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教你正确地选择机械开关

电子设计 2018-09-26 09:41 次阅读

触摸屏和膜片开关适用于扁平外形的可视化控制面板。但一些应用要求设计人员重视安全性、易用性、高电压或大电流的切换、开机时的已知配置和稳健性。此类情景下,机械开关和按钮往往成为理想的选择,但设计人员仍需慎重选择。

机械开关的种类很多,具有各式各样的形状、样式、尺寸、功能、功率容量和机械特性。本文将帮助设计人员整理这些选择参数,以及如何以最佳方式应用一些最新器件。

选择哪种开关或按钮?

要确定合适的开关,首先应确定系统要求。要寻找适合应用的机械开关,首先查找符合人体工学和物理需求的开关外形尺寸,然后选择具有相应的电气和环境规格且适合该外形尺寸的开关。

紧急停止

紧急停止按钮是一个显而易见的安全示例。许多工业系统严格要求必须具备大尺寸的红色或橙色按钮,并以大号字体、便于阅读者辨识的形式标示文字“紧急停止”。此按钮必须置于显眼且易于接触的位置,并且易于按下,具有明确的触觉反馈,以指示开关功能是否已经完成。在一些工业环境下,不符合此标准可能非常危险。

此应用的理想解决方案之一是来自RAFI USA的Lumotast 16紧急停止按钮。此 NO(常开型)按钮为常见的大尺寸、圆锥蘑菇形按钮(图 1)。当操作员用手猛击此按钮时,两个银色的触头彼此连接、闩锁并保持接触状态,即便在操作员松手之后也是如此。要将按钮重置到开路位置,需要沿任一方向旋转蘑菇头。

图 1:RAFI USA Lumotast 16 紧急停止按钮的安装非常简单,而且可以轻松装入标准的 16.2 毫米安装孔中。(图片来源:RAFI)

Lumotast 16 可处理高达 6 安电流和 250 瓦功率,专为高可靠性操作而设计。内部开关设计具有三个平行的冗余触头,因此,如果一组触头连接失败,其他两组触头可确保可靠的停止事件。为提供视觉连接确认,该开关可在激活后发出明亮的红光。开关正面的防护等级为 IP67,因而适合大多数恶劣的工业环境。

Lumotast 16 的按钮直径为 30 毫米 (mm),其尺寸既适合在工业控制面板中使用,也适合在手持式控制箱中实施。

要安装 Lumotast 16,首先确保开关所在位置下有 18 毫米的安装深度净空。钻取一个 16.2 毫米的安装孔。将带有黑色“紧急停止”字样的黄色安装孔衬圈放在安装孔上面。然后将 Lumotast 16 开关放入安装孔内,并用附带的安装环螺母加以固定。完成底面两个标准公头快连铲形端子的连线。

防止人为破坏

机械按钮的另一项重要应用是防范人为破坏。防盗坏开关必须能够承受蓄意破坏开关构造的行为,例如反复锤击或企图撬开开关。

针对防盗坏应用,E-Switch开发了PVA3H2B0SS3R1SPDT 防破坏发光按钮开关。这是一种 2 安、36 伏直流开关,防护等级达 IP65。它具有一个 RGB 照明环,其扁平的外形能够更有效地防范破坏(图 2)。

图 2:带红色发光边框的 E-Switch PVA3。它的安装位置几乎与面板平齐,因此比厚度更大的开关具有更强的防破坏性能。(图片来源:E-Switch)

对于任何具有 16 毫米安装孔的面板,此开关的安装位置几乎与面板平齐。确保安装位置留出足够的净空,以便连接下面的触头。这是一个具有四个触头、三个用于 RGB 照明的额外 LED 触头,以及一个公共接地的 SPDT 开关。因此,面板下面需要进行共计八项连接。规划好面板布局,以便能够轻松完成所有连接,而不至于挤压或弯曲连接线。

安装面板的厚度可以为 1 至 8 毫米。不过,面板越厚,防破坏保护能力越强。

选择适合应用的 PVA3 配置,包括瞬时接触或闭锁接触。将致动器按入开关实体可激活开关。平致动器与开关肩部平齐表明按钮已激活,致动器位置高出开关肩部表明按钮未激活。

要提供开关状态的视觉反馈,请使用微控制器或可编程逻辑控制器 (PLC) 信号来点亮指示环中的红色、绿色和蓝色 LED。要生成自定义颜色,请将 LED 连接到来自微控制器或 PLC 的脉冲宽度调制输出。

为了进一步防止人为破坏,开关的主体和致动器还提供了镍或不锈钢选项。

启动时读取配置

有时,开关并非用户控制所需,而是用于后台的开发或配置。尽管 EEPROM 和闪存可以提供可在启动时读取的非易失性存储,但有时在对系统通电之前,必须以视觉方式确认配置。针对这类情景,开发人员多年来一直依赖曾经非常流行的 8 位 DIP 开关,例如来自Omron Electronics的A6FR-8101(图 3)。

图 3:Omron 的 A6FR 系列 DIP 开关具有较短的致动器,也称为钢琴开关,采用通孔方式安装到插座或 PC 板中。(图片来源:Omron)

这些 DIP 开关适合在对系统通电之前必须设置配置或启动参数的情形。虽然用手指便能调整 DIP 开关的位置,但用钢笔尖头可以更轻松地进行控制。这些开关提供了短型或长型致动器,并且可安装到 16 针 DIP 插座,或直接焊接到 PC 板上。与较早的 DIP 开关设计不同,A6FR 采用双滑动式触头,以确保高度可靠的闭合/断开连接。这些 DIP 开关的额定值为 25 mA、24 伏直流电,因而非常适合数字电路。

高电压和电流控制

有时需要对电压和电流进行简单的硬性控制。软膜片开关若要执行高功率控制,需要一个接口电路,而这可能会增加不必要的操作复杂性,尤其当控制不依赖于其他系统时更是如此。这些情景下,摇臂开关可以提供安全的电压和电流控制以及高可靠性。

例如,E-Switch 开发了坚固的RA811C1121发光电源摇臂开关(图 4)。它能处理 16 安、125 伏交流电。

图 4:E-Switch RA8 系列摇臂开关采用一个塑料分离器来保护两个端子免于意外短路。该系列具有众多选项,包括彩色、直式或直角端子,以及各种开关配置。(图片来源:E-Switch)

E-Switch RA8 系列开关安装在 19 x 13 毫米矩形孔内。尽管摇臂开关可能易于使用,但原型开发最困难的部分可能在于形成供摇臂开关卡入的矩形孔。一种常用的方法是,使用略小于矩形孔宽度的钻头,在本例中为 13 毫米。先用铅笔画一个矩形孔,然后在面板中钻取两个相邻的孔,小心不要超出铅笔线的范围以外。下一步,用一个锉刀锉出矩形孔并消除毛刺。

RA8 可在严苛的工业环境中使用。其工作温度范围为 -20 至 +85°C,采用 PVC 盖帽时的防护等级达 IP54。接触电阻为 30 mΩ,最大限度减少了高压下的热量。

在操作高压开关时,确保各个连接彼此分离,以免发生意外短路。RA8 通过提供塑料分离器来对端子进行物理隔离,更轻松地实现了这一点。

短接启动非常不可取,但有时在生产环境中这是无法避免的。虽然 RA8 可以降低短接启动期间发生意外的可能性,但仍需采取所有安全预防措施,包括佩戴绝缘手套。

总结

机械开关适合特定情景,包括满足高压控制、安保、安全、易用性等需求或者这些需求的组合。机械开关拥有多种选项,正确地选择机械开关可以让设计人员和最终客户都能高枕无忧。

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看产品文档,或 联系我们 以了解最新的机构审批信息。  请注意:所有产品设计活动都应参照产品图纸。  产品类型特性 端子配置 : 标准 致动器种类 : 顶部 产品类型 : 开关 开关类型 : 滑块 等级 : 仪表 螺纹外壳 : 不带 结构特性 配置(极掷) : 双极 - 双掷 致动器数量 : 单 滑动开关位置数量 : 2 操作功能 : 开无开 连接的端子 : 2-1, 5-4 电气特征 滑动开关额定电压...
发表于 08-03 20:00 40次 阅读

CAT-ET36-UN5 5 端口 UNM 500MBPS 开关,4 端口 POE

看产品文档或联系我们以了解最新的机构审批信息。  产品类型特性 PoE 支持  是 交换机管理类型  未托管 PoE 端口数量  4 以太网交换机连接器类型  M12 D4 代码 旁路功能  否 双电源输入  是 结构特性 端口数量  5 电气特征 以太网速度 (Mb/s) 500BASE-TX 输入电压 (VDC) 12 – 57, 72 – 110 按端口计的 PoE 功率预算 (W) 30 尺寸 以太...
发表于 07-03 12:00 30次 阅读

CAT-ET36-UN5A 8 端口 UNM 1GBPS 开关

看产品文档或联系我们以了解最新的机构审批信息。  产品类型特性 PoE 支持  否 交换机管理类型  未托管 以太网交换机连接器类型  M12-A8 旁路功能  否, 是 双电源输入  是 结构特性 端口数量  8 电气特征 以太网速度 (Mb/s) 1000BASE-TX 输入电压 (VDC) 12 – 48, 72 – 110 按端口计的 PoE 功率预算 (W) 30 尺寸 以太网交换机尺寸 (mm) 125(宽)x 65(深)x 196(...
发表于 07-03 12:00 42次 阅读

CAT-ET36-UN5B 8 端口 UNM 500M1GBPS POE 开关

看产品文档或联系我们以了解最新的机构审批信息。  产品类型特性 PoE 支持  是 交换机管理类型  未托管 PoE 端口数量  8 以太网交换机连接器类型  M12 D4 代码 旁路功能  否, 是 双电源输入  是 结构特性 端口数量  8 电气特征 以太网速度 (Mb/s) 1000BASE-TX 输入电压 (VDC) 12 – 57, 72 – 110 按端口计的 PoE 功率预算 (W) 30 尺寸 ...
发表于 07-03 12:00 26次 阅读

CAT-ET36-SW67 POE 输入、直流输出的 POE 拆分器

看产品文档或联系我们以了解最新的机构审批信息。  产品类型特性 PoE 支持  是 交换机管理类型  未托管 PoE 端口数量  1 以太网交换机连接器类型  M12-A8 结构特性 端口数量  1 电气特征 以太网速度 (Mb/s) 1000BASE-TX 按端口计的 PoE 功率预算 (W) 25 尺寸 以太网交换机尺寸 (mm) 125(宽)x 65(深)x 196(高) 使用环境 ...
发表于 07-03 11:00 31次 阅读

CAT-ET36-M3113 12p 手动 POE 开关 1Gb

看产品文档或联系我们以了解最新的机构审批信息。  产品类型特性 PoE 支持  是 交换机管理类型  托管 PoE 端口数量  8 以太网交换机连接器类型  M12 X 代码, M12-A8 旁路功能  否, 是 双电源输入  否, 是 结构特性 端口数量  12 电气特征 以太网速度 (Mb/s) 1000BASE-TX 输入电压 (VDC) 12 – 36, 72 – 110 按端口计的 PoE 功率预算 (W) 90 尺寸 ...
发表于 07-03 11:00 18次 阅读

MAX17227AANT+ Maxim Integrated MAX17227A 开关稳压器

Integrated MAX17227A开关稳压器是一款2A毫微功耗升压转换器,具有短路保护和True Shutdown功能。该开关稳压器可提供高达2A峰值电感电流,并具有逐周期电感器电流限制和热保护等特性。MAX17227A稳压器在整个负载范围内具有超低静态电流、较小的整体解决方案尺寸和高效率。该开关稳压器可在无正向或反向电流的情况下从输入断开输出,从而节省电池电量。MAX17227A器件在0.4V至5.5V宽输入电压范围内工作。 MAX17227A开关稳压器 可在-40°C至125°C温度范围内工作。该稳压器采用节省空间的1.58mm x 0.89mm、6焊球WLP(3 x 2、0.4mm间距)和8引脚、2mm x 2mm TDFN封装。MAX17227A稳压器非常适合用于必须要求长电池续航时间且需要在所有电源电平上实现高效率的电池供电应用。应用包括WiFi模块、近频段物联网、可穿戴音频、应急照明、物联网传感器和临床仪器。 特性 输出静态电源电流:350nA 输出短路保护 True Shutdown模式: 1nA关断电流 从输入断开输出 VOUT上任何电压均...
发表于 10-28 09:46 127次 阅读
MAX17227AANT+ Maxim Integrated MAX17227A 开关稳压器

LV5762QA 降压型开关稳压器

QA是一个1ch降压电压开关稳压器。 特性 1ch降压开关稳压控制器 与负载无关的软启动电路 频率折返功能 开/关功能 内置逐脉冲OCP电路。通过使用外部MOS的导通电阻进行检测。 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 21:02 242次 阅读

LV5749NV 降压稳压器 开关 1通道

NV是单通道降压型开关稳压器。 特性 与负载无关的软启动电路 ON / OFF功能 集成脉冲脉冲过流保护 电流模式控制 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 19:02 226次 阅读

NCP4208 同步降压转换器 8相 VR11.1可编程 带I2C接口

8是一款集成电源控制IC,具有I 2 C接口。 NCP4208是一款高效,多相,同步降压开关稳压控制器,可帮助设计高效率和高密度解决方案。 NCP4208可编程为1,2,3,4,5,6,7或8相操作,允许构建多达8个互补降压开关级。 特性 优势 快速增强PWM 出色的负载转换性能 应用 终端产品 CPU Vcor​​e 台式电脑,服务器 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 17:02 264次 阅读
NCP4208 同步降压转换器 8相 VR11.1可编程 带I2C接口

NCP1581 用于跟踪应用的同步降压控制器 高频PWM

1同步降压控制器IC旨在为14引脚SOIC中的板载DC-DC应用提供简单的同步降压稳压器。 NCP1581专为跟踪应用而设计,提供轨道输入。 NCP1581采用固定内部400 kHz开关频率工作,允许使用小型外部元件。该器件具有由外部电容设置的可编程软启动,欠压锁定和输出欠压检测,可在检测到输出短路时锁定器件。电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 16:02 318次 阅读