Lüliti põhitõed: tüübid, kontakt ja materjalid

Lülitid on iga elektri- ja elektroonikasüsteemi põhiosad, mis töötavad kahes olekus: ON (suletud) või OFF (avatud). Nad juhivad toidet, signaale ja ohutust alates väikestest surunuppudest kuni suurte tööstuslike kaitselülititeni. Paljude tüüpide, kontaktide ja hinnangutega artikkel annab selget ja üksikasjalikku teavet nende kategooriate, töö, materjalide ja õige paigaldamise kohta. C1. Lüliti ülevaade C2. Lülitite peamised kategooriad C3. Lüliti kontaktide tüübid: NO vs NC C4. Lüliti konfiguratsioonid C5. Lüliti kontaktmaterjalid ja suletud tüübid C6. Lülitite reitingud ja elektriline jõudlus C7. Kontakti põrge lülitites C8. Lüliti paigaldamise näpunäited C9. Järeldus C 1. Lüliti ülevaade Lüliti on elektroonika ja elektrisüsteemide üks põhikomponente. See töötab binaarseadmena, mis tähendab, et sellel on ainult kaks peamist olekut: Suletud (ON): Ahel on valmis, võimaldades voolul voolata. Avatud (OFF): Ahel on katkenud, peatades voolu voolu. See põhitoiming muudab lülitid hädavajalikuks toite, signaalide ja ohutuse juhtimiseks nii madalpingeelektroonikas kui ka suure võimsusega jaotussüsteemides. Olenemata sellest, kas see on pisike nupp trükkplaadil või suur kaitselüliti tööstuslikus paneelis, põhimõte on sama. 2. Lülitite peamised kategooriad • Manuaalsed lülitid – juhitakse otse inimese poolt. Nagu valguslülitid, lülituslülitid, surunupud. • Automaatsed lülitid – aktiveeritakse väliste tingimustega, nagu liikumine, rõhk või temperatuur. Näiteks ujuklülitid, piirlülitid ja termostaadid. • Elektroonilised (pooljuht) lülitid – kasutage pooljuhte voolu juhtimiseks ilma liikuvate osadeta. Näiteks MOSFET-id, releed ja optronid. 2.1 Käsilülitite tüübid • Lülituslülitid Lülituslülitid on kangiga juhitavad seadmed, mida saab kas hooldada, püsides asendis ON või OFF kuni muutmiseni, või hetkeliselt, kus hoob pärast vabastamist tagasi hüppab. Neid kasutatakse valgustussüsteemides, autode armatuurlaudades ja masinate juhtpaneelides. Nende suurim eelis seisneb nende vastupidavuses ja nende pakutavas selges ON/OFF tagasisides, muutes need üheks äratuntavamaks ja usaldusväärsemaks lülititüübiks. • Nupplülitid Nupulülitid aktiveeritakse vajutades ja need on saadaval nii hetke- kui ka hooldatud versioonis. Uksekell on lihtne näide hetkelisest nupust, samas kui mõned elektroonikaseadmed kasutavad hooldatud nuppe, kus üks vajutus lülitab seadme sisse ja teine välja. Ohutusrakendustes toimivad seenepea surunupud hädaseiskamislülititena. Nende kompaktne suurus, intuitiivne kasutamine ja sobivus sagedaseks kasutamiseks muudavad need tavaliseks liftides, elektroonikas ja juhtimisjaamades. • Valikulülitid Valikulülitid on kas pöörd- või kangiga juhitavad ning neil on mitu fikseeritud asendit, mis võimaldavad kasutajal valida erinevate režiimide või toimingute vahel. Neid nähakse sageli tööstuslikes juhtpaneelides, HVAC-süsteemides ja masinates, mis nõuavad mitut tööseadet. Valikulülitite peamine eelis on nende võime pakkuda ühes juhtseadmes mitut valikut, andes samal ajal iga asendi kohta selget visuaalset ja puutetundlikku tagasisidet. • Juhtkangi lülitid Juhtkangi lülitid on mitmeteljelised juhtseadmed, kus eri suundades liikumine aktiveerib eraldi kontaktid. Neid on vaja sellistes rakendustes nagu kraanad, robootika ja tööstusmasinad, kus on vaja täpset mitmesuunalist juhtimist. Juhtkangi kasutatakse ka mängudes, pakkudes intuitiivset juhtimist keeruliste liigutuste jaoks. Nende peamine eelis on võimalus juhtida mitut funktsiooni ühest lülitist, muutes need nii tõhusaks kui ka mitmekülgseks. 2.2 Liikumisega juhitavate lülitite tüübid • Piirlülitid Piirlülitid on mehaanilised seadmed, mis käivituvad otsesel kokkupuutel liikuva masinaosaga, näiteks konveieriga, mis jõuab selle lõpp-punkti. Need on vastupidavad, töökindlad ja neid kasutatakse laialdaselt CNC-masinates, liftides ja turvasüsteemides. • Läheduslülitid Läheduslülitid tunnetavad objekte ilma kontaktita. Induktiivsed tüübid tuvastavad metalle, mahtuvuslikud tüübid tuvastavad plasti või vedelikke ning optilised andurid kasutavad valguskiiri. Need on robootikas ja automatiseeritud liinides põhilised, kus kontaktivaba andur suurendab kiirust ja vastupidavust. 2.3 Protsessilülitite tüübid • Kiiruse lülitid Kiiruse lülitid jälgivad masinate pöörlemist või liikumist. Tsentrifugaal- või tahhomeetripõhised lülitid suudavad tuvastada ülekiiruse ja käivitada seiskamise, et kaitsta mootoreid, turbiine või konveiereid kahjustuste eest. • Rõhu lülitid Rõhulülitid kasutavad õhu-, vedeliku- või gaasirõhu muutuste tuvastamiseks membraane, kolbe või lõõtsa. Levinud näide on õhukompressor, mis lülitub maksimaalse rõhu saavutamisel välja. Need on kriitilise tähtsusega ka hüdraulilistes ja pneumaatilistes süsteemides. • Temperatuuri lülitid Temperatuurilülitid tuginevad ahelate avamiseks või sulgemiseks teatud temperatuuridel bimetallribadele, pirni- ja kapillaarmehhanismidele või elektroonilistele anduritele. HVAC-termostaadid on kõige tuttavam näide, kuid neid kasutatakse ka tööstuslikes kütteseadmetes ja külmutussüsteemides. • Taseme lülitid Tasemelülitid tuvastavad vedelike või tahkete ainete olemasolu või puudumise paakides ja silohoidlates. Tehnoloogiate hulka kuuluvad ujukid, juhtivad sondid, labad ja isegi tuumaandurid ekstreemsetes tingimustes. Need on veepuhastuses, keemilises töötlemises ja puistematerjalide ladustamisel. • Voolu lülitid Voolulülitid mõõdavad vedelike või gaaside liikumist torustikes. Laba- või labalülitid reageerivad voolukatkestustele, diferentsiaalrõhuandurid aga jälgivad piirangu muutusi. Need lülitid aitavad kaitsta pumpasid, katlaid ja protsessitorustikke kahjustuste eest. 3. Lüliti kontaktide tüübid: NO vs NC 3.1 Tavaliselt avatud (NO) Tavaliselt avatud kontakt jääb avatuks käivitamata olekus, mis tähendab, et voolu ei voola enne, kui lüliti on aktiveeritud. Käivitamisel kontaktid sulguvad ja lasevad voolul läbida. Lihtne näide on uksekella nupp, kus nupu vajutamine lõpetab vooluringi ja käivitab kellahelina. Käivitusnuppudes, hetkelistes juhtnuppudes ja signaalseadmetes EI kasutata kontakte. 3.2 Tavaliselt suletud (NC) Tavaliselt suletud kontakt on vastupidine. See jääb suletuks käivitamata olekus, võimaldades voolul normaalsetes tingimustes voolata. Käivitamisel avanevad kontaktid ja katkestavad vooluringi. Levinud näide on masina ukse turvalukustuslüliti. Ukse avamisel katkestab NC-kontakt vooluringi, et masin operaatori ohutuse tagamiseks välja lülitada. NC-kontakte kasutatakse sageli hädaseiskamistes, häiretes ja tõrkekindlates süsteemides. 4. Lülitite konfiguratsioonid | Mõiste | Tähendus | Näited ja rakendused | | ----------------- | ------------------------------------------------------ | --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- | | Poolus | Sõltumatu vooluringi tee, mida lüliti saab juhtida. | SP (ühepooluseline): juhib ühte vooluringi. DP (kahepooluseline): juhib kahte vooluringi korraga. | | Viskamine | Ühe pooluse kohta saadaolevate väljundteede arv. | ST (Single Throw): ühendab või lahutab ainult ühe väljundi. DT (Double Throw): võimaldab vahetada kahe väljundi vahel. | | SPST | Ühepooluseline, ühe viskega. | Lihtne ON/OFF juhtimine, näiteks seinavalgusti lülitid. | | SPDT | Ühepooluseline, kahekordne vise. | Kasutatakse ümberlülituslülitina, suunates vooluringi kahe tee vahele. | | DPDT | Kahepooluseline, kahekordne vise. | Tavaliselt kasutatakse alalisvoolumootorite polaarsuse ümberpööramiseks. | | Tee enne pausi | Uus ühendus luuakse enne vana katkemist. | Leidub pöördvalikulülitites, tagades pideva ühenduse. | | Katkestamine enne tegemist | Vana ühendus katkestatakse enne uue loomist. | Kasutatakse ohutumates konstruktsioonides, et vältida lühiseid või kattumisi. | 5. Lüliti kontaktmaterjalid ja suletud tüübid 5.1 Hõbeda ja kaadmiumi kontaktid Tugev oksüdeerumise vastu ja parim toiteahelate jaoks. Levinud releedes, kaitselülitites ja raskeveokite lülitites. 5.2 Kuldsed kontaktid Vastupidav korrosioonile ja tagage puhtad signaalid madala vooluga. Kasutatakse elektroonikas ja telekommunikatsioonis, kuid ei sobi suure võimsusega. 5.3 Elavhõbeda kallutuslülitid Suletud disain, mis kasutab kallutamisel kontaktide sulgemiseks vedelat elavhõbedat. Usaldusväärne ja vähese hooldusega, kuid orientatsioonitundlik ja piiratud. 5.4 Pilliroo lülitid Magnetiga töötavad kontaktid, mis on suletud klaasi. Vastupidav vibratsiooniohtlikes seadistustes, mida kasutatakse sageli häiretes, andurites ja releedes. 6. Lülitite nimiväärtused ja elektriline jõudlus 6.1 Vahelduvvoolu vs alalisvoolu reitingud Vahelduvvoolu lülitid saavad hakkama suuremate vooludega, kuna nulli ületamine kustutab loomulikult kaared. Alalisvoolukaared kestavad kauem, seega vajavad alalisvoolu lülitid tugevamaid ja suuremaid kontakte. 6.2 Induktiivsed koormused ja kaar Mootorid, releed ja solenoidid tekitavad pingehüppeid, mis põhjustavad kontaktkaare teket. Kontaktide RC-kinnitused (takisti + kondensaator) vähendavad kulumist ja pikendavad lüliti eluiga. 6.3 Märgav vool Lülitid vajavad kontaktide puhastamiseks mikrokaare kaudu minimaalset voolu. Väga madalate signaalide korral kasutatakse oksüdeerumise ja takistuse suurenemise vältimiseks kullatud kontakte. 7. Kontakti põrge lülitites | Aspekt | Kirjeldus | | ------------------ | ----------------------------------------------------------------------------- | | Mis see on | Kontaktide kiire avamine ja sulgemine mõneks millisekundiks enne settimist. | | Kahjutud juhtumid | Aeglase reageerimisega ahelad, kus lisaimpulsid pole olulised. | | Probleemsed juhtumid | Digitaalsed või loogikaahelad tõlgendavad põrkeid valesti mitme sisendina. | | Riistvara lahendused | Mehaaniline summutus, RC madalpääsfiltrid, Schmitti päästikuahelad. | | Tarkvara lahendused | Tarkvara põrgatamine mikrokontrollerites ja manussüsteemides. | 8. Lüliti paigaldamise näpunäited • Ülekuumenemise või enneaegse rikke vältimiseks sobitage lüliti voltage ja voolutugevused täpselt vooluringiga. • Pikaajalise töökindluse säilitamiseks kasutage suletud või kaitstud kontakte niiskes, tolmuses või söövitavas keskkonnas. • Rakendage RC-summutajaid induktiivsetele koormustele, nagu mootorid, releed või solenoidid, et summutada kaare teket ja pikendada kontakti eluiga. • Valige kullatud kontaktid väga madala voolu või loogikataseme signaalide jaoks, et vältida oksüdeerumist ja tagada puhas lülitus. • Lisage digitaalsetesse vooluringidesse riistvaraline filtreerimine või tarkvara tagasipõrge, et kõrvaldada kontakti põrgatusest põhjustatud valed päästikud. 9. järeldus Lülitid võivad tunduda lihtsad, kuid nende disain ja jõudlus on põhilised. Kontakti tüüp, konfiguratsioon, materjal ja nimiväärtused mõjutavad ohutust ja töökindlust. Teadmine, kuidas vältida kaare teket, käsitleda induktiivseid koormusi ja vähendada põrget, tagab pikema eluea ja stabiilse töö. Õige mõistmise korral jäävad lülitid põhikomponentideks, mis hoiavad elektri- ja elektroonikasüsteemid sujuvalt töös. 10.2 Korduma kippuvad küsimused 10.1 1. küsimus. Kuidas keskkond lüliteid mõjutab? Karmid tingimused vähendavad töökindlust, seetõttu kasutatakse suletud või kaitstud tüüpe. 10.2 2. küsimus. Mis on lukustamisel ja hetkelisel lülitil? Lukustamine püsib paigal ja hetkeline töötab ainult vajutades. 10.3 3. küsimus. Miks kasutatakse pooljuhtlüliteid? Need lülituvad kiiremini, kestavad kauem ja väldivad kontaktide põrkamist. 10.4 4. küsimus. Millised ohutusstandardid kehtivad lülititele? Nad järgivad IEC, UL, CSA ja mõnikord ATEX või IECEx. 10.5 5. küsimus. Kas lülitid saavad hakkama nii toite- kui ka signaaliahelatega? Jah, kuid signaaliahelad nõuavad nõrkvoolukontakte, näiteks kullatud kontakte.