Przełączniki suwakowe - kryteria doboru w aplikacjach
| TechnikaOd dziesiątek lat przełączniki mechaniczne znajdują się w praktycznie każdym urządzeniu elektronicznym, dlatego projektanci powinni mieć orientację w dostępnym na rynku asortymencie i funkcjonalności tych elementów, aby dobrze je dobierać do wymagań aplikacyjnych. W większości przypadków o zastosowaniu nie decydują bowiem wartości maksymalne napięć i prądów tych elementów, ale możliwość integracji, montaż, konfiguracja styków, profil i podobne kryteria.
Niniejszy artykuł skupia się na jednej z ważnych grup przełączników, jakimi są wersje suwakowe, dla których najpopularniejszym zastosowaniem jest włączanie zasilania w sprzęcie zasilanym z baterii. Miniaturyzacja i duże upakowanie takich aplikacji wymagają użycia ultraminiaturowych przełączników suwakowych o kompaktowych wymiarach i niskim profilu.
Firma NKK Switches oferuje serię ultraminiaturowych przełączników suwakowych z rodziny SS do zastosowań, gdzie przełączana jest mała moc lub ustawiany jest stan logiczny. Seria ta obejmuje modele obsługiwane od góry i z boku, o kompaktowych wymiarach. Elementy te są dostępne w szerokiej gamie wykonań, z których każda zapewnia ruch z zatrzaskiem na stabilnej pozycji zapewniający zwiększoną stabilność styku. Zanim przejdziemy do szczegółów, przyjrzyjmy się podstawom przełączników suwakowych.
Podstawy przełączników suwakowych
Podobnie jak większość przełączników, wersje suwakowe zawierają te same elementy konstrukcyjne: ruchomy styk podłączony do końcówki wspólnej i stacjonarne styki podłączone do pinów wyjściowych (rysunek 1).
Mechanizm komutacyjny przełącznika suwakowego składa się z ruchomego styku, który przesuwa się po jednym z dwóch styków stacjonarnych. W przełącznikach serii SS przełączniki NKK wykorzystują przesuwne podwójne styki poprzeczne (STC), które tworzą niezawodnie działający mechanizm. Działanie przełącznika jest płynne, a użytkownik ma wyraźne wyczucie pozycji dzięki zapadce. Zapewnia ona zwiększoną stabilność styku. Ruchomy styk spotyka się z kontaktem nieruchomym pod kątem prostym, co zmniejsza powierzchnię dotyku i skutkuje stabilną rezystancją połączenia. Podwójne poprzeczki zaciskają kontakty stacjonarne, zapewniając redundancję dla połączenia i większą niezawodność. Ruch elementów stykowych jest też źródłem samooczyszczenia kontaktów.
Bieguny i pozycje
Przełączniki identyfikuje się na podstawie liczby obwodów sterowanych przez przełącznik oraz konfiguracji styków utworzonych w każdym obwodzie (rys. 2).
Biegun odnosi się do liczby obwodów sterowanych przez przełącznik. Przełącznik jednobiegunowy (SP, single pole) steruje tylko jednym obwodem elektrycznym. Przełączniki dwubiegunowe (DP, double pole) sterują dwoma niezależnymi obwodami. Parametry te określają "wejście".
Druga część oznaczenia określa pozycję (throw). Opisuje ona liczbę połączeń (stanów) wyjściowych, z jakimi może mieć połączenie dany biegun przełącznika. W użyciu są wersje z podwójnym wyjściem (DT) lub potrójnym (3T).
Przykłady ultraminiaturowych przełączników suwakowych serii SS
Przełącznik suwakowy SPDT, taki jak NKK SS12SDP2, ma jeden biegun (SP) na końcówce 2 i dwa wyjścia (DT) na pinach 1 i 3 (rys. 3).
Zgodnie z oznaczeniem SPDT na rysunku 2 wspólna końcówka (pin 2 pośrodku) jest podłączona do wyjścia po prawej wyjścia (pin 1), gdy suwak znajduje się w położeniu po prawej. Podobnie, gdy suwak znajduje się w lewym położeniu (jak pokazano na rys. 3), pin wspólny jest podłączony do lewej końcówki wyjściowej (pin 3).
Kolejny parametr – czas kontaktu – wskazuje na kolejność, z jaką suwak łączy sąsiednie styki. SS12SDP2 to przełącznik typu make-before-break (MBB) lub inaczej mówiąc – ze stykiem zwierającym. Piny wspólny i wyjściowy zostają krótko połączone w czasie, gdy suwak zmienia położenie. Alternatywnym momentem zestyku jest przełącznik typu "rozłącz przed przełączeniem" (BBM, break-before-make) lub przełącznik ze stykiem niezwierającym (non-shorting contact). Suwak w przełączniku BBM nie łączy pinów wyjściowych podczas przełączania. Przełącznik BBM jest niezbędny, aby nie powstawało zwarcie, np. w sytuacji, gdy następuje połączenie wspólnej szyny między dwoma różnymi źródłami napięciowymi.
SS12SDP2 może przełączać sygnały o niskim poziomie mocy, tj. do 100 mA przy napięciu do 30 VDC. Wersje dla poziomu mocy większego niż 0,4 VA mają posrebrzone powierzchnie stykowe i rezystancję styku wynoszącą maksymalnie 20 mΩ. Opisywany przełącznik ma bardzo kompaktową konstrukcję (rys. 4).
Przełącznik NKK SS22SDH4 to element typu DPDT z mocowaniem kątowym. Suwak znajduje się z boku korpusu i stąd jest on też opisywany jako przełącznik boczny (side-actuated switch) (rys. 5).
Podobnie jak SS12SDP2, SS22SDH4 jest przełącznikiem typu make-before-break (MBB). Pozwala na obciążanie mocą do 0,4 VA przy napięciu do 28 VAC lub DC. Taki zakres mocy nazywany jest obwodem suchym. Chodzi o to, że przy tak niskim napięciu roboczym nie pojawia się wyładowanie łukowe w czasie komutacji. Konsekwencją jest to, że nalot i zanieczyszczenia pojawiające się na stykach nie ulegają wypaleniu i mogą się nawarstwiać, zwiększając rezystancję kontaktu. Z tych powodów w tej klasie aplikacyjnej stosuje się często złocenie powierzchni stykowych, zapewniające znamionową rezystancję kontaktu poniżej 40 mΩ.
Wymiary przełącznika to 10,2 × 6,54 × 5 mm, wyprowadzenia pasują do otworów z rastrem 0,1 cala (2,54 mm).
Przełącznik SS14MDP2 to z kolei wersja z pojedynczym stykiem trzywyjściowym (SP3T) (rys. 6).
Przełącznik SP3T pozwala ustawić suwak w trzech pozycjach. W środkowej, pokazanej na rysunku 6 piny 3 i 2 są połączone. W skrajnej lewej pozycji pin 1 jest połączony z 3, a w skrajnej prawej pozycji połączone są końcówki 3 i 4. Podobnie jak w poprzednich przypadkach połączenie elektryczne jest najpierw przerywane przed przełączeniem, a potem zestawiane z nowym kontaktem (BBM). SS14MDP2 pozwala na obciążanie prądem do 100 mA przy 30 VDC, ma posrebrzane powierzchnie kontaktów zapewniające rezystancję połączenia do 20 mΩ.
Wymiary tego elementu to 15,8 × 4 × 4,5 mm, raster wyprowadzeń to 0,1 cala.
Ostatnim przykładem przełącznika suwakowego firmy NKK Switches jest SS12SBP2. To element typu SPDT, który ma wyprowadzenia umieszczone w rastrze metrycznym. Pozostałe cechy są identyczne jak dla elementu calowego SS12SDP2.
Wszystkie omówione przełączniki z serii SS mają znamionową trwałość mechaniczną i elektryczną wynoszącą 10 000 operacji. Pracują w zakresie temperatur od –15° do 60°C i mają wyprowadzenia wtapiane w obudowę, dzięki czemu nie ma szczelin, przez które mogłyby wnikać topniki podczas montażu, rozpuszczalniki przy myciu PCB i inne niepożądane zanieczyszczenia podczas pracy.
DigiKey
www.digikey.pl
