انواع سوئیچ ها و کاربردهای آن ها

در مطلب “سوئیچ چیست؟“ درباره ماهیت سوییچ ها و اساس عملکرد آن ها صحبت کردیم . اینکه یک سوییچ چگونه کار می کند ؟ همچنین درباره کارکرد رله های صنعتی اطلاعاتی بدست آوردیم و تفاوت سوییچ و رله را متوجه شدیم . دیدیم که سوییچ ها و رله ها ماهیتی بسیار نزدیک به هم دارند . کلمه ی Switch اشاره به تغییر وضعیت دادن است و به همین دلیل هم این ابزار به این اسم نام گذاری شده است . این نام گذاری دقیقاً به تغییر وضعیت تیغه های الکتریکی اشاره دارد . تغییر وضعیتی که در کتب مرجع با عبارت سوییچینگ (Switching) از آن یاد می شود.در این مقاله ، سعی میکنیم دید صنعتی تری به انواع سوییچ ها و رله ها،همچنین کاربرد هر یک داشته باشیم .

در حالت کلی ، سوییچ ها با توجه به عملکردی که دارند در دو دسته ی اصلی سوییچ های مکانیکی و سوییچ های الکترونیکی دسته بندی میشوند . سوییچ های مکانیکی سوییچ هایی هستند که برای کلیدزنی به حرکتی مکانیکی نیاز دارند . بطور مثال این حرکت مکانیکی میتواند صفر و یک کردن کلیدِ سوییچِ پشت کامپیوتر شخصی شما باشد . اما سوییچ های الکترونیکی سوییچ هایی هستند که به حرکت مکانیکی برای فعال شدن و کنترل مدار نیازی ندارند و به کمک تکنولوژی نیمه هادی ها فعال میشوند .

این سوییچ ها با توجه به فاکتورهایی مانند تعداد تیغه های کنتاکتی و مسیر هایشان ، تابع عملکردی و شکل ظاهری به دسته های مختلفی تقسیم بندی می شوند . در ادامه چندین دسته ی مهم از سوییچ های مکانیکی صنعتی را باهم مرور میکنیم :

الف ) سوئیچ های SPST یا Single Pole Single Throw :

از این دسته از سوییچ ها به عنوان سوییچ های Single Pole Single Throw نامبرده می شود.کلمه ی Pole به معنی قطب و کلمه ی Throw اینجا به مفهوم مسیر می باشد.یعنی سوییچ هایی که یک قطب (یک کنتاکت الکتریکی) دارند و این قطب ، تنها یک مسیر پیش روی خود دارد.یا این مسیر توسط کنتاکت بسته است (Make) و یا باز است (Break).حالت سومی وجود ندارد.سوییچ های صفر و یک،SPST هستند .

ب ) سوئیچ های SPDT یا Single Pole Double Throw :

همانطور که از نام این سوییچ ها پیداست ، آن ها دارای یک کنتاکت ورودی ( تک پل ) با دو مسیر خروجی میباشند.یعنی این دسته از سوییچ ها ، دارای سه ترمینال هستند.در مدارها از این سوییچ بیشتر برای تغییر وضعیت بین دو خروجیِ آن ها استفاده میشود.

پ ) سوئیچ های DPST یا Double Pole Single Throw :

این دسته از سوییچ ها مانند دو سوییچ SPST که همزمان و با یکدیگر باز و بسته میشوند ، عمل میکنند.همانطور که پیداست این سوییچ ها از 4 ترمینال که دوتای آن ها به ورودی و دوتا به خروجی اختصاص داده شده است ، تشکیل شده اند.این سوییچ ها بیشتر برای کنترل همزمان دو مدار کاربرد دارند .

ت ) سوئیچ های DPDT یا Double Pole Double Throw :

سوییچ های DPDT در واقع دو سوییچ SPDT هستند که به شکل همزمان Switching میکنند.از 6 ترمینال تشکیل شده اند که شامل 4 ترمینال خروجی و 2 ترمینال ورودی است.هر ترمینال ورودی شامل دو مسیر اختصاصی برای خود است.در شماتیک نشان داده شده ، از مدار الکتریکی شامل سوییچ DPDT برای کنترل جهت چرخش (Rotation) موتور استفاده میشود.

ث ) سوئیچ های Push Button :

این دسته از سوییچ ها با توجه به عملکردی که دارند به سوییچ های Push Button شهرت دارند.Push Button از دو کلمه ی Push به معنی فشار دادن و Button به معنی دکمه تشکیل شده است.پس می توان متوجه شد که سوییچ های Push Button سوییچ هایی هستند که تا زمانیکه دست اپراتور دکمه ی آن ها را فشار میدهد و داخل نگه میدارد سوییچ عمل میکند ( Make Contact ) و زمانیکه دست خود را برمی دارد بلافاصله سوییچ قطع میشود ( Break Contact ) .

ج ) سوئیچ های Toggle :

Toggle Switch ها دسته ی دیگری از سوییچ ها هستند که با اهرمی که روی بدنه ی خود دارند به جهات مشخصی حرکت میکنند و عمل Switching را با توجه به تعداد پل ها و مسیرهایی که دارند انجام می دهند.از این سوییچ ها بیشتر به عنوان کنترل وضعیت های نوری استفاده میکنند.انواع این سوییچ ها را با توجه به تعداد ورودی و خروجی های آن ها در تصویر مشاهده میکنید .

چ ) لیمیت سوئیچ ها :

Limit Switch ها سوییچ هایی هستند که با حرکت ماشین بجای عملکرد دستی انسان کار میکنند.این سوییچ ها شامل یک Arm به عنوان محرک هستند که با تحریک آن توسط ماشین ها باعث ایجاد تغییر وضعیت در کنتاکت های سوییچ می شوند.

ح ) میکرو سوئیچ ها :

سوییچ های Snap Action با نام تجاری میکرو سوییچ ها ابزارهایی صنعتی هستند که به سرعت بالای عملکرد کنتاکت هایشان شهرت دارند.این سوییچ ها به کوچکترین تحریکی حساس هستند و عمل میکنند.به سبب ماندگاری و بازدهی بالای سوییچینگ نسبت به قیمت آن ها ، در کاربردهای مختلف صنعتی استفاده های زیادی دارند.

خ ) سوئیچ های JoyStick :

JoyStick Switch ها در واقع دستگاه های کنترل دستی هستند که بیشتر برای تجهیزات کنترلی پرتابل (قابل حمل) استفاده دارند.مثل دسته های کنسول های بازی های رایانه ای.این سوییچ ها اهرمی دارند که به طور آزادانه در بیش از یک محور حرکت میکند.حتی با فشار دادن اهرم به داخل ، یک یا چندین کنتاکت فعال میشوند و Switching انجام میشود.

د ) سوئیچ های Rotary :

Rotary Switch ها یا سوییچ های چرخشی سوییچ هایی هستند که برای متصل کردن یک یا چند ورودی به تعداد زیادی خروجی از آن ها استفاده میشود.بطور مثال این سوییچ ها میتوانند تک پل 12 مسیره باشند ، یا 2 پل 6 مسیره یا … .مهمترین نکته در مورد آن ها اینکه از این سوییچ ها به عنوان سلکتور رنج گسترده ای استفاده میشود.بطور مثال در سلکتور مولتی متر ها یا ترموستات فن کویل ها از این سوییچ بهره برده شده است.

ذ ) سوئیچ های سیال محور (Fluid Switch) :

یک دسته ی خاص و البته مهم که در صنایع کنترلی استفاده میشوند ، Fluid Switch ها هستند.این نوع از سوییچ های صنعتی در دسته بندی های مختلفی از جمله سوییچ های فشار،سوییچ های دما،فلو سوییچ ها،لول سوییچ ها قرار میگیرند و با توجه به نامی که دارند عمل Switching را روی سیال مربوط به خودشان انجام میدهند.

بطور مثال یک سوییچ فشار را در نظر بگیرید . یک ست پوینت یا نقطه ی آستانه ای از قبل توسط اپراتور برای سوییچ تعریف میشود.هدف این است که هنگامیکه فشار سیال به این نقطه ی آستانه رسید عمل Switching توسط کنتاکت ها انجام شود .و این باعث بستن جریان سیال شود.این کار باعث میشود فشار بیش از حد در یک خط سیال نداشته باشیم و بتوانیم این موضوع را توسط سوییچ کنترل کنیم .

سوییچ ها و  رله های مکانیکی،پس از استفاده های زیادی که در صنعت داشتند متوجه ایرادات بزرگی میشدند.از جمله مهمترین این ایرادات می توان به استهلاک کنتاکت های آن ها بعد از استفاده ی زیاد و همچنین سرعت نه چندان بالای عملکردی آن ها پرداخت.پس به کمک نیمه هادی ها مفهوم جدیدی به نام سوییچ ها و رله های الکترونیکی پدیدار شدند که چون المان فیزیکی در این پدیده ی تازه خلق شده حذف گردیده بود ، مشکل استهلاک مکانیکی و سرعت پایین حل شد.به سوییچ ها و رله های الکترونیکی (Solid State Switch (SSS یا (Solid State Relay (SSR هم گفته میشود .

در بازار صنعتی امروز انواع و اقسام SSR ها و SSS ها با سایزها و Rating های مختلفی به فراخور پروژه های مختلف صنعتی قابل دسترس است که از انواع آن ها میتوان سوییچ های ترانزیستور دو قطبی،ماسفت ها،پاور دیودها،دایاک ها و … را نام برد.