على 06/06/2024 663

أساسيات المفاتيح

المفاتيح عبارة عن أجهزة بسيطة تتيح لنا تشغيل الكهرباء وإيقافها في الأنظمة الكهربائية.يتم استخدامها في كل مكان ، من مفاتيح الضوء في منازلنا إلى الدوائر المعقدة داخل الأدوات الحديثة.قطعت المفاتيح شوطًا طويلاً ، من المفاتيح الميكانيكية الأساسية إلى تلك الإلكترونية المتقدمة التي تجعل تكنولوجيا اليوم تعمل بسلاسة.ستنظر هذه المقالة في أنواع مختلفة من المفاتيح ، مثل الميكانيكية والإلكترونية ، وشرح ما الذي يجعل كل نوع مميزًا.سنتحدث أيضًا عن الإعدادات الشائعة مثل SPST و SPDT و DPDT ، ونبرز الأشياء التي يجب مراعاتها عند اختيار المفتاح الصحيح لوظيفة.سواء كنت مهندسًا أو هواة أو فضوليًا حول كيفية عمل الأشياء ، فإن فهم المفاتيح سيساعدك على إدارة الدوائر الكهربائية بشكل أفضل.

كتالوج

أنواع المفاتيح

المفاتيح الميكانيكية

تعمل المفاتيح الميكانيكية باستخدام الأجزاء المتحركة لجعل أو كسر اتصال كهربائي.إنها أجهزة بسيطة يجدها كثير من الناس سهلة الاستخدام وفهم.عندما تقلب مفتاح الإضاءة في المنزل ، فأنت تستخدم مفتاح ميكانيكي.تم تصميم هذه المفاتيح لتستمر ويمكن أن تعمل بشكل جيد في بيئات صعبة حيث قد تفشل الأجزاء الإلكترونية ، كما هو الحال في الأماكن الحارة أو الباردة أو عندما يكون هناك الكثير من الاهتزاز.

المفاتيح الإلكترونية

تدير المفاتيح الإلكترونية تدفق الكهرباء دون أي أجزاء متحركة.يستخدمون مواد خاصة تسمى أشباه الموصلات للعمل بسرعة وسلاسة.بعض الأنواع الشائعة من المفاتيح الإلكترونية هي BJTS (ترانزستورات الوصلات ثنائية القطب) ، MOSFETs (ترانزستورات الميدان المعدنية-أكسيد الأكسيد-أكسيد الموصلات) ، و IGBTs (ترانزستورات ثنائي القطب البوابة المعزولة).هذه المفاتيح مفيدة للغاية في الأجهزة التي تحتاج إلى تشغيل وإيقاف تشغيلها بسرعة ، مثل أجهزة الكمبيوتر والأدوات الحديثة الأخرى.

إشارات التحكم في تقاطع ثنائي القطب (BJTS) باستخدام التيار الكهربائي.لديهم ثلاث طبقات من المواد التي تدير الكهرباء ، وتضخيم الإشارات الكهربائية الصغيرة أو تشغيلها وإيقافها.هذا يجعلها مفيدة في العديد من الأجهزة الإلكترونية.

تتحكم الترانزستورات الميدانية في الميدان في أكسيد الأكسدة المعدنية (MOSFETS) في الكهرباء باستخدام الجهد الكهربائي.أنها تستهلك القليل من الطاقة وتبديل الكهرباء وإيقافها بسرعة كبيرة.هذا يجعلها مثالية للأجهزة الرقمية مثل أجهزة الكمبيوتر والأجهزة التناظرية مثل أجهزة الراديو.يستخدمون حقل كهربائي للتحكم في تدفق الكهرباء من خلال قناة.

تجمع الترانزستورات الثنائية القطب المعزولة (IGBTS) بين ميزات BJTs و MOSFETs ، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات عالية الطاقة مثل محركات المحركات الكهربائية ومحولات الطاقة.أنها تتعامل مع كميات كبيرة من الكهرباء وتستخدم عادة في البيئات الصناعية.

SPST ، SPDT ، DPDT ، وأكثر من ذلك

• الأعمدة ورميات

في المفاتيح الكهربائية ، "الأعمدة" و "الرميات" هي أفكار بسيطة تساعدنا على فهم كيفية عمل المفاتيح.أخبرنا "البولنديون" عدد الدوائر المنفصلة التي يمكن أن تتحكم فيها المفتاح.على سبيل المثال ، يتحكم مفتاح مفتاح أحادي القطب في دائرة واحدة ، في حين أن مفتاح القطب المزدوج يمكنه التحكم في دائرتين في نفس الوقت.

"رميات" تظهر عدد المسارات المختلفة التي يمكن أن يتصل بها المفتاح.يتصل مفتاح الرمية الواحدة بمسار واحد فقط في كل موضع ، في حين يمكن لمفتاح الرمية المزدوجة الاتصال بطريقين مختلفين ، مما يسمح له بتوجيه الكهرباء إلى أحد طريقين.

الأنواع الشائعة من المفاتيح

رمي واحد قطب واحد (SPST):

هذا هو أبسط نوع من التبديل.يتحكم في دائرة واحدة ويتصل بمسار واحد ، مثل مفتاح الضوء الأساسي.

رمي مزدوج قطب واحد (SPDT):

يتحكم هذا التبديل في دائرة واحدة ولكن يمكن أن يتحول بين مسارين مختلفين ، وهو أمر مفيد للاختيار بين مصدرين للطاقة.

رمي واحد مزدوج القطب (DPST):

يتحكم DPST في دائرتين مع مفتاح واحد ، مما يتيح لك إدارة دوائر متعددة في نفس الوقت ، ولكن مع مسار واحد فقط لكل عمود.

رمي مزدوج القطب المزدوج (DPDT):

يتحكم DPDT في دائرتين ويمكن أن يتحول بين مسارين لكل دائرة.غالبًا ما يتم استخدامها في المواقف التي تحتاج فيها إلى عكس اتجاه التيار ، كما هو الحال في التحكم في المحرك.

التكوينات الشائعة

تأتي المفاتيح الكهربائية في تصميمات مختلفة ، كل منها مصنوع للتحكم في الدوائر الكهربائية بطرق محددة.يمكن أن يساعدك فهم هذه التصميمات في اختيار المفتاح الصحيح لاحتياجاتك.هنا ، سنشرح ثلاثة أنواع شائعة من تصميمات التبديل: SPST و SPDT و DPDT ، بعبارات بسيطة ، توضح كيفية عملها وأين يمكنك استخدامها.

SPST (رمي واحد قطب واحد):

مفتاح SPST هو أبسط نوع من التبديل.لديه نقطة إدخال واحدة (القطب) ونقطة إخراج واحدة (رمي).يستخدم هذا المفتاح لتشغيل الدائرة أو إيقاف تشغيله.عندما يتم تشغيل المفتاح "تشغيل" ، يغلق الدائرة ، مما يسمح للتدفق الكهربائي.عندما يكون المفتاح "إيقاف" ، فإنه يفتح الدائرة ، ويوقف الكهرباء.غالبًا ما تستخدم مفاتيح SPST في الأماكن التي تحتاج فيها فقط إلى وظيفة تشغيل/إيقاف بسيطة ، مثل مفاتيح الإضاءة أو أزرار الطاقة على الأجهزة الإلكترونية.

SPDT (رمي مزدوج قطب واحد):

مفتاح SPDT أكثر تعقيدًا قليلاً من مفتاح SPST.لديها نقطة إدخال واحدة ونقطتين الإخراج.يسمح هذا التصميم للمفتاح بإرسال التيار الكهربائي إلى أحد مسارين مختلفين.عندما تقلب المفتاح ، فإنه يربط الإدخال بأحد المخرجين.هذا يجعل مفاتيح SPDT مفيدة في المواقف التي تحتاج فيها إلى تبديل تدفق الكهرباء بين خيارين مختلفين ، مثل الاختيار بين مصدرين للطاقة أو تغيير اتجاه المحرك.على سبيل المثال ، يمكن لمفتاح SPDT تشغيل ضوء أحمر في موضع واحد وضوء أخضر في موضع آخر.

DPDT (رمي مزدوج القطب المزدوج):

يجمع مفتاح DPDT بين مفتاحين SPDT في واحد.يمكن أن تتحكم في دائرتين منفصلتين في نفس الوقت.يحتوي هذا المفتاح على نقطتي إدخال وأربع نقاط إخراج.يمكن أن يتصل كل إدخال بواحد من مخرجين ، مما يمنحك مسارين منفصلين لكي الكهرباء لمتابعة.تتيح هذه الميزة مفتاح DPDT للتحكم في جهازين أو دوائر مختلفة مع مفتاح واحد.غالبًا ما تستخدم مفاتيح DPDT في المواقف التي تحتاج فيها إلى عكس اتجاه المحرك عن طريق تغيير تدفق الكهرباء.يمكن أيضًا استخدامها في أنظمة الصوت أو البيانات للتبديل بين مصدرين ومخرجين.

تكوينات أخرى

يمكن أن تحتوي المفاتيح على أكثر من قطبين ورميتين ، وغالبًا ما يتم تصنيفها برموز تتضمن الأرقام.على سبيل المثال ، يحتوي المفتاح المسمى 3P6T على ثلاثة أعمدة وستة رميات.هذا يعني أن المفتاح يمكنه توصيل ثلاث دوائر مختلفة ، حيث تحتوي كل دائرة على ستة مسارات إخراج مختلفة يمكنه الاتصال بها.

في مفتاح 3P6T ، تعني "ثلاثة أعمدة" أن هناك ثلاثة مدخلات منفصلة.يمكن توصيل كل إدخال بواحد من ستة مخرجات محتملة ، كما هو موضح في "الست رميات".هذا الإعداد مفيد في الأنظمة الكهربائية المعقدة حيث تحتاج العديد من المسارات إلى التحكم في مفتاح واحد.

لفهم كيفية عمل المفتاح ، تحتاج إلى معرفة عدد الدوائر المنفصلة التي يمكن أن تتحكم فيها (أعمدة) وعدد مسارات الإخراج المختلفة التي يمكن لكل دائرة الاتصال بها (رميات).يمكن استخدام مفتاح مع المزيد من الأعمدة والرميات في أنظمة أكثر تعقيدًا لأنه يمكنه إدارة المزيد من المسارات.

على سبيل المثال ، يمكن أن يحتوي مفتاح 3P6T على ثلاثة مصادر إدخال مختلفة ، ويمكن لكل مصدر الاتصال بأي من الستة الستة الستة المختلفة.هذا النوع من الإعداد مفيد في أجهزة مثل معدات الصوت والفيديو ، حيث تحتاج إلى التعامل مع العديد من خيارات الإدخال والإخراج بسلاسة.

ميزات يجب مراعاتها عند اختيار التبديل

عند اختيار التبديل ، فكر في الميزات التالية للتأكد من أنه يعمل بشكل جيد ويستمر لفترة طويلة:

مقاس

اختر حجم التبديل الذي يناسب الغرض منه.تتعامل المفاتيح الكبيرة مع الطاقة العالية في أماكن مثل المصانع ، في حين أن المفاتيح الصغيرة تتناسب مع مساحات ضيقة في أجهزة مثل الهواتف.تأكد من أن الحجم يدعم الحمل الكهربائي المطلوب وسهلة الاستخدام.أيضا ، فكر في التعرض للغبار والرطوبة ، والتي يمكن أن تؤثر على المدة التي يستمر المفتاح.

الحالة الافتراضية

يمكن أن يكون للمفاتيح حالات استراحة مختلفة.تبقى معظم المفاتيح حيث تتركها ، لكن المفاتيح اللحظية تعود إلى موقعها الأصلي عند إصدارها.عادةً ما تكون مفاتيح المفاتيح المفتوحة (لا) "غير" عند عدم استخدامها وتشغيلها عند الضغط عليها ، مثل جرس الباب.عادةً ما تكون مفاتيح مفاتيح (NC) مغلقة (NC) "عند عدم استخدامها وإيقافها عند الضغط عليها ، مثل مفتاح ضوء الثلاجة.

المواقف

يشير عدد المواضع التي يشير إليها التبديل إلى إعداداته أو حالاته.تسمح المزيد من المواضع بإعدادات إضافية داخل مفتاح واحد ، مما يمنحك تحكمًا أكبر في الدوائر المعقدة.

خيارات التثبيت

من خلال التثبيت: يتضمن ذلك وضع خيوط مكون من خلال الثقوب على لوحة الدوائر ولحامها.إنه يقدم دعمًا قويًا وهو مفيد للأجزاء التي تواجه الإجهاد البدني ، ولكنها تتطلب مساحة أكبر.غالبًا ما يستخدم هذا النوع من التثبيت في أماكن مع الكثير من الهز ، كما هو الحال في السيارات والطائرات.

تقنية الجبل السطحية (SMT): يتضمن ذلك وضع المكونات مباشرة على سطح لوحة الدائرة.إنه جيد للتصميمات الأصغر وهو شائع في الإلكترونيات اليومية ، لكنه ليس قويًا مثل التركيب من خلال الثقب.

تصاعد اللوحة: يتضمن ذلك ربط مفاتيح إلى اللوحة الأمامية لمربع أو حاوية.يتم استخدامه للمفاتيح التي يجب الوصول إليها مباشرة وغالبًا ما يتعامل مع الاستخدام المتكرر.تم العثور على هذه المفاتيح في لوحات التحكم الصناعية ولوحات معلومات السيارات.

خيارات التشغيل: تم تصميم بعض المفاتيح لاستخدامها مع القفازات ، مع وجود أزرار أكبر لسهولة الاستخدام في أماكن مثل المصانع.تحتاج المفاتيح الأخرى إلى أدوات خاصة لتشغيلها أو إيقافها ، وإضافة السلامة والتحكم في مناطق آمنة.

تصنيف الجهد الحالي والجهد

تأكد من أن المفتاح يمكنه التعامل مع التيار والجهد المطلوب بأمان.اختر مفتاحًا مع التصنيفات التي تتطابق مع مستويات الطاقة في مشروعك.تختلف تصنيفات AC و DC ، لذا تأكد من أن المفتاح يعمل مع نوع الدائرة الخاصة بك لتجنب ارتفاع درجة الحرارة أو الفشل.

العوامل البيئية

ضع في اعتبارك مدى جودة التبديل في إبعاد الغبار والماء ، كما هو موضح في تصنيف IP الخاص به.يجب أن تكون المفاتيح قادرة على التعامل مع الاهتزازات والتأثيرات ، وخاصة في الإعدادات الصناعية.في المناطق العامة ، استخدم مفاتيح مقاومة للمخبرين مع أغلفة وتصميمات قوية تمنع العبث لتجنب الأضرار.

المفاتيح الميكانيكية الشائعة

المفاتيح الميكانيكية هي الأجزاء الأساسية في الأجهزة الإلكترونية التي تتيح للأشخاص التحكم في تدفق الكهرباء عن طريق تشغيلها أو إيقافها.يتم استخدام أنواع مختلفة من المفاتيح اعتمادًا على ما يحتاجون إلى القيام به ، سواء كان ذلك في الأدوات المنزلية أو الآلات الصناعية أو المعدات العلمية.دعونا نلقي نظرة على بعض أنواع المفاتيح الميكانيكية الأكثر شيوعًا ، وشرح ما هي عليه ، وكيف تعمل ، وأين قد تجدها.

مفاتيح تراجع

تعتبر مفاتيح DIP (حزمة مزدوجة في الخط) مفاتيح صغيرة تأتي في مجموعات داخل حزمة واحدة.يشبه كل مفتاح في المجموعة رافعة صغيرة يمكن تشغيلها أو إيقاف تشغيلها ، تمامًا مثل مفتاح الإضاءة ، ويسمى مفتاح رمي واحد (SPST).تُستخدم هذه المفاتيح للإعدادات التي لا تحتاج إلى تغييرها في كثير من الأحيان وهي مثالية للإلكترونيات منخفضة الطاقة.إنها مفيدة بشكل خاص في الإعدادات التي يمكن أن تضيعها الأجزاء الصغيرة ، مثل كتل الطائر ، بسهولة.يمكنك في كثير من الأحيان العثور على مفاتيح DIP في أجهزة الكمبيوتر والأجهزة الأخرى حيث تساعد في إعداد تكوينات أو خيارات مختلفة.

مفاتيح تراجع دوار

تشبه مفاتيح Dop Dip Rotary مفاتيح DIP العادية ، لكنها تستخدم آلية دوارة للاختيار من بين خيارات متعددة بدلاً من تقليب المفتاح أو إيقاف تشغيله.يمكن أن يتم هذا الدوران باليد أو مع أداة صغيرة مثل مفك البراغي.إنها رائعة للأجهزة التي تحتاج إلى إعدادات أو أوضاع متعددة ، مثل اختيار الترددات في أجهزة الراديو أو إعداد القنوات في أجهزة الاتصال.يسمح لهم تصميمهم بالعمل بشكل موثوق حتى في الظروف الصعبة.

مفاتيح الشرائح

تحتوي مفاتيح الشرائح على رافعة صغيرة تتحرك ذهابًا وإيابًا لفتح أو إغلاق دائرة.هذه الحركة البسيطة تجعلها سهلة الاستخدام وفهم.يتم استخدامها بشكل شائع في الأجهزة التي تحتاج إلى التعامل مع طاقة أكثر من مفاتيح الانخفاض ، كما هو الحال في المعدات الصوتية ، وشرائط الطاقة ، والالكترونيات المختلفة.نظرًا لأنهم يمكنهم إدارة الفولتية العليا والتيارات ، فإن مفاتيح الشرائح متعددة الاستخدامات وغالبًا ما تستخدم في العديد من الأجهزة اليومية.

مفاتيح اللمس

مفاتيح اللمس عبارة عن أزرار صغيرة توفر نقرة ملحوظة عند الضغط عليها ، وتقدم تعليقات للمستخدم التي تم تنشيط المفتاح.تم تصميم هذه المفاتيح لتكون متينة ومخصصة للأجهزة التي تتطلب استخدامًا متكررًا.ستجد مفاتيح اللمس في أشياء مثل لوحات المفاتيح ، والآلات الحاسبة ، ولوحات التحكم.إنها عادةً مفاتيح لحظة ، مما يعني أنها تظل فقط طالما أنك تضغط عليها ، مما يجعلها مثالية للتطبيقات التي تكون هناك حاجة إلى إجراءات سريعة ومتكررة.

مفاتيح الروك

تعمل مفاتيح Rocker عن طريق التأرجح ذهابًا وإيابًا بين وضعين ، وعادة ما تستخدم لتشغيل الأجهزة أو إيقافها.غالبًا ما يتم تركيبها على لوحة وقد تحتوي على أضواء مدمجة لتسهيل رؤيتها واستخدامها ، حتى في الظلام.غالبًا ما تستخدم مفاتيح الروك في الأجهزة والسيارات والآلات الصناعية لأنها يمكنها التعامل مع الكثير من الطاقة وسهلة التشغيل ، مما يقلل من فرصة الأخطاء.

دفع زر مفاتيح

مفاتيح زر الضغط هي مفاتيح مفاتيح تضغط عليها لفتح دائرة أو إغلاقها.يمكن أن تكون إما مؤقتة (لحظة) ، مما يعني أنها تعمل فقط أثناء الضغط عليها ، أو يمكنهم البقاء في مكانها (الإغلاق) حتى يتم الضغط عليها مرة أخرى.تأتي هذه الأزرار في العديد من الأشكال والأحجام ويمكن أن تحتوي أيضًا على مصابيح LED للإشارة إلى ما إذا كانت قيد التشغيل أو خارجها.تكون مفاتيح زر الضغط شائعة جدًا وتوجد في لوحات التحكم ، وعناصر التحكم عن بُعد ، والعديد من الأجهزة الأخرى ، مما يوفر طريقة سهلة ومباشرة للأشخاص للتفاعل مع الآلات.

تبديل مفاتيح

تحتوي مفاتيح التبديل على رافعة يمكن قلبها بسهولة لتشغيل شيء ما أو إيقافه ، مما يجعلها جيدة للحالات التي يلزم وجود تحكم دقيق.وهي معروفة بأنها قوية وموثوقة ، وغالبًا ما تستخدم في بيئات صعبة مثل المصانع والمختبرات.مفاتيح التبديل قادرة على التعامل مع الأحمال الكهربائية الثقيلة ، مما يجعلها مثالية للتطبيقات الشاقة.توفر مواقف ON/OFF الواضحة طريقة بسيطة لمعرفة ما إذا كان الجهاز قد تم تنشيطه أم لا.

مقارنة خيارات التبديل

فيما يلي ملخص يقارن أنواعًا مختلفة من المفاتيح بناءً على العديد من الميزات الرئيسية:

يكتب	أعمدة/رميات	يكلف	طول العمر	تصنيفات التيار/الجهد	خيارات التثبيت
تراجع	عديد	قليل	قليل	قليل	PCB
دوار	عديد	قليل	قليل	قليل	PCB
شريحة	أعزب	واسطة	واسطة	واسطة	PCB/لوحة
اللمس	أعزب	قليل	عالي	قليل	PCB
الروك	أعزب	واسطة	واسطة	واسطة	PCB/لوحة
يدفع زر	أعزب	عالي	واسطة	واسطة	PCB/لوحة
تبديل	أعزب	عالي	واسطة	واسطة	لوحة

خاتمة

للاختتام ، تساعدنا المفاتيح على التحكم في الدوائر الكهربائية وتأتي في أنواع مختلفة لمهام مختلفة.تشتهر المفاتيح الميكانيكية مثل Dip and Toggle بكونها بسيطة وموثوقة ، في حين أن المفاتيح الإلكترونية مثل BJTs و MOSFETs سريعة وفعالة.إن معرفة الأعمدة والرميات والإعدادات والميزات مثل خيارات التثبيت والتصنيفات الحالية ستساعدك على اختيار المفتاح المناسب لاحتياجاتك.التفكير في مكان وكيفية استخدام المفاتيح يتأكد من أنها تعمل بشكل جيد ، سواء في المصانع أو الأجهزة المنزلية.من خلال التعرف على المفاتيح ، يمكنك تصميم الأنظمة الكهربائية وإصلاحها بشكل فعال.مع نمو التكنولوجيا ، ستظل هذه الأجهزة الصغيرة ولكن القوية جزءًا كبيرًا من حياتنا اليومية.

الأسئلة المتداولة [الأسئلة الشائعة]

1. ما هو المبدأ الأساسي للمفتاح؟

يتحكم المفتاح في تدفق الكهرباء في دائرة عن طريق فتحه أو إغلاقه.عند إغلاق المفتاح ، يمكن أن تتدفق الكهرباء وأجهزة الطاقة.عندما يكون المفتاح مفتوحًا ، يتم إيقاف الكهرباء ، ويتم إيقاف تشغيل الجهاز.

2. ما هي أساسيات المفاتيح الكهربائية؟

تتحكم المفاتيح الكهربائية في تدفق الكهرباء عن طريق توصيل أو فصل المسار الذي يتطلبه.لديهم ما لا يقل عن جزأين معدنيين يسمى الاتصالات التي تلمس للسماح لتدفق الكهرباء أو منفصلة لإيقافها.يمكن أن تكون المفاتيح ميكانيكية ، مثل مفتاح الإضاءة الذي تقلبه ، أو إلكترونيًا ، مثل تلك الموجودة في أجهزة الكمبيوتر.

3. ما هي الوظيفة الأساسية للمفاتيح؟

الوظيفة الأساسية للمفاتيح هي تشغيل الأجهزة الكهربائية أو إيقافها.يفعلون ذلك عن طريق السماح للكهرباء بالتدفق إلى الجهاز عند تشغيله وإيقافه عند إيقاف تشغيله.هذا يتيح لك التحكم في الأجهزة بسهولة.

4. ما هي المكونات الأساسية الثلاثة للمفتاح؟

يحتوي المفتاح على ثلاثة أجزاء رئيسية: المشغل ، وهو الجزء الذي تدفعه أو قلبه لاستخدام المفتاح ؛جهات الاتصال ، التي هي الأجزاء المعدنية داخل تلك اللمس أو منفصلة لبدء أو إيقاف الكهرباء ؛والمحطات ، حيث تتصل الأسلاك بالمفتاح.

5. ما هي العملية الأساسية للمفتاح؟

يعمل التبديل عن طريق تحريك المشغل ، الذي يربط أو يفصل جهات الاتصال في الداخل.عندما تلمس جهات الاتصال ، تكتمل الدائرة ، وتتدفق الكهرباء إلى الجهاز ، وتشغيلها.عندما تكون جهات الاتصال منفصلة ، يتم كسر الدائرة ، وتتوقف الكهرباء ، وتوقف الجهاز.