。同時，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