Вопрос 38. Переключатели, кнопки, тумблеры, соединители, машины и аппараты малой мощности (двигатели малой мощности, реле и др. ).

На основе оптоэлектроники разработано большое число микросхем. Рассмотрим некоторые оптоэлектронные микросхемы, выпускаемые отечественной промышленностью. В микроэлектронике наиболее широко применяют оптоэлектронные микросхемы гальванической развязки. К ним относят быстродействующие переключатели, коммутаторы аналоговых сигналов, ключи и аналоговые оптоэлектронные устройства, предназначенные для использования в системах функциональной обработки аналоговых сигналов.

Переключатели

Радиокнопка (от англ. radio button), или переключатель — элемент интерфейса, который позволяет пользователю выбрать одну опцию (пункт) из предопределенного набора (группы).

Название

Элемент был назван по аналогии с кнопками, которые использовались в автомобильных радиоприёмниках для выбора предварительно настроенной радиостанции^[1]. Аналогичное решение в СССР широко применялось в телевизорах. Иногда их называют радиальными кнопками за их круглую форму, что неверно (к тому же, они могут быть и не круглыми, как например в библиотеке motif). Название возникло в начале 1980-х, когда такие кнопки были широко распространены.

Описание

По сложившейся традиции, радиокнопки представляют собой элемент круглой (реже — квадратной или ромбовидной) формы, а выбранный элемент выделяется чаще всего точкой внутри. Рядом с кнопкой располагается описание выбираемого элемента. Радиокнопки располагают группами по несколько штук, причём в любой момент выбрана может быть только одна кнопка из группы.

Радиокнопка может находиться не только на форме, но и в меню: в этом случае возможные варианты выделяются в группу, а выбранный отмечается точкой перед пунктом меню. Возможно использование радиокнопок и в текстовом интерфейсе — при этом невыбранная радиокнопка обычно обозначается парой круглых скобок (), а выбранная — звёздочкой (*), либо точкой (•).

При инициализации приложения какая-либо кнопка из группы, как правило, уже выбрана, но технически возможно оставить не выбранной ни одну. В такое состояние группу радиокнопок привести средствами только самих радиокнопок невозможно. Кроме того, многие руководства по созданию интерфейсов, в том числе Apple HIG, рекомендуют не оставлять группы без выбранных кнопок.

Оптоэлектронный переключатель представляет гибридную микросхему, содержащую оптоэлектронную пару и усилитель. В переключателе используются высокоэффективные светодиоды на основе apceнида галлия, легированного кремнием, и быстродействующие кремниевые p-i-n -фотодиоды. Иммерсионной средой является халькогенидное стекло с показателем преломления 2,7. Коэффициент передачи тока в оптоэлектронной паре составляет 3—5 при нормальной температуре, времена включения (сумма времен задержка и нарастания фронта) 100—250 пс, гальваническая развязка цепи светодиода и фотоприемника по постоянному току 10⁹ Ом. Микросхема выполнена в круглом металлостеклянном корпусе типа ТО-5.

 

Кнопки

Кнопка — миниатюрное механическое устройство для передачи сигнала/ввода информации, элемент интерфейса человек-машина: элементарный физический механизм передачи электрического сигнала различным устройствам путём замыкания или размыкания двух или более контактов. По сути своей является датчиком внешнего физического воздействия (факта нажатия), передающим далее факт такового соединённым с ним устройствам. Для пользователя термин «кнопка» ограничен крышкой, частью конструктива механизма «кнопка», на которую он, собственно, и производит нажатие.

В более широком смысле кнопка — некая ограниченная поверхность, нажатие на которую приводит к ответной реакции связанного с ней устройства.

Замыкание (размыкание) контактов кнопки происходит при приложении некоторого, заданного конструктивно, усилия вдоль (или в пределах допустимого угла отклонения) воображаемой оси нажатия, которая чаще всего перпендикулярна к плоскости крепления кнопки.

Два (три, в случае переключающего) контакта, коммутирующих сигнальные линии в процессе нажатия кнопки, называются контактной группой. Кнопка может содержать как одну, так и несколько контактных групп — нормально разомкнутых, нормально замкнутых, переключающих — в любой их комбинации.

Типы кнопок

Кнопка, в зависимости от наличия/отсутствия прилагаемого к ней в данный момент усилия нажатия, имеет два положения — «нажато» и «отпущено». В зависимости от состояния, в котором кнопка останется после снятия усилия, кнопки делятся на кнопки фиксирующегося и нефиксирующегося типа:

· Кнопка, возвращающаяся в исходное состояние после снятия приложенного усилия, является нефиксирующейся.

· Кнопка, изменяющая своё состояние на противоположное тому, что было до нажатия, и остающаяся в нём после снятия приложенного усилия, является фиксирующейся.

Контакты кнопки по своему состоянию в положении «отпущено», делятся на нормально разомкнутые или нормально замкнутые:

· нормально разомкнутые контакты не соединены (разомкнуты), когда кнопка находится в положении «отпущено»;

· нормально замкнутые контакты соединены (замкнуты), когда кнопка находится в положении «отпущено».

Соответственно, говорят: «кнопки с нормально разомкнутыми контактами», либо «кнопки с нормально замкнутыми контактами». Переключающий контакт эквивалентен комбинации нормально разомкнутого и нормально замкнутого контактов, соединённым вместе одним общим контактом. Кнопка с переключающей контактной группой называется переключателем.

 

Конструкция

 

Несмотря на то, что зачастую кнопка имеет довольно сложное внутреннее устройство (или наоборот — крайне простое), конструктив кнопки всегда состоит из следующих составных частей:

· корпус либо основа;

· контактная группа (группы);

· возвратный механизм;

· нажимная поверхность — крышка либо шток;

Разновидность кнопки с крышкой, подвижно закреплённой с одной из сторон, называется клавишей.

Миниатюрная кнопка с одной группой контактов и миниатюрным штоком для работы в качестве концевых замыкателей механизмов называется микропереключателем (сленг. микрик).

Иногда непосредственно в корпусе кнопки размещают средства внутренней подсветки и/или индикации (лампочки, светодиоды, ЖКИ- и OLED-дисплеи).

Исполнение кнопок

В зависимости от потребности в устойчивости к внешним воздействиям и конструктивной реализации кнопки могут быть пыле-, влаго-, газозащищёнными, герметичными, жаро- и ударопрочными. Степень защиты кнопок (исполнение) оговаривается стандартами системы классификации степеней защиты оболочки электрооборудования IEC 60529 (DIN 40050, ГОСТ 14254).

Некоторые кнопки могут при нажатии сопровождаться звуковыми эффектами (т. н. «клик») или вызывать другие физические действия (не обязательно электрического характера). Примером таких кнопок являются кнопки печатающей машинки и некоторых (т. н. «механических») компьютерных клавиатур.

· Миниатюрные,

· Тактовые,

· На блок,

· SMD,

· С подсветкой,

· Педали,

· Прочие кнопки

Соедини́тель

Электри́ческий соедини́тель (разъём) — электромеханическое устройство для осуществления соединения электрических проводников. Обычно состоит из вилки или штекера (от нем. Stecker) и соответствующего ему гнезда (розетки).

Электрическое соединение совершается путём создания электрического контакта между проводниками. Число контактов определяется назначением разъёма и может составлять от одного до нескольких тысяч.

Конструктивно разъём состоит, как правило, из корпуса и контактной группы.

Корпус разъёмов бывает разборным и не разборным. Изготавливают их из пластика, резины, керамики, металла и др. В разъёмах с металлическим корпусом обязательно имеется изолятор из пластика или керамики.

Контактная группа изготавливается из металла с хорошей электропроводностью (сплавов алюминия или меди) и часто покрывается драгоценными металлами (серебро, золото, платина) для предотвращения окисления. Контактная группа обычно может состоять из контактного штыря (стержня круглого или иного сечения) и упругих контактных пластин. На профессиональном жаргоне штырь называется «папа», а система пластин — «мама». При сочленении разъёма штырь касается пластин, которые, изгибаясь, обеспечивают постоянный электрический контакт.

Кабельный ввод (хвостовик) нужен для того, чтобы завести кабель или провод внутрь разъёма. В простейшем случае роль кабельного ввода выполняет круглое отверстие в корпусе разъёма. Но такая конструкция приводит к тому, что при многочисленных соединениях-разъединениях кабель сильно изгибается и в результате токоведущие жилы кабеля переламываются. Чтобы этого не произошло, разъём оснащают специальным амортизатором кабеля, который позволяет кабелю гнуться только с безопасным радиусом изгиба. Чтобы предотвратить вырывание кабеля из разъёма, в устройстве предусматривают специальный удерживающий зажим. Все эти устройства объединяются под названием «кабельный ввод». Если разъём предназначен для работы в пыльной и влажной среде, то в кабельном вводе предусматривают уплотнители (прокладки) для герметизации отверстия.

Для исключения возможности ошибочного соединения большинство разъёмов выполняют с так называемыми «ключами». Ключ — это направляющие в форме разных выступов и пазов, позволяющих вставить вилку в розетку единственно возможным способом. Ключи предназначены для того, чтобы каждый контакт вилки соединился именно с предназначенным ему контактом розетки. Однако встречаются разъёмы и без ключей. Например, обычная бытовая розетка не имеет ключей и вилка может вставляться без соблюдения полярности.

 

Тумблеры

Тумблеры предназначены для работы в электрических цепях постоянного и переменного токов. Изготавливаются во всеклиматическом исполнении и для умеренного и холодного климата. При необходимости комплектуются протектором.

Миниатюрные тумблеры ПТ33

Предназначены для работы в электрических цепях постоянного и переменного тока в радиоэлектронной аппаратуре Изготавливаются в исполнении для умеренного и холодного климата, предназначены для печатного и объемного монтажа, имеют 34 конструктивных исполнения.

Реле́

Реле́ (фр. relais) — электрическое устройство (выключатель), предназначенное для замыкания и размыкания различных участков электрических цепей при заданных изменениях электрических или неэлектрических входных величин. Различают электрические, механические и тепловые реле.

Существует класс электронных полупроводниковых приборов именуемых оптореле (твердотельное реле), но он в данной статье не рассматривается.

Реле-прерыватель указателей поворота и аварийной сигнализации автомобиля (ВАЗ-2109)

В электронной схемотехнике иногда электронные блоки с функцией переключения цепи по изменению какого-либо физического параметра также называют реле. Например, фотореле, реле контроля фаз или реле-прерыватель указателей поворота автомобиля.

Устройство

 

Основные части электромагнитного реле: электромагнит, якорь и переключатель. Электромагнит представляет собой электрический провод, намотанный на катушку с сердечником из магнитного материала. Якорь — пластина из магнитного материала, через толкатель управляющая контактами.

Классификация реле

· По начальному состоянию контактов выделяются реле с:

o Нормально замкнутыми контактами;

o Нормально разомкнутыми контактами;

o Переключающимися контактами.

· По типу управляющего сигнала выделяются реле:

o Постоянного тока;

§ Нейтральные реле: полярность управляющего сигнала не имеет значения, регистрируется только факт его присутствия/отсутствия. Пример: реле типа НМШ;

§ Поляризованные реле: чувствительны к полярности управляющего сигнала, переключаются при её смене. Пример: реле типа КШ;

§ Комбинированные реле: реагируют как на наличие/отсутствие управляющего сигнала, так и на его полярность. Пример: реле типа КМШ;

o Переменного тока.

Бозначение на схемах

На схемах реле обозначается следующим образом:

1 — обмотка реле (A1, A2 — управляющая цепь), 2 — контакт замыкающий, 3 — контакт размыкающий, 4 — контакт замыкающий с замедлителем при срабатывании, 5 — контакт замыкающий с замедлителем при возврате, 6 — контакт импульсный замыкающий, 7 — контакт замыкающий без самовозврата, 8 — контакт размыкающий без самовозврата, 9 — контакт размыкающий с замедлителем при срабатывании, 10 — контакт размыкающий с замедлителем при возврате, 11 — общий контакт, 11-12 — нормально замкнутые контакты, 11-14 — нормально разомкнутые контакты.