ما هو المفتاح ؟ التبديل ليس سوى جهاز يستخدم لتشغيل وإيقاف تشغيل الجهاز. من المحتمل أن تكون هذه المعدات عبارة عن معدات كهربائية مثل المروحة والتلفزيون وما إلى ذلك. لتدفق التيار من الدائرة ، يجب أن يتطلب مسارًا مغلقًا (حلقة). إذا كان المفتاح في وضع الإيقاف ، فهذا يعني أن الدائرة مفتوحة ولا يمكن للتيار أن يتدفق عبر الموصل وأن الجهاز غير نشط (حالة إيقاف التشغيل). لتنشيطه ، يتعين علينا تشغيل مفتاح التشغيل ، فهو يصنع دائرة كاملة ويغلق المسار. لذلك ، يمكن أن يتدفق التيار عبر الجهاز ويمكن تشغيله. لذا ، فإن وظيفة التبديل هي جعل (المفتاح في وضع التشغيل) وكسر (المفتاح مغلق) الدائرة.
في هندسة نظام التحكم ، تلعب المفاتيح دورًا مهمًا. هناك نوعان رئيسيان من المفاتيح - التبديل الميكانيكي والمفتاح الكهربائي. تتطلب المفاتيح الميكانيكية اتصالًا ماديًا أو يدويًا بالمفتاح للتشغيل. لا تتطلب المفاتيح الكهربائية اتصالًا ماديًا أو يدويًا ، فهي قادرة على أداء العملية. تعمل المفاتيح الكهربائية تحت تأثير أشباه الموصلات.
مفاتيح ميكانيكية:
يتم تصنيف المفاتيح الميكانيكية أيضًا إلى أنواع مختلفة من المفاتيح بناءً على عدد الأقطاب والممرات. الأعمدة تعني عدد دارة الإدخال (دائرة الطاقة) المتاحة للمفتاح. الرميات تعني عدد دارة الخرج (عدد المسار الذي يمكن أن يتدفق فيه التيار) المتاح للمفتاح.
- رمية أحادية القطب واحدة (SPST)
- رمي مزدوج بقطب واحد (SPDT)
- رمية أحادية القطب مزدوجة (DPST)
- الرمية المزدوجة من القطب المزدوج (DPDT)
- قطبين ستة رمي (2P6T)
- مفتاح تشغيل مؤقت / مفتاح تحكم مؤقت
- اضغط الزر
- مفتاح الضغط
- تبديل درجه الحراره
- مفتاح الفصل الكهربائي
- مفتاح دوار
في التبديل الميكانيكي ، تلامس لوحتان معدنتان بعضهما البعض لإكمال الدائرة حتى يتدفق التيار ويفصلان بعضهما البعض عن الدائرة المفتوحة حتى يقطع التيار.
1) رمية أحادية القطب الواحد (SPST): يتكون هذا المفتاح من محطتين ؛ تُعرف محطة الإدخال الواحدة بالقطب وتُعرف محطة الإخراج الواحدة باسم الرمي. إذن ، اسم هذا المفتاح هو رمية أحادية القطب. هذا المفتاح هو أبسط مثال على التبديل. بشكل عام ، هذا المفتاح المستخدم في حلقة واحدة ، يعني أن الدائرة تتطلب التحكم في مسار واحد مغلق فقط. يظهر رمز مفتاح الرمي المفرد ذو القطب الواحد في الشكل 1 أ. يتم توصيل هذا المفتاح في سلسلة مع الجهاز أو المصدر أو العناصر كما هو موضح في الشكل 1 ب.
2) الرمية المزدوجة للقطب المفرد (SPDT): يتكون هذا المفتاح من ثلاث محطات ؛ طرف إدخال واحد (عمود) ومحطتي إخراج (رمي) كما هو موضح في الشكل 2 أ. باستخدام هذا المفتاح ، يمكننا توفير التيار أو الإشارة لحلقتين كما هو موضح في الشكل 2. يُعرف رمز التبديل هذا أحيانًا باسم مفتاح المحدد.
3) رمية أحادية القطب مزدوجة (DPST): يتكون هذا المفتاح من أربعة أطراف ؛ طرفي إدخال (عمود) ومحطتي إخراج (رمي) كما هو موضح في الشكل 3 أ. هذا المفتاح مشابه جدًا لمبدلين SPST. يتم توصيل كلا المفتاحين بكبد واحد ، لذا يعمل كلا المفتاحين في وقت واحد. تستخدم هذه المفاتيح عندما نريد التحكم في دائرتين لنفس الوقت كما هو موضح في الشكل 3 ب.
4) الرمية المزدوجة للقطب المزدوج (DPDT): يتكون هذا المفتاح من ستة أطراف ؛ محطتا إدخال (قطب) ومحطتان لكل قطب ، لذلك إجمالي أربعة أطراف إخراج (رمي) كما هو موضح في الشكل 4 أ. يشبه تشغيل هذا المفتاح تشغيل مفتاحي SPDT المنفصلين في نفس الوقت. في هذا المفتاح ، يتم توصيل طرفي إدخال (عمود) بمجموعة واحدة (اثنان) من الإخراج (رمي -1) في الموضع 1 للمفتاح. إذا قمنا بتغيير موضع المفتاح ، فسيقوم بتوصيل هذا الإدخال بالمجموعة الثانية من الإخراج (المحطة -2) كما هو موضح في الشكل 4 ب. هنا كما هو موضح في المثال ، لنفترض أنه في الموضع 1 إذا كان المحرك يدور في اتجاه عقارب الساعة ، إذا غيرنا إلى الموضع 2 ، فسوف يدور المحرك في عكس اتجاه عقارب الساعة.
5) قطبان ستة رمي (2P6T): يتكون هذا من أربعة عشر طرفًا ؛ طرفي إدخال (أعمدة) وستة أطراف لكل عمود ، لذلك إجمالي اثني عشر محطة إخراج (رمي) كما هو موضح في الشكل 5 أ. بشكل عام ،يتم استخدامهذا النوع من المفاتيح للتبديل في الدائرة مع طرف إدخال مشترك.
6) مفتاح التشغيل اللحظي:
- مفتاح زر الضغط: عندما تضغط على المفتاح ، يتم إغلاق جهات اتصال المفتاح وتجعل الدائرة قريبة لتدفق التيار وعندما تزيل الضغط من الزر ، تكون جهات اتصال المفتاح مفتوحة وتكسر الدائرة. لذلك ، هذا المفتاح هو مفتاح اتصال مؤقت يمكنه التحكم في الدائرة عن طريق إجراء اتصاله وكسره. في مفتاح زر الضغط ، عندما تزيل الضغط من المفتاح ، يوجد ترتيب للزنبرك لفتح الاتصال.
- مفتاح الضغط: يتكون هذا النوع من المفاتيح من غشاء على شكل حرف C. وفقًا للضغط ، يشير هذا الحجاب الحاجز إلى الضغط. تستخدم هذه المفاتيح لاستشعار ضغط الهواء أو الماء أو الزيت في التطبيقات الصناعية. يعمل هذا المفتاح ، عندما يزداد ضغط النظام أو ينقص من نقطة التحديد.
- مفتاح درجة الحرارة: يتكون هذا النوع من المفاتيح من أجهزة استشعار درجة الحرارة مثل RTD (جهاز مقاومة درجة الحرارة). يعمل هذا المفتاح وفقًا لقيمة درجة الحرارة المقاسة.
- تبديل التبديل: يستخدم هذا النوع من المفاتيح بشكل شائع في التطبيقات المنزلية على الأجهزة الكهربائية ON و OFF. يحتوي على رافعة يمكننا من خلالها التحرك لأعلى أو لأسفل إلى تشغيل وإيقاف الأجهزة.
- مفتاح دوار: يستخدم هذا النوع من المفاتيح لتوصيل خط واحد بأحد الخطوط العديدة. Nob of multi-meter ، محدد القناة ، محدد النطاق ، محدد النطاق ، محدد النطاق في أجهزة الاتصالات ، هي أمثلة على هذا النوع من المحولات. هذا المفتاح هو نفس مفتاح الرمي المتعدد ذو القطب الواحد. لكن ترتيب هذا المفتاح مختلف.
المفاتيح الكهربائية:
المفاتيح الكهربائية ليست سوى جهاز أشباه الموصلات. هذه المفاتيح أكثر فائدة بسبب تكلفتها المنخفضة وصغر حجمها وموثوقيتها. في هذا المفتاح ، يتم استخدام مواد أشباه الموصلات مثل السيليكون (Si) والجرمانيوم (Ge) وما إلى ذلك بشكل عام ، يتم استخدام هذا النوع من المفاتيح في الدوائر المتكاملة (ICs) ومحركات المحركات الكهربائية وتطبيق HVAC ويستخدم أيضًا على نطاق واسع كمخرج رقمي (DI) من تحكم.
- تناوب
- الترانزستور ثنائي القطب
- الصمام الثنائي
- موسفيت
- IGBT
- SCR
- ترياك
- DIAC
- GTO
1) التتابع: يعمل التتابع على مبدأ الكهروميكانيكية ، لذلك يُعرف هذا المفتاح أيضًا باسم التبديل الكهروميكانيكي. عندما يمر التيار عبر ملف ، فإنه سيخلق مجالًا مغناطيسيًا حول الملف. تعتمد هذه الكمية من المجال المغناطيسي على مقدار التيار الذي يمر عبر الملف. يتم ترتيب جهات الاتصال بطريقة يتم فيها تنشيط جهات الاتصال وتغيير موضعها في حالة زيادة التيار باستخدام ستارة. في بعض الأحيان ، يستخدم التتابع شريطًا ثنائي المعدن لاستشعار درجة الحرارة لأغراض السلامة. التتابع متاح في نطاق واسع من الجهد والتيار. في نظام الطاقة ، يلعب التتابع دورًا مهمًا في تحديد الخطأ. في الصناعات أيضًا ، تُستخدم المرحلات كجهاز حماية. تحقق من العمل الكامل للترحيل هنا.
2) الترانزستور ثنائي القطب: الترانزستور ثنائي القطب له ثلاثة أطراف ؛ قاعدة ، باعث وجامع. تعمل الترانزستورات في ثلاث مناطق ؛ القطع والتشبع والمنطقة النشطة. يظهر رمز الترانزستور في الشكل 6. لغرض التحويل ، لا يتم استخدام المنطقة النشطة. في حالة توفر كمية كافية من التيار عند محطة القاعدة ، يدخل الترانزستور إلى منطقة التشبع ويتدفق التيار عبر مسار المجمع-الباعث ويعمل الترانزستور كمفتاح تشغيل. إذا كان تيار القاعدة غير كافٍ ، فإن الدائرة مفتوحة ولا يمكن للتيار أن يتدفق عبر المجمع-الباعث ويدخل الترانزستور في منطقة القطع. في هذه المنطقة ، يعمل الترانزستور كمفتاح إيقاف. يستخدم الترانزستور كمكبر للصوت في تطبيقات الإلكترونيات ، كما أنه يستخدم لصنع بوابة مثل AND ، وليس في الدوائر الرقمية ، كما يستخدم الترانزستور كجهاز تبديل في الدائرة المتكاملة.الترانزستورات ليست مفيدة في التطبيقات عالية الطاقة لأنها أكثر مقاومة مقارنة مع MOSFET.
3) الصمام الثنائي للطاقة: يحتوي الصمام الثنائي على محطتين ؛ الأنود والكاثود. يتكون الصمام الثنائي من مادة شبه موصلة من النوع p و n ويصنع تقاطع pn ، والذي يعرف باسم الصمام الثنائي. يظهر رمز الصمام الثنائي للطاقة في الشكل 7. عندما يكون الصمام الثنائي في حالة انحياز أمامي ، يمكن أن يتدفق التيار عبر الدائرة وفي اتجاه عكسي يمنع التيار. إذا كان الأنود موجبًا فيما يتعلق بالكاثود ، فإن الصمام الثنائي يكون متحيزًا للأمام ويعمل كمفتاح تشغيل. وبالمثل ، إذا كان الكاثود موجبًا فيما يتعلق بالأنود ، فإن الصمام الثنائي يكون في انحياز عكسي ويعمل كمفتاح إيقاف. تُستخدم ثنائيات الطاقة في تطبيقات إلكترونيات الطاقة مثل ، المعدل ، دائرة مضاعف الجهد ودائرة clamper ، إلخ.
4) MOSFET: ترانزستور تأثير مجال أشباه الموصلات MOSFET-Metal Oxide. لدى MOSFET ثلاث محطات طرفية ؛ البوابة والصرف والمصدر. تعمل MOSFET على شكلين أساسيين ؛ نوع النضوب ونوع التحسين. إذا كان جهد مصدر البوابة (V GS) غير كافٍ ، فإن MOSFET يعمل كنوع استنفاد ووضع استنفاد لـ MOSFET مشابه لمفتاح إيقاف التشغيل. إذا كان جهد مصدر البوابة (V GS) كافيًا ، فإن MOSFET يعمل كنوع تحسين ووضع التحسين لـ MOSFTE مشابه لمفتاح التشغيل. نطاق تبديل MOSFET هو عشرات من الثواني النيون إلى بضع مئات من الميكروثانية. يتم استخدام MOSFET في منظم الجهد الخطي والمروحية ومضخم طاقة تردد الصوت ، وما إلى ذلك. تحقق من دوائر MOSFET هنا.
5) IGBT: IGBT- ترانزستور ثنائي القطب معزول بالبوابة. IGBT هو مزيج من BJT و MOSFET. يتميز IGBT بمقاومة عالية للإدخال وسرعات تحويل عالية (خاصية MOSFET) بالإضافة إلى جهد تشبع منخفض (خاصية BJT). لدى IGBT ثلاث محطات طرفية ؛ بوابة ، باعث وجامع. يمكن لـ IGBT التحكم باستخدام بوابة طرفية. يمكن تشغيله وإيقاف تشغيله عن طريق تشغيل وتعطيل محطة البوابة الخاصة به. يمكن لـ IGBT منع كل من الجهد الموجب والسالب مثل GTO. يستخدم IGBT في العاكس والتحكم في محرك الجر والتدفئة التعريفي وإمدادات الطاقة ذات الوضع التبديل.
6) SCR: SCR- معدل التحكم بالسيليكون. يحتوي SCR على ثلاث محطات ؛ البوابة والأنود والكاثود. يعمل SCR مثل الصمام الثنائي ، لكن SCR يبدأ التوصيل عندما يكون في انحياز أمامي (الكاثود سالب والأنود موجب) ونبض الساعة الموجب عند البوابة مطلوب أيضًا. في التحيز الأمامي ، إذا كانت نبضات الساعة للبوابة صفرية ، يتم إيقاف تشغيل SCR عن طريق التبديل القسري وفي التحيز العكسي يظل SCR في حالة إيقاف التشغيل مثل الصمام الثنائي. تستخدم SCRs في التحكم في المحركات ، ومنظمات الطاقة ، وتعتيم المصباح.
7) TRIAC: TRIAC هو نفس اثنين من SCR متصلان بشكل عكسي بالتوازي مع البوابة المتصلة. TRIAC هو جهاز ثنائي الاتجاه. لدى TRIAC ثلاث محطات طرفية ؛ المحطة الرئيسية 1 (MT) والمحطة الرئيسية 2 (MT2) والبوابة. ترتبط المحطات الطرفية MT1 و MT2 بدائرة نريد التحكم فيها وبوابة متاحة لتحريك النبض بالجهد الموجب أو الجهد السالب. عندما تكون محطة MT2 بجهد إيجابي فيما يتعلق بمحطة MT1 والبوابة يتم تشغيلها أيضًا بشكل إيجابي ، عندئذٍ يتم تشغيل SCR-1 من TRIAC. عندما تكون محطة MT1 بجهد موجب فيما يتعلق بمحطة MT2 ويتم تشغيل البوابة أيضًا بشكل إيجابي ، عندئذٍ يتم تشغيل SCR-2 من TRIAC. يمكن استخدام TRIAC لكلا المصدرين AC و DC ولكن بشكل عام ، يتم استخدام TRIAC في تطبيقات التيار المتردد مثل التحكم في المحرك ، وتبديل الأضواء (الصناعية والمنزلية) ، وما إلى ذلك. تحقق هنا من Triac Dimmer Circuit.
8) DIAC: مفتاح التيار المتردد DIAC- ديود. لدى DIAC محطتان. يمكن أن يعمل هذا المفتاح في كلا الاتجاهين. يظهر رمز DIAC في الشكل 12. تعمل DIAC في منطقتين ؛ منطقة الحجب الأمامي أو منطقة الحجب العكسي ومنطقة الانهيار الجليدي. عندما يكون الجهد المطبق أقل من جهد الكسر ، يعمل DIAC في منطقة الحجب الأمامي أو العكسي. في هذه المنطقة DIAC بمثابة مفتاح OFF. عندما يكون الجهد المطبق أكبر من جهد الانهيار ، يحدث انهيار الانهيار الجليدي ويعمل DIAC كمفتاح تشغيل. لا يمكن لـ DIAC التبديل بشكل حاد للجهد المنخفض وتطبيق التيار المنخفض مقارنةً بـ TRIAC و SCR. يستخدم DIAC في التعتيم الخفيف ، والتحكم في المحرك العالمي ودائرة التحكم في الحرارة.
9) ثايرستور غلق البوابة: يحتوي GTO على ثلاث محطات ؛ البوابة والأنود والكاثود. كما يوحي الاسم ، يمكن إيقاف تشغيل هذا الجهاز من خلال محطة البوابة. يتكون رمز GTO من سهمين على بوابة البوابة ، مما يدل على التدفق ثنائي الاتجاه للتيار عبر بوابة البوابة. يمكن تشغيل هذا الجهاز من خلال تطبيق تيار بوابة موجب صغير وإيقاف التشغيل بواسطة نبضة سالبة من طرف البوابة. تستخدم GTO في العواكس ومحركات التيار المتردد والتيار المستمر وسخان الحث و SVC (تعويض VAR الثابت). لا يمكن استخدام GTO لإيقاف الأحمال الاستقرائية ، دون مساعدة دائرة snubber.
