如图3.9-39(a)所示,开关是在电路中对元器件的供电进行接通、断开控制的装置。开关一般有一个或多个接点,开关的闭合(Closed)表示接点导通,允许电流流过;开关的开路(Open)表示接点断开,不允许电流流过。开关的电路符号如图3.9-39(b)所示,从上到下分别代表单刀单掷开关、双刀单掷开关和单刀双掷开关,开关的符号一般用字母S表示。
图3.9-39 开关
一、开关的分类
按控制方式分类,开关可以分为机械开关和电子开关。电子开关是由具有开关特性的元器件(如二极管、三极管等)制成的,这种开关在进行电路通、断控制的过程中没有机械力的参与;机械开关在进行电路通、断控制的过程中必须要有机械力的参与才能完成控制工作。
按机械动作方式分类,开关可以分为按钮开关、滑动开关、翘板开关、旋转开关、拨动开关等。
下面介绍几种常用的开关。
1.单刀单掷开关和单刀多掷开关
如图3.9-40所示,在通常情况下,一个开关是由两个接触点构成的。其中有一个可以移动的触点,这个触点被称为刀片触点,与这个触点相连的引脚就是刀片引脚;另一个触点是定触点,与该触点相连的引脚就是定片引脚。
若一个开关只有一个刀片触点且该触点只能与一个定触点接通,这种开关就是单刀单掷开关;若一个开关有3个引脚,且其中的一个引脚与动触点相连,另外两个引脚与定触点相连,动触点可以轮流在两个定触点之间进行切换,这种开关就是单刀双掷开关。按照动作类型的不同,单刀单掷开关与单刀多掷开关又可以分为按钮开关、滑动开关、翘板开关、旋转开关等。
图3.9-40 单刀开关示意图
图3.9-41 NC和NO的意义
如图3.9-41所示,有的开关接线端会标有NC或NO。NC代表常闭,即当开关未按下时,刀片引脚与动片引脚是连接在一起的,开关按下时它们将断开;NO代表常开,即开关未按下时,刀片引脚与动片引脚是断开的,开关按下时它们将导通。
2.锁定式开关和非锁定式开关
开关因为操作的方式不同,可分为锁定式开关和非锁定式开关两种。
有的开关在按压后导通,按压动作结束后开关还会维持导通状态,即开关会自锁,再按一下转换为断开状态并自锁,这种能自我维持其动作状态的开关称为锁定式开关。有的开关只有在按压时才改变状态,放开按钮时就会回到原始状态,这种开关无法自我维持其动作状态,所以称为非锁定式开关或轻触开关。
3.波段开关
波段开关是单刀多掷开关或者多刀多掷开关的别称,通常由三路以上的选择触点组成。六段波段开关的外观和电路符号如图3.9-42所示,由于波段开关中的选择动触点与其他待选择的定触点呈圆形排列,这些定触点构成一个层次,根据波段开关中选择触点的多少对波段开关进行层分类,即只有一个选择触点的波段开关就称为单层波段开关(即单刀多掷开关),有两个选择触点的波段开关就被称为双层波段开关(即双刀多掷开关)。
图3.9-42 六段波段开关
波段开关操作时大部分用旋转进行触点的选择,波段开关在切换时有先断路后接通型和先接通后断路型。
先断路后接通型波段开关在切换时,先断开上一个触点,才会接通下一个触点,其额定电流通常较大,一般应用在自动控制、整流器、电压调整器等电力设备中。
先接通后断路型波段开关的额定电流通常较小,切换时先接通下一个触点,才会断开上一个触点,以达到降低噪声的目的。由于这种开关在切换时处于短暂的短路状态,只能用于小信号电路和影音设备之中。
4.拨码开关
拨码开关也叫DIP开关、拨动开关、地址开关或数码开关,它是一款能用手拨动的微型开关,采用二进制编码原理,由多个单刀单掷开关组成,内部包含多个微型开关。(www.xing528.com)
四位拨码开关和八位拨码开关的外观和电路符号如图3.9-43所示。4个开关组合的拨码开关称为四位拨码开关,8个开关组合的拨码开关称为八位拨码开关。拨码开关的正面通常在一侧标注有ON,当该路开关拨至ON位时,拨码开关处于接通状态即1状态,否则处于断开状态即0状态。
图3.9-43 拨码开关
拨码开关由于可轻松进行数字控制所需的数值码转换,可简化输出端的电路及布线,提高控制系统的可靠性,主要用于小电流的模式选择、地址选择和频率选择电路中。
5.薄膜按键开关
如图3.9-44所示,薄膜按键开关简称薄膜开关,是采用多层平面组合密封结构,将按键开关、面板、符号显示和衬板密封在一起的一种元器件。
图3.9-44 薄膜按键开关
薄膜开关一般由面板、上电路、隔离层、下电路4部分组成。按下薄膜开关,上电路的触点向下变形,与下电路的极板接触导通,手指松开后,上电路触点反弹回来,电路断开,回路触发一个信号。
薄膜开关按基材的不同,可分为软性薄膜开关和硬性薄膜开关;按面板类型的不同,可分为平面型薄膜开关和凹凸型薄膜开关;按操作感受的不同,可分为触觉有感型薄膜开关和触觉无感型薄膜开关。
薄膜开关具有结构紧凑、密封性好、防潮性好、使用寿命长等优点,广泛应用于通信设备、测量仪器、工业控制、医疗设备、家用电器等。
二、开关的性能参数和选用
1.开关的性能参数
(1)额定电压。指开关在正常工作时所允许的安全电压。开关两端的电压大于额定电压时,可能会造成两个触点之间击穿烧毁。
(2)额定电流。指开关接通时所允许通过的最大安全电流。当流过开关的电流超过额定电流时,开关的触点会因电流过大而烧毁。
(3)绝缘电阻。指开关的导体部分与绝缘部分间的阻值。绝缘阻值一般应大于100MΩ,绝缘电阻越大开关越好。
(4)接触电阻。指开关在接通状态下,每对触点之间的阻值。接触阻值一般要求在0.5Ω以下,接触电阻越小开关越好。
(5)寿命。指开关在正常工作条件下,能操作的次数。一般要求开关的寿命在几千上万次。
2.开关的选用
选用开关要根据使用场合、用途等选择合适额定电压、额定电流、绝缘电阻、接触电阻和寿命的开关。
根据电路的数量和每个电路的状态来确定开关的刀数和掷数;根据开关的安装位置来选择开关的外形尺寸和安装方式;根据电路的工作电压与电流来确定开关的额定电压和额定电流。
三、开关的检测方法
开关是故障率较高的元器件,常见故障有接触不良、断路、触点间漏电、工作状态无法转换等。
检测时先观察开关的手柄能否活动自如、转换到位,是否存在松动,观察引脚是否折断,紧固螺钉是否松动。
将万用表置于电阻量程400Ω挡,一个表笔接开关的刀触点引脚,另一个表笔接其他触点引脚,使开关处于接通状态,此时所测的阻值应在0.5Ω以下,若测量值大于0.5Ω,则说明触点之间存在接触不良的故障;使开关处于断开状态,此时所测的阻值应大于几百兆欧姆,若测量值较小,则说明开关触点之间存在漏电现象。
将万用表置于电阻量程40kΩ挡,测量各组独立触点之间的阻值以及各触点与开关外壳之间的绝缘阻值,所测阻值都应该为无穷大,否则,表明各个触点之间或触点与外壳之间存在漏电现象。
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