Elektrische Schakelaars Begrijpen: Typen, Functies en Toepassingen

Hoewel schakelaars fundamenteel zijn voor elektrische systemen, is een diep begrip van hun typen essentieel voor de volgende hoofdstukken – die de mechanische schakelaar-gebaseerde digitale logica van eerdere technologie onderzoeken.

Het bestuderen van schakelaar-gedreven schakelingen naast solid-state logische poorten vereenvoudigt beide concepten en legt de basis voor het meesteren van Booleaanse algebra, de wiskundige ruggengraat van digitale logica.

Wat Is Een Elektrische Schakelaar?

Een elektrische schakelaar is een apparaat dat de stroom van elektronen in een schakeling onderbreekt of voltooit. Het gedraagt zich als een binair element – of volledig "gesloten" (aan) of volledig "open" (uit). Dit hoofdstuk verkent de verschillende schakelaarcategorieën die vandaag de dag bestaan.

Leer de Verschillende Typen Schakelaars

De simpelste schakelaars bestaan uit twee geleiders die samengebracht worden door een bedieningsmechanisme. Meer gesofisticeerde schakelaars incorporeren elektronische schakelingen die reageren op fysieke stimuli zoals licht of magnetische velden.

Ongeacht complexiteit, presenteert een schakelaar uiteindelijk twee aansluitterminals die ofwel verbonden zijn door een interne contact ofwel gescheiden blijven.

Schakelaars bedoeld voor handmatige bediening heten handschakelaars, en ze komen in verschillende gangbare varianten:

Wipschakelaars

Wipschakelaars worden bediend door een hefboom die in één van twee of meer discrete standen kan worden geplaatst. Een typische huishoudelijke lichtschakelaar is een klassiek voorbeeld.

De meeste wipschakelaars houden hun hefboom in elke geselecteerde positie; anderen incorporeren een veer die de hefboom terugbrengt naar een standaard "normale" positie, wat momentane operatie mogelijk maakt.

Drukknopschakelaars

Drukknopschakelaars zijn twee-positie apparaten die bediend worden door een knop in te drukken en los te laten. De meeste bevatten een veer die de knop terugbrengt naar de "uit" positie voor momentane operatie.

Sommige drukknoppen klitten aan of uit bij elke indruk, terwijl anderen ingedrukt blijven tot handmatige vrijgave. De laatste hebben vaak een paddenstoelvormige knop voor ergonomische duw-trek actie.

Keuzeschakelaars

Keuzeschakelaars gebruiken een draaiknop of hefboom om één van meerdere posities te kiezen. Als wipschakelaars, kunnen ze in de gekozen positie blijven of een veerterugkeer voor momentaan gebruik hebben.

Joystick Schakelaars

Een joystick schakelaar wordt bediend door een hefboom die in meerdere assen kan bewegen. Een of meer interne contacten openen of sluiten afhankelijk van de richting van de hefboom – en soms hoeveel hij bewogen wordt.

De cirkel-en-punt notatie in het schakelaarsymbool geeft de vereiste hefboombeweging aan. Joystick handschakelaars worden breed gebruikt voor kraan- en robotbesturing.

Sommige schakelaars zijn specifiek ontworpen om door machinemotion te worden bediend in plaats van door menselijke hand. Deze heten limietschakelaars omdat ze gebruikt worden om een machine te stoppen wanneer een component een vooraf bepaalde limiet bereikt.

Limietschakelaars

Limietschakelaars lijken op robuuste wip- of keuzeschakelaars, maar hun hefbomen worden gedreven door een machineonderdeel. Een kleine rolager op het uiteinde van de hefboom beschermt tegen slijtage door herhaald contact.

Nabijheidsschakelaars

Nabijheidsschakelaars detecteren de aanloop van een metaaldeel via magnetische of hoog-frequente elektromagnetische velden.

Basismodellen gebruiken een permanentemagneet om een afgedichte schakelaar te activeren wanneer een metaalstuk binnen ongeveer één inch komt. Geavanceerdere typen gebruiken een spoel geenergiseerd met een hoog-frequente stroom; de aanwezigheid van metaal verandert de stroomgrootte, wat de schakeling activeert.

De elektronische variant wordt aangegeven door de diamantvormige doos rond het symbool. Een niet-elektronische nabijheidsschakelaar gebruikt hetzelfde symbool als een hefboom-geactiveerde limietschakelaar.

Optische nabijheidsschakelaars gebruiken een lichtbron en fotodetector. De bundel wordt onderbroken of gereflecteerd door het machineonderdeel, wat de schakelaar in staat stelt positie te voelen. Deze zijn ook waardevol in veiligheidsvergrendelingen om personeel in gevaarlijke zones te detecteren.

De Verschillende Typen Proces Schakelaars

In industriële omgevingen zijn schakelaars die reageren op fysieke procesvariabelen onmisbaar. Ze kunnen alarmen activeren wanneer parameters afdwalen of apparatuur uitschakelen om schade te voorkomen.

Snelheidsschakelaars

Snelheidsschakelaars meten asrotatie met centrifugaal gewichten of contactloze optische/magnetische sensoren.

Drukschakelaars

Drukschakelaars activeren via een zuiger, membraan of balg die gas- of vloeistofdruk omzet in mechanische kracht.

Temperatuurschakelaars

Een veelvoorkomende temperatuursensor is de bimetallische strip – een dun blad van twee metalen met verschillende thermische uitlijdingscoëfficiënten. Als de temperatuur verandert, buigt de strip, wat de schakelaar activeert.

Andere ontwerpen gebruiken een messing bol gevuld met vloeistof of gas gekoppeld aan een druk-gevoelig element. Het verwarmen van de bol doet de inhoud uitdijen, de druk verhogen en de schakelaar activeren.

Vloeistof Niveau Schakelaar

Vloeistofniveauschakelaars kunnen een drijvend element gebruiken dat een schakelaar contacteert wanneer de vloeistof stijgt tot een vooraf ingestelde hoogte. Als de vloeistof elektriciteit geleidt, kan een paar sondes de kloof overbruggen, en een relais wordt getriggerd door de kleine stroom die vloeit.

Niveaudetectie voor vastestoffen – zoals graan of voer – gebruikt vaak een schopwiel of tuningvork-sensor die de afwezigheid van beweging detecteert wanneer de silo het ingestelde niveau bereikt.

Vloeistof Stroom Schakelaar

Een stroomschakelaar geïnstalleerd in een pijp monitort de stroomsnelheid door een schop of vleugel die door de vloeistof gedreven wordt. Andere varianten zijn differentiële-druk schakelaars die de drukval over een ingebouwde restrictie voelen.

Kern Niveau Schakelaar

Een kernniveauschakelaar bestaat uit een zwakke radioactieve bron en een detector gepositioneerd over de diameter van het vat. Naarmate materiaal boven de bron opbouwt, vermindert stralingsverzwakking het detectorsignaal, wat een relais activeert om het niveau aan te geven.

Omdat de bron en detector extern aan het vat zijn, is geen fysieke inbraak vereist, en de gebruikte straling is veilig voor personeel.

Alle Schakelaars Hebben Meerdere Toepassingen

Er is zelden een enkele "perfecte" schakelaar voor een klus; elk type biedt afwegingen in duurzaamheid, responstijd en geschiktheid voor de omgeving. De juiste schakelaar selecteren is de sleutel tot betrouwbare operatie.

SAMENVATTING:

• Een schakelaar is een elektrisch apparaat, meestal electromechanisch, gebruikt om continuïteit tussen twee punten te controleren.
• Hand schakelaars worden geactiveerd door menselijke aanraking.
• Limiet schakelaars worden geactiveerd door machinemotie.
• Proces schakelaars worden geactiveerd door veranderingen in een fysiek proces (temperatuur, niveau, stroom, enz.).

GERELATEERDE WERKBLADEN:

• Schakelaars Werkblad