スイッチタイプ

この本シリーズのこのような後期段階で電気スイッチの基本的なトピックを取り上げるのは奇妙に思えるかもしれませんが、次の章では、ソリッドステートゲート回路ではなく機械式スイッチ接点に基づくデジタル技術の古い領域を探求しているためです。 、およびスイッチの種類を完全に理解する必要があります。

ソリッドステート論理ゲートについて学ぶと同時にスイッチベースの回路の機能を学ぶことで、両方のトピックを理解しやすくなり、デジタル論理回路の背後にある数学であるブール代数の学習体験を向上させるための準備が整います。

電気スイッチとは何ですか？

電気スイッチは、回路内の電子の流れを遮断するために使用されるデバイスです。スイッチは基本的にバイナリデバイスです。完全にオン（「クローズ」）または完全にオフ（「オープン」）のいずれかです。スイッチにはさまざまな種類があります。この章では、これらの種類のいくつかについて説明します。

さまざまな種類のスイッチについて学ぶ

最も単純なタイプのスイッチは、2つの導電体が作動メカニズムの動きによって互いに接触するスイッチです。

他のスイッチはより複雑で、感知された物理的刺激（光や磁場など）に応じてオンまたはオフにできる電子回路が含まれています。

いずれの場合も、スイッチの最終出力は、（少なくとも）スイッチの内部接触メカニズムによって相互に接続される（「閉じた」）か、相互に接続されない（「開いた」）一対のワイヤ接続端子になります。 。

人が操作するように設計されたスイッチは、一般にハンドスイッチと呼ばれます。 、およびそれらはいくつかの種類で製造されています：

スイッチを切り替えます

トグルスイッチは、2つ以上の位置のいずれかで角度が付けられたレバーによって作動します。家庭用配線で使用される一般的な照明スイッチは、トグルスイッチの一例です。

ほとんどのトグルスイッチは、どのレバー位置でも停止しますが、他のスイッチには、レバーを特定の通常に戻す内部スプリングメカニズムがあります。 位置、いわゆる「瞬間的な」操作を可能にします。

押しボタンスイッチ

押しボタンスイッチは、押したり離したりするボタンで作動する2位置デバイスです。ほとんどの押しボタンスイッチには、瞬間的な操作のためにボタンを「アウト」または「押されていない」位置に戻す内部スプリングメカニズムがあります。

一部の押しボタンスイッチは、ボタンを押すたびに交互にオンまたはオフにラッチします。他の押しボタンスイッチは、ボタンが引き出されるまで「イン」または「押された」位置に留まります。

この最後のタイプの押しボタンスイッチには、通常、プッシュプル操作を簡単にするためのキノコ型のボタンがあります。

セレクタースイッチ

セレクタースイッチは、ある種の回転ノブまたはレバーで作動して、2つ以上の位置の1つを選択します。

トグルスイッチと同様に、セレクタースイッチは任意の位置に置くか、瞬間的な操作のためのスプリングリターンメカニズムを含めることができます。

ジョイスティックスイッチ

ジョイスティックスイッチは、複数の運動軸で自由に動くレバーによって作動します。レバーを押す方向に応じて、場合によってはレバーをどれだけ押すかによって、いくつかのスイッチ接点メカニズムの1つまたは複数が作動します。

スイッチ記号の丸と点の表記は、接点を作動させるために必要なジョイスティックレバーの動きの方向を表しています。ジョイスティックのハンドスイッチは、クレーンやロボットの制御によく使用されます。

一部のスイッチは、人間のオペレーターの手ではなく、機械の動きによって操作されるように特別に設計されています。

これらのモーション操作スイッチは、一般にリミットスイッチと呼ばれます。 なぜなら、コンポーネントが移動しすぎると、コンポーネントへの作動電源をオフにすることによって、マシンの動きを制限するためによく使用されるからです。ハンドスイッチと同様に、リミットスイッチにはいくつかの種類があります。

リミットスイッチ

これらのリミットスイッチは、機械部品によって押されるレバーが取り付けられた頑丈なトグルまたはセレクターハンドスイッチによく似ています。

多くの場合、レバーには小さなローラーベアリングが付いており、機械部品との繰り返しの接触によってレバーが摩耗するのを防ぎます。

近接スイッチ

近接スイッチは、磁場または高周波電磁場のいずれかによって金属機械部品の接近を感知します。

単純な近接スイッチは、機械部品が近づくたびに（通常は1インチ以下）、永久磁石を使用して密閉されたスイッチメカニズムを作動させます。

より複雑な近接スイッチは、金属探知機のように機能し、ワイヤーのコイルに高周波電流を供給し、その電流の大きさを電子的に監視します。

金属部品（必ずしも磁性ではない）がコイルに十分近づくと、電流が増加し、監視回路がトリップします。

ここに示されている近接スイッチの記号は、スイッチを囲むひし形のボックスで示されているように、電子的な種類のものです。

非電子近接スイッチは、レバー作動式リミットスイッチと同じ記号を使用します。

近接スイッチの別の形式は、光源とフォトセルで構成される光スイッチです。機械の位置は、光線の遮断または反射によって検出されます。

光スイッチは、危険な領域への人の侵入を検出するために光線を使用できる安全アプリケーションでも役立ちます。

さまざまなタイプのプロセススイッチ

多くの工業プロセスでは、スイッチを使用してさまざまな物理量を監視する必要があります。

このようなスイッチは、プロセス変数が通常のパラメータを超えたことを示すアラームを鳴らすために使用できます。または、これらの変数が危険または破壊的なレベルに達した場合にプロセスまたは機器をシャットダウンするために使用できます。

プロセススイッチにはさまざまな種類があります。

スピードスイッチ

これらのスイッチは、シャフトに取り付けられた遠心ウェイトメカニズムによって、または光学的または磁気的なシャフトの動きのある種の非接触検出によって、シャフトの回転速度を感知します。

圧力スイッチ

気体または液体の圧力を使用して、その圧力がピストン、ダイヤフラム、またはベローズに加えられ、圧力を機械的な力に変換する場合、スイッチメカニズムを作動させることができます。

温度スイッチ

安価な温度検知メカニズムは「バイメタルストリップ」です。2つの金属の薄いストリップが背中合わせに結合されており、各金属の熱膨張率は異なります。

ストリップが加熱または冷却されると、2つの金属間で熱膨張率が異なるため、ストリップが曲がります。次に、ストリップの曲げを使用して、スイッチの接触メカニズムを作動させることができます。

他の温度スイッチは、液体または気体のいずれかで満たされた真ちゅう製の電球を使用し、電球を圧力検出スイッチに接続する小さなチューブが付いています。電球が加熱されると、気体または液体が膨張し、圧力が上昇してスイッチ機構が作動します。

液面スイッチ

タンク内の液面が特定のポイントを超えて上昇したときに、フローティングオブジェクトを使用してスイッチメカニズムを作動させることができます。液体が導電性である場合、液体自体を導体として使用して、必要な深さでタンクに挿入された2つの金属プローブを橋渡しすることができます。

導電性技術は通常、導電性液体を流れる少量の電流によってトリガーされるリレーの特別な設計で実装されます。ほとんどの場合、液体を介して回路の全負荷電流を切り替えることは非現実的で危険です。

レベルスイッチは、貯蔵サイロ、ビン、ホッパー内の木材チップ、穀物、石炭、動物飼料などの固形物のレベルを検出するように設計することもできます。

このアプリケーションの一般的な設計は、小さなパドルホイールで、希望の高さでビンに挿入され、小さな電気モーターでゆっくりと回転します。

固形物がビンをその高さまで満たすと、その材料はパドルホイールが回転するのを防ぎます。小型モーターのトルク応答は、スイッチ機構を作動させます。

別の設計では、「音叉」型の金属プロングを使用し、外側から希望の高さでビンに挿入します。フォークは、電子回路と磁石/電磁石コイルアセンブリによって共振周波数で振動します。

ビンがその高さまで満たされると、固体材料がフォークの振動、電子回路によって検出された振動の振幅や周波数の変化を減衰させます。

液体フロースイッチ

パイプに挿入されたフロースイッチは、通常、流れによって押される小さなパドルまたはベーンを使用して、特定のしきい値を超えるガスまたは液体の流量を検出します。

他のフロースイッチは差圧スイッチとして構築され、パイプに組み込まれた制限を横切る圧力降下を測定します。

核レベルスイッチ

液体または固体材料の検出に適した別のタイプのレベルスイッチは、核スイッチです。放射線源材料と放射線検出器で構成されたこの2つは、固体または液体材料用の貯蔵容器の直径全体に取り付けられています。

線源/検出器の配置のレベルを超える材料の高さは、検出器に到達する放射線の強度を弱めます。検出器でのこの放射線の減少は、リレーメカニズムをトリガーして、測定、アラームポイント、さらには血管レベルの制御のためのスイッチ接点を提供するために使用できます。


ソースと検出器は容器の外側で、放射線フラックス自体を除いて侵入はまったくありません。

使用される放射線源はかなり弱く、運用または保守要員に差し迫った健康上の脅威をもたらすことはありません。

すべてのスイッチには複数のアプリケーションがあります

いつものように、物理的なプロセスを監視したり、オペレーターのコントロールとして機能したりするためのスイッチを実装する方法は複数あります。

通常、どのアプリケーションにも単一の「完璧な」スイッチはありませんが、他のアプリケーションよりも明らかに特定の利点を示すものもあります。効率的で信頼性の高い操作を行うには、スイッチをタスクにインテリジェントに適合させる必要があります。

レビュー：

• スイッチ は電気機器であり、通常は電気機械式で、2点間の導通を制御するために使用されます。
• 手 スイッチは人間のタッチによって作動します。
• 制限 スイッチは機械の動きによって作動します。
• プロセス スイッチは、いくつかの物理的プロセス（温度、レベル、流量など）の変化によって作動します。

関連するワークシート：

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