Обзор SPDT-переключателя

В электронных схемах переключатели играют важную роль, управляя потоком сигналов или мощности. Однополюсный двухпозиционный переключатель (SPDT) — это тип переключателя, который имеет один вход (однополюсный) и два выходных терминала (двухпозиционный). Как следует из названия, SPDT может переключать входной сигнал между двумя выходными терминалами. 

Функциональность SPDT можно объяснить на примере света и вентилятора. Когда вход включен, питание подается на любой выходной терминал для переключения между светом и вентилятором. SPDT-переключатель можно использовать для управления направлением двигателя постоянного тока путем изменения полярности источника питания по часовой стрелке или против часовой стрелки. SPDT-переключатели являются одним из наиболее распространенных типов переключателей, используемых в электронных схемах из-за их универсальности и широкого использования в бытовых и промышленных приложениях.

Что такое SPDT-переключатель?

Рисунок 1: Символ переключателя SPDT и промышленный переключатель SPDT

SPDT означает однополюсный двухпозиционный переключатель. SPDT-переключатель — это электрический переключатель, который часто используется в электронных схемах для управления потоком сигнала или для переключения сигнала. SPDT-переключатель имеет одну входную клемму и две выходные клеммы. Основное назначение этого типа переключателя — переключение входа между двумя выходными клеммами. В чувствительных электронных схемах SPDT-переключатели используются в качестве защитного выключателя. Когда цепь потребляет ток выше указанного предела, SPDT-переключатель отключает источник питания, переключая выходную клемму.

Переключатель SPDT более универсален по сравнению с переключателем SPST (Single Pole Single Throw) благодаря своей уникальной особенности подключения входа между двумя выходными клеммами. В отличие от переключателя SPST, который может подключать или отключать только одну цепь за раз. Для переключения входа между двумя выходными клеммами переключатель SPDT имеет общую клемму (вход), нормально открытую клемму (подключенную к источнику питания) и нормально закрытую клемму (подключенную к нагрузке). Базовый символ переключателя SPDT и промышленного стандарта SPDT показан на рисунке ниже.

Понимание компонентов SPDT-переключателя

Понимание компонентов схемы переключателя SPDT важно для инженеров, чтобы правильно использовать их в различных приложениях электронных схем. Внутренняя схема переключателя SPDT состоит из металлического рычага, привода, одного входного терминала и двух выходных терминалов.

1.     Металлический рычаг: Подвижный контакт рычага соединен с приводом.

2.     Привод: Привод работает как ручка, которая переключает электрическое соединение между двумя выходными клеммами переключателя SPDT. Две клеммы известны как NO и NC.

3.     Общий терминал: Вход переключателя SPDT известен как общий терминал. Источник питания подается на этот терминал переключателя SPDT, например, линия передачи данных или напряжение. Этот терминал переключателя SPDT всегда подключен либо к NO, либо к NC терминалу переключателя. Он действует как главный контроллер, который управляет потоком тока между двумя выходными терминалами переключателя SPDT, т. е. NO и NC.

4.     Нормально открытый терминал (НО): Этот терминал известен как «Нормально открытый переключатель. В сценарии по умолчанию этот терминал не подключен к общему терминалу SPDT переключателя. При нажатии переключателя или кнопки он подключается к общему терминалу, позволяя сигналу течь.

5.     Нормально закрытый терминал (NC): Этот терминал известен как «Нормально закрытый' терминал. В сценарии по умолчанию терминал NC соединен с общим терминалом переключателя SPDT. При нажатии переключателя или кнопки терминал NC отключается от общего терминала. Например, в цепях пожарной сигнализации и безопасности цепь постоянно активна, пока датчик не обнаружит дым и не переключит источник питания на сигнализацию.

Как работает SPDT-переключатель?

Работа переключателя SPDT довольно проста. Работу переключателя SPDT можно понять из его базовой схемы, как показано ниже.

Рисунок 2: Базовая структура схемы SPDT-переключателя

В стандартной ситуации общая клемма соединена с нормально замкнутой клеммой, что позволяет питанию проходить через нагрузку 1. При нажатии или переключении переключателя SPDT общая клемма соединяется с нормально разомкнутой клеммой, что позволяет питанию проходить через нагрузку 2.

Схема однополюсного двухпозиционного переключателя (SPDT)

 
Тумблеры являются жизненно важными компонентами во многих электронных схемах. Простая иллюстрация однополюсного двухпозиционного переключателя показана на рисунке 3. Переключатель SPDT действует как мост между двумя выходными нагрузками, а именно лампой и двигателем. В зависимости от состояния переключателя SPDT либо лампа будет светиться, либо двигатель будет работать. На схеме видно, что переключатель SPDT имеет две выходные клеммы и одну входную клемму. Лампа подключена к выходной клемме NC, а двигатель подключен к выходной клемме NO.

В состоянии по умолчанию, когда на общем выводе переключателя SPDT появляется 12 В, лампа будет светиться, так как лампа подключена к выводу NC. При нажатии на тумблер клемма NO будет подключена к общему выводу переключателя SPDT, и двигатель включится.

Распространенные варианты использования SPDT-переключателей

SPDT-переключатели являются наиболее распространенными электронными переключателями, используемыми во многих приложениях, включая бытовые приборы, потребительскую электронику и промышленные системы. Некоторые из наиболее распространенных применений SPDT-переключателей:

1.     Цепи безопасности и управления питанием: SPDT-переключатели широко используются для управления источниками питания во многих приложениях. Эти переключатели работают, переключая различные уровни напряжения. SPDT-переключатели часто используются в пожарной сигнализации и схемах аварийного отключения. В электротехнической промышленности SPDT-переключатель в основном используется в качестве аварийного выключателя, когда питание отключается в опасных ситуациях.

2.     Релейные и логические схемы: В цифровой электронике SPDT-переключатели используются для реализации двоичных логических схем.

3.     Блок управления двигателем:  Одно из известных применений переключателя SPDT — управление направлением двигателя. При реализации в схеме H-моста таким образом, что он изменяет полярность питания, подаваемого на двигатель. Когда полярность питания изменяется с помощью переключателя SPDT, двигатель будет работать в прямом и обратном направлениях. Когда переключатель SPDT используется вместе с потенциометром, его можно использовать для управления скоростью двигателя.

4.     Промышленные системы управления: Во многих отраслях SPDT-переключатели используются для управления работой нескольких устройств, чтобы обеспечить бесперебойную работу. Например, когда одно устройство включено, SPDT-переключатель выключает другое устройство и наоборот.

5.     Автоматизация промышленности: SPDT-переключатели также широко используются в системах PLC и SCADA для промышленной автоматизации. Во многих приложениях SPDT-переключатели используются в качестве концевых выключателей. Когда какая-либо механическая часть достигает определенного предела, она останавливает или изменяет движение.

6.     Бытовые применения: SPDT-переключатели также широко используются в бытовых вентиляторах для переключения между различными уровнями скорости. Они также используются в системах освещения для переключения между различными режимами освещения.

SPST против SPDT против DPST против DPDT

Существует четыре основных типа переключателей: SPST, SPDT, DPST и DPDT. Понимание этих переключателей имеет первостепенное значение для инженеров-электриков, чтобы правильно использовать их в своих схемах. Pole означает количество входов, а Throw означает количество выходов. Например, в переключателе SPDT Single Pole означает один вход, а Double Throw.

1.     SPST (однополюсный одноходовой)

Single Pole Single Throw — простейший тип переключателя. SPST-переключатель имеет только одну входную и одну выходную клемму. Когда переключатель включен, он устанавливает соединение, а когда выключен, он разрывает соединение. Свет или вентилятор в комнате используют SPST-переключатель. Когда вы включаете переключатель, он зажигает свет, а когда выключаете переключатель, он выключает свет.

2.     SPDT (однополюсный двойной ход)

SPDT-переключатель, как обсуждалось ранее, имеет одну входную клемму, известную как общая клемма, и две выходные клеммы, известные как NC и NO. Эти переключатели используются для управления потоком тока между двумя выходными клеммами. Например, один источник питания используется для управления либо лампой, либо двигателем одновременно.

3.     DPST (Двухполюсный, одинарный)

Переключатель DPST используется для включения/выключения двух цепей одновременно с помощью одного привода, например, кнопки-переключателя. Переключатели DPST имеют два полюса и один ход. Переключатели DPST представляют собой два переключателя SPST, которые собраны вместе.

4.     DPDT (двухполюсный двойной ход)

Переключатель DPDT имеет два входа и четыре выхода, что делает его шестиконтактным переключателем. Переключатели DPDT предназначены для управления двумя цепями с помощью одного и того же привода. Преимущество использования переключателя DPDT заключается в том, что он может управлять двумя отдельными цепями независимо.

5. Сравнение SPST, SPDT, DPST и DPDT

Вывод

Подводя итог, можно сказать, что переключатели играют важную роль в управлении электронными цепями. Они используются в электронных цепях для управления потоком тока между различными выходами. Среди всех переключателей SPDT широко используются в электронике благодаря своей гибкости и эффективности. Они широко используются в бытовой электронике, промышленной автоматизации и цифровых электронных приложениях. Понимание всех типов переключателей важно для их правильного использования в ваших электронных цепях.