کلید‌های پر کاربرد در مدارات - بخش اول

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز، یکی از آسان و ابتدایی‌ترین و قطعات مدار، کلید است. کلید‌ها نیاز به هیچگونه معادلاتی برای محاسبه ندارند. تمام آن‌ها بین مدار باز و اتصال کوتاه انتخاب می‌کنند، به آسانی. اما چگونه می‌توانیم بدون دکمه‌ها و کلید‌ها زندگی کنیم؟ در مدارات و دستگاه‌های خود از کلید‌های استفاده میکنیم و باید با انواع آن آشنا شویم، تا بهترین انتخاب را داشته باشیم.


در این آموزش موارد زیر پوشش داده شده‌است:

کلید‌های لحظه‌ای در برابر دائمی
منظور از SPST، SPDT، DPDT و ... چیست؟
تفاوت بین دکمه‌های نرمال باز NO و نرمال بسته NC
تصاویری از کلید‌های شکیل
کاربرد‌های کلید‌ها

کلید چیست؟

کلید یک قطعه است که باز و بسته بودن یک مدار الکتریکی را کنترل می‌کند. آن‌ها اجازه جاری شدن جریان در یک مدار را می‌دهند. کلید‌ها قطعات حیاتی هر مدار هستند که نیاز به تعامل و کنترل توسط کاربر دارند.

یک کلید تنها می‌تواند در یک از دو حالت وجود داشته باشد: باز (روشن) یا بسته (خاموش)

در حالت خاموش، یک کلید شبیه یک شکاف در مدار به نظر می‌آید. در واقع به نظر می‌رسد یک مدار باز است که از جاری شدن جریان جلوگیری می‌کند.

در حالت روشن، کلید درست مانند یک سیم کاملا رسانا (اتصال کوتاه) است. مدار را می‌بندد، سیستم را روشن کرده و اجازه می‌دهد جریان از بقیه سیستم عبور کند. به مدار زیر دقت کنید متوجه مفهوم جملات بالا می‌شوید.



دیاگرام یک مدار با LED، مقاومت و یک کلید. وقتی کلید بسته است، جریان جاری است و LED بدرخشد. در غیر این صورت، جریان جاری نیست و به LED توانی نمی‌رسد.

انواع مختلفی از کلید‌ها وجود دارد: تاگل، چرخشی، DIP، دکمه فشاری، راکر، غشایی و… هرکدام از انواع کلید‌ها مجموعه‌ای از خصوصیات منحصر به فرد دارند که از بقیه متفاوت است. خصوصیاتی مانند چگونگی تغییر وضعیت کلید، یا اینکه کلید چند مدار را می‌تواند کنترل کند. در ادامه، به برخی از ویژگی‌های اساسی کلید‌ها اشاره می‌کنیم.

چگونگی عملکرد کلید‌ها

برای تغییر از یک حالت به حالت دیگر کلید، باید نوعی اقدام فیزیکی برای تغییر وضعیت کلید انجام شود. چگونگی عملکرد کلید، یکی از از خصوصیات مشخص کننده آن است.



نمونه‌هایی از انواع کلید. کلید فشاری، راکر، کشویی و مغناطیسی

عملکرد کلید می‌تواند فشار دادن، جابجا کردن کشویی، تکان دادن، چرخاندن، پرتاب، کشیدن، چرخش کلید، گرما، مغناطیسی کردن، ضربه زدن، زبان زدن (licking) و هر عمل فیزیکی که باعث اتصال مکانیکی در داخل کلید برای اتصال یا جدا کردن می‌شود.

لحظه‌ای در برابر دائمی

تمام کلید‌ها به یکی از دو دسته لحظه‌ای و دائمی تقسیم می‌شوند.

کلید‌های دائمی: مانند کلید‌های روشنایی روی دیوار- در یک وضعیت می‌مانند تا زمانی که در حالت جدید قرار گیرند و در حالت جدید می‌مانند تا به روی حالت دیگر قرار گیرند. همچنین ممکن است این کلیدها، کلید تاگل یا روشن/خاموش نام‌گذاری شوند.

کلید‌های لحظه‌ای: خیلی ساده بگیم تا زمانی که فشار داده شوند باعث عبور جریان و یا روشن شدن لامپ می‌شوند و وقتی رستتون را برداید خاموش میشن. مثل کلید بوق ماشین در نظر بگیرید. بصورت علمی‌تر تنها در زمانی که فعال هستند (مثلا فشار داده شوند.) عمل می‌کنند، اگر فعال نباشند، در حالت خاموش باقی می‌مانند. صفحه کلید یا کی بود کامپیوتر!

هشدار مفهومی! بیشتر کلید‌هایی که به عنوان دکمه نام می‌بریم، در دسته لحظه‌ای هستند. فعال کردن دکمه معمولا به معنی فشار آوردن روی آن به نحوی است که فقط یک کنترل لحظه‌ای (یک عمل لحظه‌ای مثل بوق زدن ماشین) به نظر آید. در این آموزش وقتی درباره دکمه‌ها صحبت می‌کنیم، منظور کلید فشاری لحظه‌ای است.

نحوه نصب به مدار

همانند بسیاری از قطعات، پایه‌های کلید به صورت نصب سطحی (SMD) یا حالت پایه دار است. کلید‌های پایه‌دار معمولا سایز بزرگتری دارند. برخی ممکن است برای قرار گرفتن روی برد بورد برای نمونه سازی آسان طراحی شده باشند.



این دکمه‌های تکتایل پایه‌دار هستند و به خوبی روی برد بورد قرار میگیرند. مناسب برای نمونه سازی.

کلید‌های SMD کوچکتر از PTH‌ها هستند و روی PCB قرار می‌گیرند. معمولا کلید‌های SMD برای تحمل نیروی وارد بر کلید‌های پایه‌دار ساخته نشده‌اند. پس با آرامش با این نوع کلید‌ها رفتار کنید.



آردوینو پرو دو کلید SMD دارد: یک کلید کشویی برای کنترل توان و یک دکمه فشاری برای کنترل ریست.

کلید‌های نصب روی قاب (Panel mount switches) برای قرارگیری بیرون محفظه طراحی شده است-.

کلید تاگل روشنایی نصب روی قاب

 

یکی دیگر از خصوصیات مهم کلید، که لازم است یک صفحه را به خود اختصاص دهد، آرایش مدار داخلی یک کلید است.

پل‌ها و حالت‌ها، باز و بسته

کلید باید حداقل دو پایانه داشته باشد، یکی برای وارد شدن جریان (به طور بالقوه) و یکی برای خارج شدن (به طور بالقوه). این ساده‌ترین نسخه یک کلید را توصیف می‌کند. در اغلب اوقات، کلید بیش از دو پایه دارد. این جایی است که دانستن تعداد پل و حالت، ضروری است.

تعداد پل‌ها در کلید تعیین می‌کند کلید چند مدار جداگانه را می‌تواند کنترل کند؛ بنابراین کلید تک پل تنها یک مدار را کنترل می‌کند. یک کلید ۴ پل می‌تواند ۴ مدار متفاوت را به طور جداگانه کنترل کند.

تعداد حالات بیان می‌کند که یک کلید میتواند چند وضعیت داشته باشد. به عنوان مثال به کلید بعضی سشوار‌ها دقت کنید سه حالت دارند: خاموش، سرعت کم و سرعت خیلی زیاد.

با دانستن اینکه هر کلید چند پل و اتصال دارد، می‌توان به طور خاص طبقه‌بندی انجام داد. معمولا کلید‌ها یا به صورت تک پل، تک حالت” یا “تک پل، دوحالت” و یا “دو پل، دو حالت” هستند که به اختصار به ترتیب SPST، DPST و DPDT شناخته می‌شوند.

کلید تک پل تک حالت SPST

یک کلید تک پل تک حالت (SPST) ساده‌ترین حالت کلید است. یک ورودی و یک خروجی دارد. SPST‌ها برای کلید‌های روشن-خاموش بهترین انتخابند. همچنین آن‌ها یک شکل بسیار معمول از کلید‌های دائمی هستند. کلید‌های SPST تنها نیاز به دو پایانه دارند.

نکته: کلید تک پل تک حالت SPST مخفف single pole single throw است.



نماد مداری کلید SPST در حالت خاموش، یک کلید راکر دائمی SPST پایه‌دار با زاویه راست.

کلید SPDT

یکی دیگر از کلید‌های معمول، کلید نوع SPDT است. SPDT‌ها سه پایانه دارند. یک پایه مشترک و دو پایه که برای اتصال به پایه مشترک هستند. SPDT‌ها برای انتخاب بین دو منبع توان و هر جایی که لازم است از یک ورودی به دوجا با انتخاب ما بره مناسب هستند. اکثر کلید‌های کشویی ساده از انواع SPDT هستند. کلید SPDT‌های معمولا باید سه پایه باشند.

نکته: بسته به موقعیت، SPDT می‌تواند با متصل کردن یک حالت کلید به صورت SPST نیز عمل کند.



نماد مداری کلید SPDT و کلید کشویی SPDT.

کلید DPDT

افزودن یک پل به SPDT، کلید دو پل دو حالته (DPDT) را می‌سازد. اساسا دو کلید SPDT می‌تواند دو مدار جدا را کنترل کند. DPDT‌ها باید ۶ پایانه داشته باشند.



نماد مداری DPDT و یک کلید راکر DPDT ۶ پایه.

کلید XPYT

کلید‌های بیش از دو پل و دو حالت خیلی معمول نیستند، اما وجود دارند. (همه آن‌ها شکل عجیب با اتصالات پیچیده دارند). در حالات قبل وقتی یک یا دو پل/حالت داشتیم، تعداد را به صورت اختصار در ابتدا می‌گفتیم. در اینجا به طور مثال کلید ۴PDT است. کلید ۴PDT می‌تواند ۴ مدار جداگانه را کنترل کند. برای هر مدار دو موقعیت.



نماد مداری یک ۴PDT بزرگ و یک کلید تاگل ۴PDT با حجم بزرگ

ادامه مقاله را در کلید‌های پر کاربرد در مدارات - بخش دوم مطالعه نمایید.