Skakelaar - Wikipedia
'n Elektriese skakelaar is 'n toestel wat se funksie is om twee geleiers aan mekaar te verbind of die verbinding tussen twee elektriese geleiers te onderbreek. Die bekendste skakelaars is dié wat in gewone huishoudelike toepassings gebruik word om ligte of ander toestelle aan of af te skakel.
Elektriese skakelaars. Bo, v.l.n.r: klinkskakelaar/stroombreker, kwikskakelaar, skyfskakelaar, Dubbelinlynpakketskakelaar, oppervlakgemonteerde skakelaar, rietskakelaar, Onder, v.l.n.r: Muurskakelaar, klein wisselskakelaar, inlynskakelaar, drukknopskakelaar, wiegskakelaar, mikroskakelaar
Skakelaars word ook dikwels in die elektronika gebruik, in rekenaars en in telekommunikasie. Hierdie toepassings benut gewoonlik elektroniese skakelaars, hierdie artikel konsentreer egter eerder op skakelaars wat tipies in swaarstroomtoepassings soos wat tipies in huise, kantore en fabrieke gebruik word.
1 Bou van 'n skakelaar
2 Saamgestelde skakelaars
2.1 Maak-voor-breek, breek-voor-maak
3 Sydige skakelaars
4 Spesiale soorte
5 Intermediêre skakelaar
6.1 Twee liggings
6.2 Meer as twee liggings
8.1 Tydsgebaseerde tegnieke
8.1.2 Toestandsmasjiene en programmatuur
8.2.2 Veranderlike weerstand
Bou van 'n skakelaarWysig
'n Skakelaar bestaan tipies uit twee metaalkontakte. Hierdie metaal is gewoonlik 'n korrosiebestande metaal omdat ander metale geneig is om 'n nie-geleidende oksidasielaag te vorm wat sal verhoed dat die skakelaar werk. Ander eienskappe waarop die metaal gekies word is elektriese geleidingsvermoë, hardheid (weerstand teen verwering), metaalsterkte, lae koste en giftigheid. Soms word die kontakte met edelmetale geplateer. 'n Skakelaar kan ook so ontwerp word dat die twee kontakoppervlakke oormekaar skuur tydens werking sodat die oppervlakke skoongevee word.
Skakelaars verander nie altyd slegs tussen een van twee toestande nie maar kan ook ontwerp wees om meer as een skakeling te doen tydens 'n oorskakeling. Daar bestaan 'n verskeidenheid sulke skakelaars wat aangedui word na aanleiding van die aantal skakelaksies wat uitgevoer word en die aantal punte (pole) wat met mekaar verbind word. Sommige skakelaars word ook benoem na aanleiding van hulle normale toestand, d.w.s. hetsy hulle normaal toe of normaalweg oop is.
Verduideliking van Afkorting
EPES Enkelpool, enkelskakeling Eenrigting 'n Eenvoudige aan-af skakelaar: Die twee terminale is óf aanmekaar verbind of glad nie aan enige punt verbind nie, soos in die geval van 'n gewone ligskakelaar.
EPDS Enkelpool, dubbele skakeling Tweerigting 'n Eenvoudige skakelaar vir oorskakelings: C (Common) word verbind aan L1 af aan L2.
EPO Enkelpool oorskakeling
of Enkelpool, middel af Gelykstaande aan EPDS.
DPES Dubbelpool, enkelskakeling Dubbelpool Gelykstaande aan twee EPES skakelaars wat deur 'n enkele meganisme beheer word
DPDS Dubbelpool, dubbele skakeling Gelykstaande aan twee EPDS skakelaars wat deur 'n enkele meganisme beheer word.
DPO Dubbelpool oorskakeling
of Dubbelpool, middel af Gelykstaande aan DPDS.
Intermediêre skakelaar DPDS skakelaar wat intern bedraad is vir die omkeer van polariteit: slegs vier eerder as ses drade word na buite die skakelaaromhulsel gebring.
'n Sydige skakelaar is een wat 'n (veer) bevat wat die aandrywer na 'n sekere posisie laat terugkeer. So 'n skakelaar kan byvoorbeeld aangeskakel word wanneer die aandrywer/knop gedruk word, maar weer outomaties afskakel wanneer die knop gelos word. Sulke skakelaars word tipies gebruik om te verseker dat 'n operateur wel teenwoordig/wakker is tydens die werking van die toestel wat bedryf word.
Skakelaars kan ook ontwerp word om te reageer op 'n meganiese stimulus: soos byvoorbeeld, vibrasie, helling, lugdruk, vloeistofvlak, die draai van 'n sleutel, linieêre- of draaibeweging of die teenwoordigheid van 'n magnetiese veld (rietskakelaar). Die kwikskakelaar bevat 'n druppel kwik binne-in 'n glasbuis. Die twee kontakte steek binne die buis in en word meganies aanmekaar verbind as die buis se helling sodanig verander dat die kwik oor hulle rol. 'n Voordeel van hierdie soort skakelaar is dat die vloeibare metaal rondom stofpartikels en ander vuiligheid sal vloei wat andersins sou verhoed het dat die kontakte van 'n konvensionele skakelaar toemaak.
Veelrigtingskakeling is 'n metode waarop skakelaars in groepe aanmekaar verbind word sodat enige van die skakelaars gebruik kan word om 'n lading aan die kragbron te koppel of te ontkoppel. Dit word dikwels gedoen in die geval van beligtingstelsels om te verseker dat die gebruiker nie deur 'n donker area hoef te beweeg om by 'n (enkele) ligskakelaar uit te kom nie.
1. Eerste metode
2. Tweede metode
3. Benoeming van terminale
Die aanskakel van 'n lading (soos 'n lig met skakelaars aan beide kante van 'n stel trappe) vereis twee EPDS skakelaars. Daar is twee basiese metodes om dit reg te kry.
Twee drade tussen beide skakelaars
'n Enkele draad vanaf een skakelaar na die kragtoevoer (Lewendig/rooi draad)
'n Enkele draad vanaf die een skakelaar na die lading
'n Enkele draad vanaf die lading na die kragtoevoer (Neutraal/swart draad)
Drie drade tussen beide skakelaars
'n Enkele draad vanaf enige posisie tussen die twee skakelaars na die kragtoevoer (Lewendig/rooi draad)
'n Enkele draad vanaf enige posisie tussen die twee skakelaars na die lading
Meer as twee liggingsWysig
3. Benaming van skakelaarterminale
Vir meer as twee liggings moet die drade wat die L1 en L2 terminale van die twee drierigtingskakelaars deur 'n intermediêre skakelaar gestuur word sodat die verbindings oorgeskakel kan word. Enige aantal intermediêre skakelaars (sien besrywing by saamgestelde skakelaars) kan ingevoeg word wat enige aantal liggings vir die skakelaars moontlik maak.
Dubbele drade tussen die reeks skakelaars
'n Enkele draad vanaf die eerste skakelaar na die kragtoevoer (lewendig/rooi draad)
'n Enkele draad vanaf die laaste skakelaar na die lading (gewoonlik 'n blou draad)
'n Enkele draad vanaf die lading na neutraal (die swart draad)
'n Enkele draad vanaf die eerste skakelaar na die laaste skakelaar
'n Enkele draad vanaf enige punt tussen twee van die skakelaars na die kragtoevoer (lewendig/rooi draad)
'n Enkele draad tussen dieselfde twee skakelaars en die lading
'n Enkele draad vanaf die lading na neutraal (swart draad)
Kontakbons is ook 'n algemene probleem met meganiese skakelaars en relê-skakelaars. Skakelaar- en relê-kontakte word gewoonlik van veerkragtige metale gemaak wat deur 'n aandrywer gedwing word om kontak te maak. Wanneer die kontakte mekaar tref, veroorsaak hulle momentum en elastisiteit dat hulle van mekaar af wegbons. Die resultaat is 'n vinnig pulsende elektriese stroom eerder as 'n skoon oorgang vanaf die geen stroom- tot die volstroomtoestand nie. Die golfvorm word dan veder verander deur die parasitiese induktansie en kapasitansie in die skakelaar en bedrading wat lei tot 'n reeks gedempte sinusoïdale ossilasies. Hierde verskynsel is gewoonlik nie merkbaar in gewone wisselstroombane, waar die bons te vinnig gebeur om die meeste toerusting te beïnvloed nie. Dit veroorsaak egter wel probleme in analoë- en logiese stroombane wat nie ontwerp is om ossilerende spannings te hanteer nie.
Sekwensiële digitale logiese stroombane is veral vatbaar vir kontakbons. Die spanningsgolfvorm wat deur wat deurdie skakelaarbons geskep word voldoen nie aan die amplitude- en tydsreëlingspesifikasies vir die logiese stroombane nie. Die resultaat is dat die stroombaan mag faal as gevolg van probleme soos metastabiliteit, resiestoestande, uitskotpolse en wanfunksies.
Daar is 'n aantal tegnieke wat gebruik word om skakelaarbons te verminder. Die tegnieke kan breedweg verdeel word in tydsgebaseerde tegnieke en histerese gebaseerde tegnieke.
As 'n aan/af skakelaar gebruik word met 'n resistor in serie en met 'n enkele kapasitor in parralel oor die skakelaar geplaas word en die skakelaar word gesluit, sal die kapasitor bykans onmiddellik deur die skakelaar ontlaai. As die skakelaar oopgemaak word, sal die kapasitor 'n tydjie neem om te herlaai. Om hierdie rede sal die kontakbons 'n nalaatbare invloed hê op die afvoer. Die stadige rand van die golwe kan met 'n Schmitt-sneller skoongemaak word indien nodig. Hierdie metode het die voordeel van 'n vinnige reaksie op die aanvanklike druk van die knop maar die stroomstuwings deur die skakelaar is nie altyd wenslik nie. Ander RC gebaseerde stelsels is ook moontlik met verskeie reaksies en sulke stelsels is waarskynlik die maklikste metode wanneer eenvoudige logiese hekke en diskrete komponente gebruik word in die bou daarvan.
Toestandsmasjiene en programmatuurWysig
'n Eindige toestandsmasjien of program wat op 'n SVE loop kan ontwerp word om 'n vasgestelde aantal kloksiklusse na enige oorgang te wag alvorens 'n nuwe een geregistreer word. Dit maak 'n goedkoop opsie beskikbaar vir die verwydering van bonseffekte as 'n mikroverwerker, mikrobeheerder of hekrooster reeds in gebruik is, maar sal waarskynlik nie die moeite werd wees as dit met enkele logiese hekke gebou word nie.
Dit is verder ook moontlik om histerese in te bou deur die posisie waar die druk van die skakelaar waargeneem word op 'n ander punt voorkom waar 'n los van die skakelaarknop waargeneem word. Solank as wat die spronge klein genoeg is om nie die skakelaar tussen die twee posisies te laat beweeg nie, behoort bonsprobleme opgelos te word. Histerese kan meganies of elektronies (d.w.s. 'n Schmitt-sneller) van aard wees.
'n Oorskakelaar verskaf twee onderskeibare gebeure, die sluit van die kontakte en die breking van 'n ander. Hulle kan gebruik word vir die voer van 'n flip-flop (wipkring) stroombaan. Op hierdie manier word die druk van die skakelaar eers opgemerk wanneer die kontak gemaak word en die breek van die skakelaar eers wanneer die kontak gebreek word. Wanneer die skakelaar bons tussen hierdie twee toestande word geen verandering waargeneem nie. Om 'n enkele logiese sein van so 'n opstelling te verkry kan 'n eenvoudige SR houwipbaan gebruik word.
Gewone skakelaars word ontwerp om 'n vaste aan-af te verskaf maar dit is ook moontlik om een te ontwerp wat die oorgang meer geleidelik verander tussen die aan-/af-toestande. Dit hou die veranderinge in afvoer vanweë bons klein. Deur dan hierdie afvoer na 'n schmitt-sneller te voer kan die uitwerking van die veranderinge wat die bons veroorsaak geëlimineer word.
Verskeie bedradingsmoontlikhede (met diagramme)
Probleemsporing van bestaande 2/3/4-rigting skakelaars (VSA/Kanada, met diagramme)
Kort video wat verduidelik hoe om 'n drierigtingskakelaar te installeer Geargiveer 17 Januarie 2008 op Wayback Machine (met stap vir stap instruksies)
Tutoriaal oor die verwyder van skakelaarbons Geargiveer 3 Februarie 2009 op Wayback Machine Analoë en digitale bonsverwydering word bespreek met skematiese tekeninge en voorbeelde van bronkode.
↑ . Algemene Elektriese Kontakmateriale, Tanaka Precious Metals Geargiveer 1 Januarie 2007 op Wayback Machine
Walker, PMB, Chambers Science and Technology Dictionary, Edinburgh, 1988, ISBN 1-85296-150-3 (definition of contact bounce)