Různé typy spínačů a jejich použití

Spínač není nic jiného než zařízení, které slouží k zapínání a vypínání zařízení. S největší pravděpodobností se jedná o elektrické zařízení, jako je ventilátor, televizor atd. Aby proud mohl vytékat z obvodu, musí mít uzavřenou cestu (smyčku). Pokud je spínač vypnutý, znamená to, že obvod je otevřený a proud nemůže protékat vodičem a zařízení je bez napětí (stav VYPNUTO). Abychom jej mohli zapnout, musíme spínač zapnout, čímž se obvod uzavře a cesta se uzavře. Tímto způsobem může proud protékat zařízením a zařízení se může zapnout. Funkcí spínače je tedy zapínat (zapínat) a rozpínat (vypínat) obvod.

Spínače hrají důležitou roli v návrhu řídicích systémů. Existují dva hlavní typy spínačů: mechanické a elektrické. Mechanické spínače vyžadují pro svou funkci fyzický nebo ruční kontakt se spínačem. Elektrické spínače fyzický ani ruční kontakt nevyžadují a jsou schopny provádět operace pod vlivem elektrického proudu.

Mechanické spínače

Mechanické spínače se dělí na různé typy podle počtu pólů a směrů přepínání (propojek). Póly označují počet vstupních obvodů (silových obvodů) dostupných pro spínač. Směry/propojky označují počet výstupních obvodů (počet cest, kterými může protékat proud) dostupných pro spínač.

Rozlišují se následující typy mechanických spínačů:

Jednopólový, jednopolohový (SPST).
Jednopólový dvoupolohový přepínač (SPDT).
Dvoupólový jednopólový (DPST).
Dvoupólový dvojitý přepínač (DPDT).
Dvoupólový šestipólový (2P6T).
Spínače s okamžitým/okamžitým ovládáním:
1. Knoflík.
2. Tlakový spínač.
3. Teplotní spínač.
4. Tumblr.
5. Otočný spínač.
V mechanickém spínači se dva kovové plechy dotýkají a uzavírají obvod, kterým protéká proud, a oddělují se a otevřely obvod, čímž se proud přeruší.

1) Jednopólový, jednopolohový (SPST): Tento spínač se skládá ze dvou svorek; jedné vstupní svorky (nazývané také pól) a jedné výstupní svorky. Tento spínač je nejjednodušším příkladem spínače. Typicky, použití tohoto spínače v jednom obvodu znamená, že obvod vyžaduje ovládání pouze jednoho obvodu. Symbol pro jednopólový spínač s jedním přepínačem je znázorněn na obrázku 1a. Tento spínač je zapojen sériově se zařízením, zdrojem nebo prvky, jak je znázorněno na obrázku 1b.

2) Jednopólový, dvoupolohový (SPDT): Tento přepínač se skládá ze tří svorek; jedné vstupní svorky (pólu) a dvou výstupních svorek, jak je znázorněno na obrázku 2a. Pomocí tohoto přepínače můžeme přivádět proud nebo signál do dvou obvodů, jak je znázorněno na obrázku 2. Někdy se tento přepínač nazývá také přepínač.

3) Dvoupólový jednopolohový (DPST): Tento spínač se skládá ze čtyř svorek; dvou vstupních svorek (pólů) a dvou výstupních svorek, jak je znázorněno na obrázku 3a. Tento spínač je velmi podobný dvěma SPST spínačům. Oba spínače jsou připojeny ke stejnému obvodu, takže oba spínače pracují současně. Tyto spínače se používají, když chceme ovládat dva obvody současně, jak je znázorněno na obrázku 3b.

4) Dvoupólový dvoupolohový přepínač (DPDT): Tento přepínač se skládá ze šesti svorek; dvou vstupních svorek (pólů) a dvou svorek pro každý pól, celkem tedy čtyři výstupní svorky (provozní), jak je znázorněno na obrázku 4a. Funkce tohoto přepínače je podobná funkci dvou samostatných jednopólových přepínačů současně. U tohoto přepínače jsou dva vstupní svorky (póly) připojeny k jedné sadě (dvěma) výstupů (výstup-1) v poloze přepínače-1. Pokud změníme polohu přepínače, propojí se tento vstup s druhou sadou výstupů (svorka 2), jak je znázorněno na obrázku 4b. Pokud se například v poloze 1 motor otáčí ve směru hodinových ručiček, pak pokud změníme polohu do polohy 2, motor se bude otáčet proti směru hodinových ručiček.

5) Dvoupólový, šestipólový (2P6T): Skládá se ze čtrnácti svorek; dvou vstupních svorek (pólů) a šesti svorek pro každý pól, celkem tedy dvanácti výstupních svorek (provozních svorek), jak je znázorněno na obrázku 5a. Tento typ spínače se obvykle používá pro spínání v obvodu se společnou vstupní svorkou.

6) Spínače s okamžitým spouštěním:
1. Tlačítkový spínač (tlačítko): Když stisknete spínač, kontakty spínače se sepnou a uzavřou obvod pro průtok proudu. Když uvolníte tlak z tlačítka, kontakty spínače se rozpojí a přeruší obvod. Tento spínač je tedy mžikový, který je schopen ovládat obvod sepnutím a rozpojením kontaktu. U tlačítkového spínače, když uvolníte tlak z tlačítka, pružina kontakt rozpojí.
2. Tlakové relé: Tento typ spínače se skládá z membrány ve tvaru C. Tato membrána zobrazuje tlak v závislosti na tlaku. Tyto spínače se používají k měření tlaku vzduchu, vody nebo oleje v průmyslu. Tento spínač se aktivuje, když tlak v systému stoupne nebo klesne od nastavené hodnoty.
3. Teplotní spínač. Tento typ spínače se skládá z teplotních senzorů, jako je RTD (termistor). Tento spínač pracuje podle naměřené hodnoty teploty.
4. Sklenice: Tento typ spínače se běžně používá v domácnostech k zapínání a vypínání elektrických spotřebičů. Má páčku, kterou můžeme pohybovat nahoru nebo dolů pro zapínání a vypínání spotřebičů.
5. Otočný přepínač: Tento typ přepínače se používá k připojení jedné linky k jedné z mnoha linek. Příklady tohoto typu přepínače jsou multimetr, přepínač kanálů, přepínač rozsahu, měřicí zařízení, přepínač rozsahu v komunikačních zařízeních. Tento přepínač je podobný jednopólovému vícepolohovému přepínači. Konstrukce tohoto přepínače se však liší.
Elektrické spínače

Elektrické spínače nejsou nic jiného než polovodičové součástky. Tyto spínače jsou užitečnější díky své nízké ceně, malým rozměrům a spolehlivosti. Tyto spínače používají polovodičové materiály, jako je křemík (Si), germanium (Ge) atd. Obecně se tyto typy spínačů používají v integrovaných obvodech (IC), pohonech motorů, systémech HVAC a také se široce používají jako regulátory digitálního výstupu (DI).

Rozlišují se následující typy elektrických spínačů:
1. Relé
2. Bipolární tranzistor
3. Výkonová dioda
4. MOSFET tranzistor.
5. IGBT.
6. SCR (tyristor).
7. TRIAK (triak).
8. DEACO.
9. GTO (tyristor s gravitačním vypnutím).
1) Relé: Relé je také známé jako elektromechanický spínač. Když proud prochází cívkou, vytváří kolem cívky magnetické pole. Velikost magnetického pole závisí na množství proudu procházejícího cívkou. Uspořádání kontaktů relé je provedeno tak, že když se proud zvyšuje pomocí závěrky, kontakty se sepnou a změní svou polohu. Někdy se v relé používá bimetalický pásek k měření teploty z bezpečnostních důvodů. Relé jsou k dispozici v širokém rozsahu napětí a proudu. V energetické soustavě hrají relé důležitou roli při detekci poruch. V průmyslu se relé používají také jako bezpečnostní zařízení. Více o typech relé a jejich principu fungování si můžete přečíst v tomto článku.

2) Bipolární tranzistor: Bipolární tranzistor má tři svorky: bázi, emitor a kolektor. Tranzistory pracují ve třech režimech: mezní, saturační a aktivní oblast. Symbol tranzistoru je znázorněn na obrázku 6. Pro účely spínání se aktivní oblast nepoužívá. Pokud je na bázi dostatek proudu, tranzistor vstoupí do saturační oblasti a proud bude protékat cestou kolektor-emitor a tranzistor se chová jako zapnutý spínač. Pokud je proud báze nedostatečný, obvod je otevřený a proud nemůže protékat cestou kolektor-emitor a tranzistor vstoupí do mezní oblasti. V této oblasti tranzistor funguje jako spínač. Tranzistor se používá jako zesilovač v elektronice a také k vytvoření hradla AND, NOT v digitálních obvodech a tranzistor se také používá jako spínací zařízení v integrovaných obvodech. Tranzistory jsou v aplikacích s vysokým výkonem nepoužitelné, protože mají vyšší odporové ztráty ve srovnání s MOSFET. Více o NPN tranzistorech a jejich použití si můžete přečíst v tomto článku.

3) Výkonová dioda: Výkonová dioda má dva vývody: anodu a katodu. Dioda je vyrobena z polovodičového materiálu typu p a n a má p-n přechod, který se nazývá dioda. Symbol výkonové diody je znázorněn na obrázku 7. Když je dioda předpjatá v přímém směru, může obvodem protékat proud, a při zpětném směru je proud blokován. Pokud je anoda vůči katodě kladná, dioda je předpjatá v přímém směru a funguje jako spínač. Podobně, pokud je katoda vůči anodě kladná, dioda je zpětně předpjatá a funguje jako spínač. Výkonové diody se používají ve výkonové elektronice, jako jsou usměrňovače, obvody násobiče napětí, obvody napěťových svork atd.

4) MOSFET: MOSFET je tranzistor s efektem pole typu metal-oxid-polovodič. MOSFET má tři svorky: gate, drain a source. MOSFET pracuje ve dvou základních režimech: depletion a enhancement. Pokud je napětí mezi gate a source (V _GS ) nestačí, MOSFET pracuje v režimu vyčerpání a tento režim je podobný režimu VYP. Pokud napětí mezi hradlem a zdrojem (V _GS ) stačí, MOSFET pracuje v režimu vylepšení a tento režim vylepšení MOSFETu je podobný režimu přepínače ON. Rozsah přepínání MOSFETu je od desítek nanosekund do několika stovek mikrosekund. Na následujícím odkazu si můžete prohlédnout všechny projekty na našich webových stránkách s využitím MOSFET tranzistorů.

5) IGBT tranzistory: Jedná se o bipolární tranzistor s izolovanou hradlou. IGBT je kombinací bipolárního tranzistoru a MOSFETu. IGBT má vysokou vstupní impedanci a vysokou spínací rychlost (charakteristickou pro MOSFET) a nízké saturační napětí (charakteristické pro bipolární tranzistor). IGBT má tři svorky: hradlo, emitor a kolektor. IGBT lze ovládat hradlem. Lze jej zapínat a vypínat sepnutím a odpojením jeho svorky. IGBT může blokovat kladné i záporné napětí, podobně jako GTO. IGBT se používá ve střídačích, řídicích systémech trakčních motorů, indukčním ohřevu a spínaných napájecích zdrojích.

6) Solventnostní kapitálový požadavek: SCR je křemíkový řízený usměrňovač. SCR má tři svorky: hradlo, anodu a katodu. Funkce SCR je stejná jako u diody, ale SCR zpočátku vede, když je polarizován v přímém směru (katoda záporná, anoda kladná) a také vyžaduje kladný hodinový impuls na hradle. Pokud je polarizován v přímém směru a hodinový impuls hradla je nulový, SCR je komutací nucen k vypnutí, a když je polarizován v opačném směru, SCR zůstává ve vypnutém stavu, stejně jako dioda. SCR se používají v řízení motorů, regulátorech výkonu a stmívání lamp. V naší zemi je SCR lépe známý jako tyristor.

7) TRIAK (Triak): Triak je podobný dvěma tyristorům zapojeným obráceně paralelně s hradlem. Triak je obousměrné zařízení a má tři svorky: hlavní svorku 1 (MT), hlavní svorku 2 (MT2) a hradlo. Svorky MT1 a MT2 jsou připojeny k obvodu, který chceme ovládat, a hradlo je k dispozici pro spouštění impulsu s kladným nebo záporným napětím. Pokud má svorka MT2 kladné napětí vzhledem ke svorce MT1 a hradlo také sepne kladně, pak sepne SCR-1 triaku. Pokud má svorka MT1 kladné napětí vzhledem ke svorce MT2 a hradlo také sepne kladně, pak sepne SCR-2 triaku. Triak lze použít pro střídavé i stejnosměrné zdroje, ale obecně se používá v aplikacích se střídavým proudem, jako je řízení motorů, spínání světel (průmyslových i domácích) atd. Všechny projekty s použitím triaků si můžete prohlédnout na našich webových stránkách.

8) DIAC: DIAC je diodový spínač na střídavý proud. Má dva svorky a může pracovat v obou směrech. Symbol DIAC ve schématech zapojení je znázorněn na obrázku 12. DIAC pracuje ve dvou režimech: v oblasti blokování vpřed nebo v oblasti blokování vzad a v oblasti lavinového výstupu. Pokud je aplikované napětí menší než mezní napětí, DIAC pracuje v režimu blokování vpřed nebo v režimu blokování vzad. V této oblasti DIAC funguje jako spínač. Když aplikované napětí překročí mezní napětí, dojde k lavinovému průrazu a DIAC funguje jako zapnutý spínač. DIAC nemůže náhle přepínat při nízkém napětí a nízkém proudu ve srovnání s TRIAC a SCR. DIAC se používá pro stmívání světel, univerzální řízení motorů a obvody pro řízení topení.

9) Tyristor s vypínacím mechanismem (GTO): GTO je v ruských zdrojích známý jako tyristor s vypínacím mechanismem a má tři svorky: hradlovou, anodovou a katodovou. Jak název napovídá, toto zařízení lze vypnout přes hradlovou svorku. Symbol GTO se skládá ze dvou šipek na hradlové svorce, které ukazují obousměrný tok proudu hradlovou svorkou. Toto zařízení lze zapnout přivedením malého kladného hradlového proudu a vypnout záporným impulsem z hradlové svorky. GTO se používá ve střídačích, střídavých a stejnosměrných pohonech, indukčních ohřívačích a SVC (statická kompenzace jalového výkonu).

Existuje mnoho typů spínačů, které se používají v každodenním životě: tlačítkové, lanové, dotykové atd. Výběr konkrétního typu mechanismu závisí na funkcích, které plní. Mezi typy zařízení je požadován průchozí typ zařízení. Takový spínač bude užitečný a pohodlný při instalaci v bytech a na veřejných místech.

Jak vypadá a funguje průchozí přepínač?

Průchozí spínač je zařízení, které umožňuje ovládat jeden světelný zdroj pomocí dvou různých spínačů. Tento typ konstrukce vypadá jako běžné spínací zařízení.

Typy dvouklíčových průchozích přepínačů

Rozdíl mezi průchozím zařízením a standardním je v tom, že běžný spínač plní funkci prostého přerušení (vypnutí) světelného okruhu, zatímco průchozí spínač přepíná z jednoho elektrického okruhu do druhého. Z tohoto důvodu se mechanismus také nazývá přepínač.

Na klávesách průchozích zařízení jsou aplikovány obrázky ve formě šipek, které udávají směr zapnutí a vypnutí zařízení. V tomto případě lze světlo zapnout z jednoho bodu a z jiného bodu jej lze vypnout, bez ohledu na to, v jaké poloze je klíč. To znamená, že na rozdíl od standardních provedení není poloha tlačítek zařízení pevně nastavena na zapnutí/vypnutí.

Účel přepínače

Reverzibilní zařízení je instalováno kvůli jeho odolnosti a snadnému použití.

Používají se reverzibilní zařízení:
- ve vícepodlažních budovách (na schodištích vchodů, ve vícepodlažních chatách);
- na různých koncích dlouhých chodeb apartmánů a hotelů (pokud je nutné rozsvítit světlo při vstupu do místnosti a zhasnout ho při odchodu);
- v ložnicích (u postele a u vchodových dveří);
- v průchodech (v metru);
- v suterénech;
- v prostorách s velkou rozlohou (ve sportovních areálech, nemocnicích, posluchárnách, montážních halách).
Příklad použití na fotografii níže:

Příklad použití přepínače

Typy průchozích spínačů

Přepínače se liší v závislosti na typu zařízení:
1. Klávesnice (standardní typ s libovolným počtem použitých kláves).
2. Dotykový (vyžaduje samostatný obvod pro instalaci).
Zařízení můžete také klasifikovat podle typu zapojení:
1. Externí elektroinstalace.
2. Vnitřní rozvody.
V závislosti na počtu kláves jsou přepínače:
- jednoklíčové (s jedním pracovním spínacím prvkem);
- dvouklíčové (se dvěma pracovními spínacími prvky);
- tříklíčový (se třemi spínacími prvky);
- kříž s 1 nebo 2 klíči (při zapnutí osvětlení z více míst).
Typy průchozích spínačů

Zařízení se liší strukturou kontaktních svorek:
1. Se šroubovacími svorkami.
2. S pružinovými upínacími prvky.
Ceny za dvouklíčové nástěnné vypínače

~~Dvouklíčový nástěnný vypínač~~

Princip činnosti zařízení

Jediný průchozí spínač je vybaven třemi kontakty v každém z ovládacích mechanismů. Kontakty jsou spojovací články mezi dvěma systémovými spínači s jejich pomocí se proud přenáší z jednoho obvodu do druhého, jak je znázorněno na obrázku:

Schéma zapojení jističe

Po změně polohy mechanismu je proud nasměrován na konkrétní svorku. Jeden z nich zůstává vždy uzavřen.

Aby světelný zdroj fungoval, musí být obě zařízení zajištěna ve stejné poloze.

Položky potřebné k připojení standardního průchozího přepínače:
- rozvodná skříň (krabice, do které jsou zasunuty konce vodičů);
- dva konvenční jednoklíčové spínače;
- vodiče (počet závisí na typu připojeného zařízení);
- jakákoli lampa, lampa nebo lustr.
Uzemnění z krabice se provádí přímo ke zdroji světla. Fáze je kombinována se společnou svorkou jednoho bloku a jeho výstupní kontakty jsou připojeny k páru stejných prvků druhého bloku. Dále se drát z druhého spínače vrátí zpět do krabice, po které je do svítidla přivedeno napětí. Při instalaci zařízení jsou spínače umístěny v krabicích, po kterých je instalováno osvětlovací zařízení, ze kterého je vyveden dvoužilový kabel. V dostupné vzdálenosti je rozvodná skříň, do které se připojují vodiče.

Připojení dvouklíčových průchozích spínačů

Kolébkový spínač se dvěma ovládacími tlačítky se skládá z dvojice samostatných struktur spojených ochranným pouzdrem. Mechanismus funguje podobně jako jednoklíčové zařízení.

Schéma zapojení pro dvouklíčový průchozí spínač

Hotové zařízení sestávající z dvojice dvouklíčových prvků umožňuje ovládat dva na sobě nezávislé světelné zdroje.

Schéma zapojení pro dvouklíčový průchozí spínač ze dvou míst

Je-li potřeba připojit více přestavníků, bude výhodná volba dvouklíčového zařízení kvůli úspoře kabelů a rozvodných krabic.

Ceny za vypínače (od 2 míst)

~~Přepnout (ze 2 míst)~~

Video – Průchozí spínač, způsob připojení, schéma zapojení průchozích spínačů

Jak funguje spínač se dvěma klíči?

Zařízení má celkem 12 kontaktů, 6 pro každý dvojitý spínač (2 vstupy, 4 výstupy), proto pro připojení zařízení tohoto typu musíte vzít 3 vodiče pro každou klávesu zařízení.
- zařízení se skládá z dvojice nezávislých kontaktů;
- Horní kontakty zařízení N1 a N2 se stisknutím kláves přepínají na spodní. Prvky jsou spojeny propojkou;
- druhý kontakt pravého spínače, znázorněný na schématu, je ve fázi;
- kontakty levého mechanismu se navzájem neprotínají a spojují dva různé zdroje;
- 4 křížové kontakty jsou kombinovány v párech.
Dvouklíčový spínač se instaluje následovně:
1. Ve vybraných oblastech je v zásuvkových krabicích instalována dvojice dvojitých mechanismů.
2. Pro každý světelný zdroj je v zásuvkové krabici umístěn samostatný třížilový kabel, jehož žíly jsou zbaveny izolace asi o 1 centimetr.
3. Ve schématu jsou žíly kabelu označeny jako L (fáze), N (pracovní nula), zem (ochranné).
4. Zařízení je vybaveno značkami, které zjednodušují připojení vodičů ke svorkám spínače. Žíly jsou připojeny ke svorkám v párech.
5. Svazek vodičů je pečlivě umístěn v zásuvkové krabici, po které je instalován spínací mechanismus, rám a kryt ochranného pouzdra.
Jak vypadá označení:

Označení dvouklíčového spínače

Příklad schéma zapojení:

Pro usnadnění pracovního procesu se doporučuje vybrat dráty určitého světla. Existuje barevné kódování vodičů pro Rusko a další země SNS. Také začátečník se může naučit rozlišovat kabely od něj. Podle ruských značek se pro „zem“ používá žlutá a zelená barva, neutrální kabel je obvykle označen modrou barvou. Fáze může být červená, černá nebo šedá.

Video – Schéma zapojení pro dvouklíčový průchozí a křížový přepínač ze dvou nebo více míst

Schéma zařízení se třemi klíči

Při instalaci trojitého zařízení se používají mezilehlé (křížové) spínače, které jsou zapojeny mezi dva boční prvky.

Schéma zařízení se třemi klíči

Tento přepínač je vybaven dvěma vstupy a výstupy. Křížový prvek může přenášet oba kontakty současně.

Proces montáže trojitého zařízení:
1. Uzemnění a nula jsou připojeny ke zdroji světla.
2. Fáze je připojena ke vstupu jedné z dvojice průchozích struktur (se třemi vstupy).
3. Volný vodič světelného zdroje je připojen ke vstupu druhého spínače.
4. Dva výstupy jednoho prvku, který má tři kontakty, jsou kombinovány se vstupem křížového zařízení (se dvěma páry výstupů).
5. Dva výstupy párového mechanismu (se třemi kontakty) jsou kombinovány s druhým párem svorek dalšího spínače (se čtyřmi vstupy).
Video – Jak připojit 3klíčový spínač

Základní chyby při připojování přepínacího zařízení
- Častou chybou při instalaci průchozího zařízení je nesprávné připojení vodičů ke svorkám;
- použití kabelu s malým průřezem (doporučuje se použít kabel 1,5 mm2);
- Stává se, že při instalaci zařízení jsou vodiče nesprávně připojeny (fáze musí být připojena ke kontaktu prvního spínače a druhý kabel osvětlovacího zařízení k nule spojovací skříňky);
- musíte být opatrní při výběru vodičů pro spínače (2 klíče – třívodičové, 3 klíče – čtyřvodičové);
- Začátečníci dělají chybu, když si myslí, že společná svorka je ta, která obsahuje jeden kontakt. Před připojením kabelu je nutné zkontrolovat zařízení testovacím šroubovákem.
Při instalaci elektrického vedení a instalaci konstrukčních prvků si musíte pamatovat bezpečnostní pravidla. Před zahájením práce je důležité vypnout napětí v elektrickém panelu. Nedoporučuje se dotýkat se kontaktů holýma rukama, i když je proud vypnutý, při instalaci zařízení používejte pouze speciální nástroje;

Video – Chyby při připojování průchozích přepínačů