스위치 유형

이 책 시리즈의 후반부에서 전기 스위치의 기본 주제를 다루는 것이 이상하게 보일 수 있지만 이어지는 장에서는 반도체 게이트 회로가 아닌 기계적 스위치 접점을 기반으로 하는 디지털 기술의 더 오래된 영역을 탐구하기 때문에 그렇게 합니다. , 스위치 유형에 대한 철저한 이해가 필요합니다.

솔리드 스테이트 논리 게이트에 대해 배우는 동시에 스위치 기반 회로의 기능을 배우면 두 주제를 더 쉽게 이해할 수 있으며 디지털 논리 회로 이면의 수학인 부울 대수학에서 향상된 학습 경험을 위한 무대를 마련합니다.

전기 스위치란 무엇입니까?

전기 스위치는 회로에서 전자의 흐름을 차단하는 데 사용되는 모든 장치입니다. 스위치는 본질적으로 이진 장치입니다. 스위치는 완전히 켜져 있거나("닫힘") 완전히 꺼져 있습니다("열림"). 다양한 유형의 스위치가 있으며 이 장에서는 이러한 유형 중 일부를 살펴보겠습니다.

다양한 유형의 스위치 알아보기

가장 간단한 유형의 스위치는 작동 메커니즘의 움직임에 의해 두 개의 전기 도체가 서로 접촉하는 스위치입니다.

다른 스위치는 감지된 일부 물리적 자극(예:빛 또는 자기장)에 따라 켜거나 끌 수 있는 전자 회로를 포함하는 더 복잡합니다.

어떤 경우든, 모든 스위치의 최종 출력은 (최소한) 한 쌍의 와이어 연결 단자가 될 것입니다. 이 단자는 스위치의 내부 접점 메커니즘에 의해 함께 연결되거나("닫힘") 함께 연결되지 않습니다("열림"). .

사람이 조작하도록 설계된 모든 스위치는 일반적으로 핸드 스위치라고 합니다. , 그리고 그들은 여러 종류로 제조됩니다:

토글 스위치

토글 스위치는 두 개 이상의 위치 중 하나로 기울어진 레버로 작동됩니다. 가정용 배선에 사용되는 일반 전등 스위치는 토글 스위치의 한 예입니다.

대부분의 토글 스위치는 모든 레버 위치에 놓이게 되지만 다른 스위치에는 레버를 특정 정상으로 되돌리는 내부 스프링 메커니즘이 있습니다. "순간적인" 작업을 허용하는 위치입니다.

푸시버튼 스위치

푸시버튼 스위치는 눌렀다 떼는 버튼으로 작동되는 2위치 장치입니다. 대부분의 푸시버튼 스위치에는 일시적인 작동을 위해 버튼을 "밖으로" 또는 "눌리지 않은" 위치로 되돌리는 내부 스프링 메커니즘이 있습니다.

일부 푸시 버튼 스위치는 버튼을 누를 때마다 교대로 켜거나 끕니다. 다른 푸시 버튼 스위치는 버튼을 다시 빼낼 때까지 "in" 또는 "pressed" 위치에 유지됩니다.

이 마지막 유형의 푸시 버튼 스위치에는 일반적으로 쉽게 푸시-풀 동작을 위한 버섯 모양의 버튼이 있습니다.

선택 스위치

선택 스위치는 회전식 노브나 일종의 레버로 작동되어 둘 이상의 위치 중 하나를 선택합니다.

토글 스위치와 마찬가지로 선택 스위치는 임의의 위치에 놓이거나 순간 작동을 위한 스프링 리턴 메커니즘을 포함할 수 있습니다.

조이스틱 스위치

조이스틱 스위치는 하나 이상의 축에서 자유롭게 움직일 수 있는 레버로 작동됩니다. 여러 스위치 접점 메커니즘 중 하나 이상이 레버를 누르는 방식과 때로는 레버를 얼마나 멀리 눌렀는지에 따라 작동합니다.

스위치 기호의 원과 점 표기는 접점을 작동하는 데 필요한 조이스틱 레버 동작의 방향을 나타냅니다. 조이스틱 핸드 스위치는 일반적으로 크레인 및 로봇 제어에 사용됩니다.

일부 스위치는 작업자의 손이 아닌 기계의 움직임으로 작동하도록 특별히 설계되었습니다.

이러한 모션 작동 스위치는 일반적으로 리미트 스위치라고 합니다. , 너무 멀리 이동하는 경우 구성 요소의 작동 전원을 차단하여 기계의 동작을 제한하는 데 자주 사용되기 때문입니다. 핸드 스위치와 마찬가지로 리미트 스위치는 여러 종류가 있습니다.

리미트 스위치

이러한 리미트 스위치는 기계 부품에 의해 밀리는 레버가 장착된 견고한 토글 또는 선택기 핸드 스위치와 매우 유사합니다.

종종 레버 끝에 작은 롤러 베어링이 있어 기계 부품과의 반복적인 접촉으로 레버가 마모되는 것을 방지합니다.

근접 스위치

근접 스위치는 자기장 또는 고주파 전자기장을 통해 금속 기계 부품의 접근을 감지합니다.

단순 근접 스위치는 영구 자석을 사용하여 기계 부품이 가까워질 때마다(일반적으로 1인치 이하) 밀폐형 스위치 메커니즘을 작동합니다.

보다 복잡한 근접 스위치는 금속 탐지기처럼 작동하여 와이어 코일에 고주파 전류를 공급하고 해당 전류의 크기를 전자적으로 모니터링합니다.

금속 부분(반드시 자기가 아님)이 코일에 충분히 가까워지면 전류가 증가하여 모니터링 회로가 트립됩니다.

여기에 표시된 근접 스위치 기호는 스위치를 둘러싸고 있는 다이아몬드 모양의 상자로 표시되는 다양한 전자식입니다.

비전자식 근접 스위치는 레버 작동 제한 스위치와 동일한 기호를 사용합니다.

근접 스위치의 또 다른 형태는 광원과 광전지로 구성된 광 스위치입니다. 기계 위치는 광선의 차단 또는 반사에 의해 감지됩니다.

광 스위치는 또한 광선을 사용하여 위험한 영역에 사람이 들어가는 것을 감지할 수 있는 안전 애플리케이션에 유용합니다.

다양한 유형의 프로세스 스위치

많은 산업 공정에서 스위치로 다양한 물리량을 모니터링해야 합니다.

이러한 스위치는 프로세스 변수가 정상 매개변수를 초과했음을 나타내는 경보를 울리거나 해당 변수가 위험하거나 파괴적인 수준에 도달한 경우 프로세스 또는 장비를 종료하는 데 사용할 수 있습니다.

다양한 유형의 프로세스 스위치가 있습니다.

속도 스위치

이 스위치는 샤프트에 장착된 원심 추 메커니즘 또는 광학 또는 자기와 같은 샤프트 운동의 일종의 비접촉 감지를 통해 샤프트의 회전 속도를 감지합니다.

압력 스위치

압력이 압력을 기계적 힘으로 변환하는 피스톤, 다이어프램 또는 벨로우즈에 적용되는 경우 가스 또는 액체 압력을 사용하여 스위치 메커니즘을 작동할 수 있습니다.

온도 스위치

저렴한 온도 감지 메커니즘은 "바이메탈 스트립(bimetallic strip)"입니다. 두 금속의 얇은 스트립이 연속적으로 결합되어 있으며 각 금속은 서로 다른 열팽창률을 가집니다.

스트립이 가열되거나 냉각될 때 두 금속 간의 열팽창 속도가 다르기 때문에 스트립이 구부러집니다. 그런 다음 스트립의 굽힘을 사용하여 스위치 접점 메커니즘을 작동할 수 있습니다.

다른 온도 스위치는 액체 또는 기체로 채워진 황동 전구를 사용하며 전구를 압력 감지 스위치에 연결하는 작은 튜브를 사용합니다. 전구가 가열되면 가스 또는 액체가 팽창하여 압력이 증가하여 스위치 메커니즘이 작동합니다.

액위 스위치

탱크의 액체 레벨이 특정 지점을 넘어 상승할 때 부동 물체를 사용하여 스위치 메커니즘을 작동할 수 있습니다. 액체가 전기 전도성인 경우 액체 자체를 도체로 사용하여 필요한 깊이로 탱크에 삽입된 두 개의 금속 프로브 사이를 연결할 수 있습니다.

전도성 기술은 일반적으로 전도성 액체를 통한 소량의 전류에 의해 트리거되는 릴레이의 특수 설계로 구현됩니다. 대부분의 경우 액체를 통해 회로의 전체 부하 전류를 전환하는 것은 비실용적이고 위험합니다.

레벨 스위치는 저장 사일로, 빈 또는 호퍼에 있는 나무 조각, 곡물, 석탄 또는 동물 사료와 같은 고체 물질의 레벨을 감지하도록 설계할 수도 있습니다.

이 응용 프로그램의 일반적인 디자인은 작은 전기 모터에 의해 천천히 회전하는 원하는 높이로 상자에 삽입된 작은 패들 휠입니다.

단단한 재료가 빈을 해당 높이까지 채우면 재료가 외륜이 회전하는 것을 방지합니다. 스위치 메커니즘을 트립하는 것보다 작은 모터의 토크 응답.

또 다른 디자인은 외부에서 원하는 높이로 통에 삽입되는 "음차" 모양의 금속 갈래를 사용합니다. 포크는 전자 회로와 자석/전자석 코일 어셈블리에 의해 공진 주파수로 진동합니다.

통이 그 높이까지 채워지면 단단한 재료가 포크의 진동, 전자 회로에서 감지한 진동 진폭 및/또는 주파수의 변화를 감쇠시킵니다.

액체 흐름 스위치

파이프에 삽입된 흐름 스위치는 일반적으로 흐름에 의해 밀리는 작은 패들 또는 날개를 사용하여 특정 임계값을 초과하는 가스 또는 액체 유량을 감지합니다.

다른 유량 스위치는 차압 스위치로 구성되어 파이프에 내장된 제한 장치의 압력 강하를 측정합니다.

핵 레벨 스위치

액체 또는 고체 물질 감지에 적합한 또 다른 유형의 레벨 스위치는 핵 스위치입니다. 방사성 소스 물질과 방사선 검출기로 구성되며, 둘은 고체 또는 액체 물질 저장 용기의 직경을 가로질러 장착됩니다.

소스/검출기 배열 수준을 넘는 재료의 높이는 검출기에 도달하는 방사선의 강도를 약화시킵니다. 감지기에서 이러한 방사선 감소는 측정, 경보 지점 또는 심지어는 선박 수위 제어를 위한 스위치 접점을 제공하는 릴레이 메커니즘을 트리거하는 데 사용할 수 있습니다.


소스와 감지기는 다음과 같습니다. 방사선 플럭스 자체를 제외하고는 전혀 침입이 없는 선박 외부.

사용된 방사성 소스는 상당히 약하며 운영 또는 유지 보수 직원에게 즉각적인 건강 위협이 되지 않습니다.

모든 스위치에는 여러 애플리케이션이 있습니다.

평소와 같이 물리적 프로세스를 모니터링하거나 운영자 제어 역할을 하는 스위치를 구현하는 방법은 여러 가지가 있습니다.

일부는 분명히 다른 것보다 확실한 이점을 나타내지만 일반적으로 모든 애플리케이션에 대해 단일 "완벽한" 스위치는 없습니다. 스위치는 효율적이고 안정적인 작동을 위해 작업에 지능적으로 일치해야 합니다.

검토:

<울>

스위치 두 지점 사이의 연속성을 제어하는 ​​데 사용되는 일반적으로 전기 기계의 전기 장치입니다.

손 스위치는 사람의 손길로 작동됩니다.

한도 스위치는 기계의 움직임에 의해 작동됩니다.

프로세스 스위치는 일부 물리적 프로세스(온도, 레벨, 흐름 등)의 변화에 ​​의해 작동됩니다.

관련 워크시트:

<울>

스위치 워크시트