Микропереключатели и микрокнопки
Устройства для ручного «управления электричеством» —замыкания и размыкания электрической цепи, либо же для переключения между цепями, представлены кнопками, клавишами, тумблерами, клавиатурами, мембранами, замками. Эти электромеханические средства могут находиться лишь в одном из двух положений — разомкнутом («выключено») или замкнутом («включено»). При разомкнутом положении электрическая цепь разомкнута и по ней не проходит ток. В замкнутом положении проводники на входе и выходе переключающего устройства соединяются подвижными контактами.
Активация переключения осуществляется при помощи разного воздействия, которое присуще определённому типу переключателя. Коммутация производится касанием, нажатием, качением, вращением, вытягиванием, сдвигом, наклоном элемента управления. Чаще всего для этого используется рука или пальцы, хотя существуют переключатели, которые активизируются нажатием ногой. Кроме того, существуют бесконтактные переключатели, которые функционируют не от физического воздействия человека, а от механического давления предметов или электромагнитного поля.
Электромеханические переключатели классифицируются по способу воздействия на механизм коммутации, по размеру, а также конструкции. Поэтому различают такие типы переключателей: тумблеры, кнопки, клавишные переключатели, галетные, ползунковые, микрокнопки, микропереключатели герметичные, концевые выключатели, выключатели для светильников, сенсорные, ёмкостные, замки и т.д.
Что такое микропереключатели?
Микровыключатель — это электрический выключатель, который приводится в действие очень малым физическим усилием за счет использования механизма точки опрокидывания и/или миниатюрных размеров. Эта категория включает миниатюрные и сверхминиатюрные устройства: микрокнопки, микропереключатели (микровыключатели), ползунковые и галетные переключатели. В отличие от «полноразмерных» малых, средних и больших переключателей, у микропереключателей, как правило, отсутствует подсветка и светодиодный индикатор.
Микровыключатели (микропереключатели)
Под названием микропереключатели или микровыключатели подразумевают миниатюрные концевые выключатели. Ещё одно альтернативное название — микропереключатели мгновенного действия. Иногда эту группу переключателей разделяют на герметичные микровыключатели и концевые.
Малый диапазон хода кнопки предусматривает небольшое перемещение контактов. В сочетании с простым механизмом и герметичным корпусом это повышает прочность и срок эксплуатации (некоторые модели могут выдерживать до 50-80 тыс. циклов). При этом обеспечивается высокая скорость замыкания и размыкания.
Конструкция состоит из миниатюрного привода; изогнутой пружины; прижимной пружины в виде пластины, замыкающей контакты; изогнутых контактных пластин. При нажатии на привод сгибается плоская пружина. При достаточном сгибе она сжимает изогнутую пластину, которая перемещает контакты.
Привод выполнен в виде маленькой кнопки, сверху над которой может располагаться коромысло («лапка») или коромысло с роликом («лапка с роликом»). Также существуют модели с кнопкой, имеющей ход. А ещё бывают переключатели с лапкой или лапкой с роликом, но без кнопки. Такие конструкции срабатывают при малом усилии. Роликовые подходят для быстро движущихся механизмов, а лапка без ролика — для медленно движущихся механизмов.
При небольших габаритах некоторые производители классифицируют свои микропереключатели по размеру на сверхминиатюрные, миниатюрные и средние.
В зависимости от расположения контактов делятся на прямые и угловые.
Микропереключатели используются в случаях, когда необходимо срабатывание от низкого усилия, а также повышенная надёжность и долговечность. Такие устройства переключения применяются в торговых и игровых автоматах, лифтах, задвижках систем пожаротушения, насосах, термостатических контроллерах, станках. Кроме того, они могут быть составной частью других механизмов, таких как различные реле. Как правило, воздействие производится давлением предметов, а не пальцами. Например, кнопка может нажиматься при закрытии дверей.
Ползунковые переключатели
Коммутационные устройства, которые переключают контакты с помощью перемещения ползунка называют ползунковыми или движковыми переключателями. Как правило, это 2-х или 3-х позиционные модели. Отличительной особенностью ползунковых переключателей является то, что все положения ползунка фиксированные. Вторая особенность состоит в том, что они позволяют контролировать пропускание тока в цепи без необходимости вручную разрезать или сращивать провод.
Ползунок переключает контакты путём его сдвига в соседнее или крайнее положение. Перемещение осуществляется по направляющим и с усилием, поскольку сдвиг возможен лишь в определённых позициях. При перемещении ползунка металлические скользящие контакты перемещаются от одного набора металлических контактов к другому.
В зависимости от типа привода ручка может быть заподлицо или приподнята. Направляющие бывают пластиковые и металлические. Кроме того, существуют различия в расположении контактов: они могут быть прямыми и боковыми.
Ползунковые переключатели традиционно использовались для управления громкостью аудио- и видеотехники и устройств, поскольку большинство из них обеспечивают уровень мощности, который может медленно увеличивать или уменьшать громкость, скорость, температуру и другие характеристики. Также могут использоваться в тестовом или медицинском оборудовании.
Галетные переключатели
Необычным типом микропереключателей являются галетные. Отличительная особенность таких устройств — поворотное переключение контактов. При этом они позволяют включать сразу несколько цепей, связанных между собой. Коммутация цепей производится при помощи вращения рукоятки.
Своё название получили из-за того, что контакты располагаются на галетах — круглых платах. Причём плат может быть от одной до двенадцати. Каждая галета, в свою очередь, может состоять из 12-ти контактов. В центре платы располагается ось, сверху над которой — цилиндрическая рукоятка или поворотная ручка. Таким, образом, при повороте оси на 330° переключатель с одной галетой одновременно задействует 11 цепей. Количество возможных направлений колеблется от одного до 16-ти. Впрочем, существуют модели, имеющие 20 направлений.
Чтобы установить поворотный переключатель в правильное положение, используется фиксирующий механизм. Этот механизм заставляет переключатель «щелкнуть» в нужном положении и оставаться на месте до тех пор, пока не будет приложено достаточное усилие, предотвращая свободное вращение переключателя и случайную установку неправильной настройки. В стопоре используется колесо с прорезанными в нем выемками или канавками и прикрепленное к ротору. Когда ось достигает правильного положения, подпружиненный шарикоподшипник или кусок пружинной стали, прижимающийся к оси, вдавливается в канавку, удерживая её на месте.
Переключатели обычно имеют от одного до четырех полюсов. Наиболее распространены однополюсной, двухполюсной или трёхполюсной переключатель.
Для поворотных переключателей доступны две разные рамы: открытая и закрытая. Переключатели с открытой рамой имеют видимые движущиеся части, которые позволяют использовать самоочищающиеся контактные системы, обеспечивая надежную работу. У них доступно больше настраиваемых конфигураций контактов, и секции могут продаваться отдельно. Закрытые галетные переключатели хоть и скрывают контакты, но они обеспечивают лучшую защиту от пыли и загрязнений.
Микрокнопки
Переключатели мгновенного действия выпускаются и в виде кнопок. От обычных они отличаются размерами, большим сроком службы (составляет от 100 до 500 тысяч циклов или даже 10 миллионов срабатываний) и местом установки. Эти переключатели небольшого размера размещаются на печатных платах и используются для замыкания электрической цепи при нажатии кнопки человеком. Такие переключатели обычно используются во многих бытовых электронных устройствах.
Различаются расположением контактов. За данным параметром они делятся на прямые и боковые.
Габариты микрокнопок составляют от 6 до 12-18 мм для квадратных и круглых основ. Однако существуют кнопки на прямоугольной основе.
Нажимная крышка может быть круглой, квадратной или прямоугольной формы. При этом кнопки могут оснащаться LED подсветкой.
Характеристики микропереключателей
Перечень характеристик микропереключателей по большей части идентичен характеристикам для средних и больших кнопок и переключателей. К ним относятся: количество положений, тип переключения, количество полюсов, схему переключения, номинальное напряжение и ток, сопротивление контактов, способ монтажа, степень защиты, расчётное количество циклов срабатывания.
Количество положений указывает на количество контактов, к которым может быть подключён каждый полюс переключателя. Минимальное возможное количество положений — 2 (позиции «включено» и «выключено»). Такие устройства называют выключателями. Большинство микропереключателей как раз двухпозиционные. Впрочем, у галетных может иметься до 12 положений.
Тип переключения показывает позиции и последовательность переключения. Например, ON-OFF, ON-ON, ON-OFF-ON. При этом этот параметр может указывать на наличие или отсутствие фиксации положения. Если после нажатия кнопка, клавиша или рычаг возвращается в исходное положение, это значит, что позиция без фиксации. Позиция с отсутствующей фиксацией указывается в скобках. Например, ON-(ON), OFF-(ON).
Количество отдельных электрических цепей, которыми можно управлять называются полюсами или контактными группами. Поэтому однополюсной переключатель предполагает управление одной цепью, а двухполюсной — двумя.
Схема переключений отображает конфигурацию замыкания или размыкания контактов. Её можно составить, зная сколько полюсов и какое количество контактов. Наиболее распространёнными схемами являются SPST, SPDT, DTDT.
SPST является схемой коммутации с одним полюсом и одной цепью. Такой переключатель снабжён одним входом и одним выходом. У него контакты могут быть либо замкнуты, либо разомкнуты.
SPDT содержит три контакта. Один общий и два отдельных. У данной конфигурации один полюс, но при этом имеются две цепи. Это может использоваться для переключения разных источников питания. Такая схема встречается у ползунковых микропереключателей.
Двухполюсной DTDT похож на схему из двух SPDT. Такой тип имеет шесть контактов, две цепи (по три контакта в каждой группе), механически связанные вместе. Эта конфигурация позволяет одновременно управлять двумя цепями.
Многополюсные переключатели менее распространены, однако они могут иметь различные схемы коммутации. Например, 4PDT — четырёхполюсной двухпозиционный, а 4P4T — 4-х полюсной и имеет 4 положения. При этом может существуют однополюсные 12-ти позиционные переключатели.
Поскольку существуют электрические сети с разным напряжением этот параметр важен при выборе переключателя, так как под эту величину рассчитываются контакты и диэлектрическая стойкость изоляции. Промышленностью выпускаются миниатюрные переключатели под 250 или 125В переменного напряжения. Также существуют низковольтные под 12 или 24В постоянного напряжения.
Номинальная сила тока указывает допустимую величину постоянного или переменного тока, которую способен пропускать через замкнутые контакты микропереключатель.
Сопротивление контактов определяет максимальное сопротивление, которое будет при пропускании тока.
Монтаж может осуществляться разными способами. На механизм закрепления контактов влияет место установки. Поэтому выделяют две большие группы — для установки на печатную плату и панель. Монтаж бывает поверхностным и сквозным.
Степень защиты также применима к микропереключателям. Это обусловлено наличием герметичных моделей. Обозначения состоят из индекса IP и числового значения, складывающегося из двух цифр. Первая цифра обозначает уровень пылезащиты. Чем больше цифра, тем меньше частиц может проникнуть внутрь корпуса. Вторая цифра указывает уровень защиты от воды и влаги. Герметичными считаются модели, соответствующие классам защиты IP65, IP66, IP67, IP68.
Каждый переключатель рассчитан на определённое количество циклов срабатывания. Износ электрических механизмов более интенсивный, поэтому под сроком службы часто имеется в виду живучесть контактных частей. При этом корпуса более износостойкие.
Большинство миниатюрных переключателей выдерживают до 10 тысяч циклов переключения. Хотя среди микропереключателей имеются модели с ресурсом 50 или даже 80 тысяч циклов.