Ce este un SWITCH ? Comutatorul nu este altceva decât un dispozitiv care este folosit pentru a porni și opri echipamentul. Cel mai probabil, acest echipament este un echipament electric, cum ar fi ventilatorul, televizorul etc. Dacă comutatorul este OPRIT, înseamnă că circuitul este deschis și curentul nu poate circula prin conductor și echipamentul este dezactivat (starea OPRIT). Pentru a-l energiza, trebuie să pornim comutatorul, face un circuit complet și o cale închisă. Deci, curentul poate curge prin echipament și poate porni. Deci, funcția comutatorului este de a face (comutatorul este PORNIT) și de a rupe (comutatorul este OPRIT) circuitul.
În ingineria sistemului de control, comutatoarele joacă un rol important. Există în principal două tipuri de întrerupătoare - întrerupător mecanic și întrerupător electric. Comutatoarele mecanice necesită contact fizic sau manual cu comutatorul pentru funcționare. Întrerupătoarele electrice nu necesită contact fizic sau manual, au capacitatea de a efectua operații. Întrerupătoarele electrice funcționează sub acțiunea semiconductoarelor.
Comutatoare mecanice:
Comutatoarele mecanice se clasifică în continuare în diferite tipuri de comutatoare în funcție de numărul de poli și de treceri. Polii înseamnă numărul de circuite de intrare (circuit de alimentare) disponibile pentru comutator. Aruncări înseamnă numărul circuitului de ieșire (numărul căii pe care poate curge curentul) disponibil pentru comutator.
- Aruncare unipolară (SPST)
- Aruncare dublă unipolar (SPDT)
- Aruncare unipolară (DPST)
- Aruncare dublă cu dublu pol (DPDT)
- Două poli cu șase aruncări (2P6T)
- Comutator de funcționare momentan / Comutator de comandă momentan
- Apasa butonul
- Presostat
- Comutator de temperatură
- Comutator
- comutator rotativ
În comutatorul mecanic, două plăci metalice se ating între ele pentru a completa circuitul pentru curentul să curgă și se separă reciproc pentru a deschide circuitul pentru ca curentul să se întrerupă.
1) Aruncare unipolare (SPST): Acest comutator este format din două terminale; un terminal de intrare este cunoscut sub numele de pol și un terminal de ieșire este cunoscut sub numele de aruncare. Deci, numele acestui comutator este unipolar cu o singură aruncare. Acest comutator este cel mai simplu exemplu de comutare. În general, acest comutator utilizat în buclă simplă înseamnă că circuitul necesită controlul unei singure căi închise. Simbolul comutatorului cu un singur aruncator este prezentat în figura-1a. Acest comutator este conectat în serie cu echipamentul, sursa sau elementele așa cum se arată în figura-1b.
2) Aruncare dublă unipolar (SPDT): Acest comutator este format din trei terminale; un terminal de intrare (pol) și două terminal de ieșire (aruncare) așa cum se arată în figura-2a. Prin utilizarea acestui comutator, putem furniza curent sau semnal la două bucle așa cum se arată în figura-2. Uneori acest comutator este cunoscut sub numele de comutator selector.
3) Double pole single throw (DPST): Acest comutator este format din patru terminale; două borne de intrare (pol) și două borne de ieșire (aruncare) așa cum se arată în figura-3a. Acest comutator este foarte similar cu două comutatoare SPST. Ambele comutatoare sunt conectate cu un singur ficat, astfel încât ambele comutatoare funcționează simultan. Aceste comutatoare utilizate când vrem să controlăm două circuite în același timp, așa cum se arată în figura-3b.
4) Double pole double throw (DPDT): Acest comutator este format din șase terminale; două terminale de intrare (pol) și două terminale pentru fiecare pol, deci totalizați patru terminale de ieșire (aruncare) așa cum se arată în figura-4a. Funcționarea acestui comutator este similară celor două comutatoare SPDT separate care funcționează în același timp. În acest comutator, două borne de intrare (pol) sunt conectate cu un set (două) de ieșire (aruncare-1) în poziția-1 a comutatorului. Dacă schimbăm poziția comutatorului, acesta va conecta această intrare cu al doilea set de ieșiri (terminal-2) așa cum se arată în figura-4b. Aici, așa cum se arată în exemplu, să presupunem că, în poziția-1 dacă motorul se rotește în sensul acelor de ceasornic, dacă ne schimbăm în poziția-2 motorul se va roti în sensul invers acelor de ceasornic.
5) Două poli cu șase aruncări (2P6T): Aceasta constă din paisprezece terminale; două terminale de intrare (poli) și șase terminale pentru fiecare pol, deci totalizați douăsprezece terminale de ieșire (aruncare) așa cum se arată în figura-5a. În general, acest tip de comutator este utilizat pentru schimbarea circuitului cu terminal comun de intrare.
6) Comutator de funcționare momentan:
- Comutator cu buton: când apăsați comutatorul, contactele comutatorului sunt închise și fac circuitul aproape pentru a curge curentul și când eliminați presiunea de pe buton, contactele comutatorului sunt deschise și întrerup circuitul. Deci, acest comutator este un comutator de contact momentan care este capabil să controleze circuitul prin realizarea și întreruperea contactului acestuia. În comutatorul cu buton, atunci când eliminați presiunea de pe comutator, există un aranjament de arc pentru a deschide contactul.
- Comutator de presiune: Acest tip de comutator constă din diafragmă în formă de C. Conform presiunii, această diafragmă indică presiune. Aceste comutatoare sunt utilizate pentru a detecta presiunea aerului, a apei sau a uleiului, în aplicații industriale. Acest comutator funcționează, când presiunea sistemului crește sau scade de la punctul setat.
- Comutator de temperatură: Acest tip de comutatoare constă din dispozitive de detectare a temperaturii, cum ar fi RTD (dispozitiv de temperatură de rezistență). Acest comutator funcționează în funcție de valoarea temperaturii măsurate.
- Comutator de comutare: Acest tip de comutator este utilizat în mod obișnuit în aplicațiile casnice la aparatele electrice PORNITE și OPRITE. Are o pârghie prin care ne putem deplasa în sus sau în jos la aparatele ON și OFF.
- Comutator rotativ: Acest tip de comutator este utilizat pentru a conecta o linie cu una dintre multele linii. Exemplele acestui tip de comutator nu sunt selectorul de bandă al dispozitivului de măsurare a selectorului de canale, al selectorului de canale, al multimetrului. Acest comutator este același cu întrerupătorul multipolar cu un singur pol. Dar dispunerea acestui comutator este diferită.
Comutatoare electrice:
Întrerupătoarele electrice nu sunt altceva decât un dispozitiv semiconductor. Aceste comutatoare sunt mai utile datorită costului redus, dimensiunilor mici și fiabilității. În acest comutator, materiale semiconductoare folosite, cum ar fi siliciu (Si), germaniu (Ge) etc. In general, acest tip de comutatoare este utilizat în circuite integrate (IC), unități cu motor electrice, aplicații HVAC și, de asemenea, utilizate pe scară largă ca ieșire digitală (DI) de controler.
- Releu
- Tranzistor bipolar
- Diodă de putere
- MOSFET
- IGBT
- SCR
- TRIAC
- DIAC
- GTO
1) Releu: Releul funcționează pe principiul electromecanic, astfel încât acest comutator este, de asemenea, cunoscut sub numele de comutator electromecanic. Când curentul trece printr-o bobină, va crea un câmp magnetic în jurul bobinei. Această cantitate de câmp magnetic depinde de cantitatea de curent care trece prin bobină. Aranjarea contactelor se face în așa fel încât, dacă curentul crește odată cu limitarea cortinei, contactele sunt alimentate și își schimbă poziția. Uneori, releul folosește bandă bimetalică pentru a detecta temperatura din motive de siguranță. Releul este disponibil într-o gamă largă de tensiune și curent. În sistemul de alimentare, releul joacă un rol important în identificarea defecțiunilor. De asemenea, în industrii, relele sunt utilizate ca dispozitiv de protecție. Verificați aici funcționarea completă a releului.
2) Tranzistor bipolar: tranzistorul de joncțiuni bipolare are trei terminale; bază, emițător și colector. Tranzistoarele lucrează pe trei regiuni; cut-off, saturație și regiune activă. Simbolul tranzistorului este așa cum se arată în figura-6. În scopul comutării, regiunea activă nu este utilizată. Dacă este disponibilă o cantitate suficientă de curent la terminalul de bază, tranzistorul intră în regiunea de saturație și curentul va curge prin calea colector-emițător și tranzistorul va acționa ca un comutator ON. Dacă curentul de bază nu este suficient, circuitul este deschis și curentul nu poate curge prin emițător-colector și tranzistorul intră în regiunea de întrerupere. În această regiune, tranzistorul acționează ca întrerupător OFF. Tranzistorul este utilizat ca amplificator în aplicațiile electronice și, de asemenea, este folosit pentru a face o poartă precum ȘI, NU în circuitele digitale, iar tranzistorul este folosit și ca dispozitiv de comutare în circuitul integrat.Tranzistoarele nu sunt utile în aplicații cu putere mare, deoarece au pierderi mai rezistive în comparație cu MOSFET.
3) Diodă de putere: Dioda de putere are două terminale; anod și catod. Dioda este alcătuită din material semiconductor de tip p și n și realizează joncțiunea pn, cunoscută sub numele de diodă. Simbolul diodei de putere este așa cum se arată în figura-7. Când dioda este în curentul de polarizare directă poate curge prin circuit și în polarizarea inversă blochează curentul. Dacă anodul este pozitiv în ceea ce privește catodul, dioda este în polarizare directă și acționează ca un comutator ON. În mod similar, dacă catodul este pozitiv în raport cu anodul, dioda este în polarizare inversă și acționează ca un comutator OPRIT. Diodele de putere sunt utilizate în aplicații electronice de putere, cum ar fi redresorul, circuitul multiplicator de tensiune și circuitul de strângere a tensiunii etc.
4) MOSFET: tranzistor cu efect de câmp semiconductor MOSFET-oxid de metal. MOSFET are trei terminale; poarta, scurgere si sursa. MOSFET funcționează pe două forme de bază; Tipul de epuizare și tipul de îmbunătățire. Dacă tensiunea sursă de poartă (V GS) nu este suficientă, MOSFET funcționează ca tip de epuizare, iar modul de epuizare al MOSFET este similar cu comutatorul OFF. Dacă tensiunea sursă de poartă (V GS) este suficientă, MOSFET funcționează ca tip de îmbunătățire, iar modul de îmbunătățire al MOSFTE este similar cu comutatorul ON. Gama de comutare a MOSFET este de zeci de secunde de neon la câteva sute de microsecunde. MOSFET utilizat în regulatorul de tensiune liniar, elicopterul și amplificatorul de putere al frecvenței audio etc. Verificați aici circuitele MOSFET.
5) IGBT: IGBT- tranzistor bipolar cu poartă izolată. IGBT este o combinație de BJT și MOSFET. IGBT are o impedanță mare de intrare și viteze mari de comutare (caracteristică MOSFET), precum și o tensiune de saturație scăzută (caracteristică BJT). IGBT are trei terminale; Poartă, Emițător și Colector. IGBT poate controla cu ajutorul terminalului de poartă. Poate fi pornit și oprit prin declanșarea și dezactivarea terminalului de poartă. IGBT poate bloca tensiunea pozitivă și negativă la fel ca GTO. IGBT este utilizat în invertor, controlul motorului de tracțiune, încălzire prin inducție și surse de alimentare în modul comutat.
6) SCR: redresor controlat cu siliciu. SCR are trei terminale; Poartă, anod și catod. Funcționarea SCR este la fel ca dioda, dar SCR începe conducerea atunci când este în polarizare directă (catodul este negativ și anodul este pozitiv) și pulsul de ceas pozitiv la poartă este, de asemenea, necesar. În polarizarea directă, dacă impulsul de ceas al porții este zero, SCR este oprit prin comutare forțată și în polarizarea inversă SCR rămâne în starea OFF la fel ca dioda. SCR-urile sunt utilizate în controlul motorului, regulatoarele de putere și diminuarea lămpii.
7) TRIAC: TRIAC este același cu două SCR conectate în paralel invers cu poarta conectată. TRIAC este un dispozitiv bidirecțional. TRIAC are trei terminale; Terminalul principal 1 (MT), terminalul principal 2 (MT2) și poarta. Terminalele MT1 și MT2 sunt conectate cu un circuit pe care dorim să îl controlăm și poarta este disponibilă pentru declanșarea impulsului prin tensiune pozitivă sau tensiune negativă. Când terminalul MT2 este la tensiune pozitivă față de terminalul MT1 și poarta este, de asemenea, declanșată pozitiv, atunci declanșatorul SCR-1 al TRIAC. Când terminalul MT1 este la tensiune pozitivă față de terminalul MT2 și poarta este, de asemenea, declanșată pozitiv, atunci declanșatorul SCR-2 al TRIAC. TRIAC poate fi utilizat atât pentru surse de curent alternativ, cât și de curent continuu, dar, în general, TRIAC este utilizat în aplicații de curent alternativ, cum ar fi controlul motorului, comutarea luminilor (industriale și domestice) etc. Verificați aici circuitul Triac Dimmer.
8) DIAC: DIAC- Comutator de diodă AC. DIAC are două terminale. Acest comutator poate funcționa în ambele direcții. Simbolul DIAC este așa cum se arată în figura-12. DIAC lucrează pe două regiuni; regiunea de blocare înainte sau inversă și regiunea de rupere a avalanșei. Când tensiunea aplicată este mai mică decât tensiunea de rupere DIAC funcționează în regiunea de blocare înainte sau inversă. În această regiune DIAC acționează ca întrerupător OFF. Atunci când tensiunea aplicată este mai mare decât tensiunea de rupere, se produce avarierea avalanșei și DIAC acționează ca un comutator ON. DIAC nu poate comuta brusc pentru aplicații de joasă tensiune și curent scăzut în comparație cu TRIAC și SCR. DIAC utilizat în reglarea luminii, controlul motorului universal și circuitul de control al căldurii.
9) Tiristor de închidere a porții: GTO are trei terminale; Poartă, anod și catod. După cum sugerează și numele, acest dispozitiv se poate opri prin terminalul porții. În simbolul GTO constă din două săgeți pe terminalul porții, care arată fluxul bidirecțional de curent prin terminalul porții. Acest dispozitiv se poate porni prin aplicarea unui curent de poartă pozitiv mic și se poate opri prin impuls negativ de la terminalul porții. GTO utilizat în invertoare, unități AC & DC, încălzitor cu inducție și SVC (compensare statică VAR). GTO nu poate fi utilizat pentru oprirea sarcinilor inductive, fără ajutorul circuitului snubber.
