開關(guān)基礎(chǔ)知識.doc

開關(guān)的基礎(chǔ)知識：開關(guān)的定義和分類 開關(guān)是我們非常熟悉的電氣部件之一，從制造車間到日常生活，都離不開開關(guān)的使用。開關(guān)受外力作用以機(jī)械方式來切換電信號。具體來說，開關(guān)的作用就是進(jìn)行電路的“ON”“OFF”操作以及電路自身的切換等。 例如圖1中所示，在電源和電燈之間連接一個開關(guān)，當(dāng)受到按壓開關(guān)的外力作用時，就會進(jìn)行使電燈點亮的“ON”操作或使電燈熄滅的“OFF”操作。圖2是電路切換的應(yīng)用例。在開關(guān)未按下時，L1電路的燈亮起，按下開關(guān)后，電路發(fā)生切換，L2電路的燈亮起。根據(jù)接觸規(guī)格分類 開關(guān)的接觸規(guī)格可分為以下三類：(1)a觸點、(2)b觸點、(3)c觸點。觸點規(guī)格是指操作狀況和觸點狀態(tài)之間的關(guān)系，如“按下開關(guān)觸點閉合”等。需要根據(jù)用途選擇觸點規(guī)格合適的開關(guān)。下面對各類觸點規(guī)格的開關(guān)進(jìn)行簡單介紹。(1)a觸點 a觸點是指不操作開關(guān)時兩個觸點端子呈分離狀態(tài)(OFF)，操作開關(guān)后則閉合(ON)的觸點。希望通過操作開關(guān)來啟動負(fù)載的情況下可以使用a觸點。上面圖1中介紹的電路就是使用a觸點的電路，未操作開關(guān)(按下)時燈不亮，操作開關(guān)后燈點亮(圖3)。(2)b觸點 b觸點的接觸規(guī)格與a觸點相反。即，不操作開關(guān)時兩個觸點端子呈閉合狀態(tài)(ON)，操作開關(guān)后則分離(OFF)。在圖4所示的電路中，操作開關(guān)(按下)時燈熄滅，不操作時燈亮起。希望通過操作開關(guān)停止負(fù)載運行時可以使用b觸點。(3)c觸點 c觸點是a觸點和b觸點組合成一個開關(guān)形成的。c觸點的端子有公共端子(COM：公共)、常閉端子(NC：常閉)、常開端子(NO：常開)(圖5)。未操作開關(guān)(按下)時，公共端子和常閉端子接觸，操作開關(guān)(按下)時，公共端子和常開端子接觸。希望通過開關(guān)操作進(jìn)行兩個電路的切換時使用c觸點。開關(guān)的種類和分類 根據(jù)應(yīng)用對象及目的，開關(guān)可以分成很多種類。根據(jù)應(yīng)用對象來分類，有用于大型工業(yè)機(jī)械及設(shè)備的限位開關(guān)、按鈕開關(guān)。這類開關(guān)的特點是尺寸大、結(jié)構(gòu)堅固(圖6)。此外，微動開關(guān)、小型檢測開關(guān)、輕觸開關(guān)、扭子開關(guān)、按鍵開關(guān)、船形開關(guān)、撥碼開關(guān)、DIP開關(guān)則用于中小型業(yè)務(wù)設(shè)備及民用設(shè)備。這類開關(guān)小巧、低矮的特點可以使設(shè)備更小、更薄、更輕。 開關(guān)的主要目的可分為檢測/操作/設(shè)定三類(圖7)。其中，檢測開關(guān)有檢測物體位置的限位開關(guān)、微動開關(guān)、小型檢測開關(guān)。這些開關(guān)在各種用途中可以發(fā)揮高精度位置檢測功能。 通過人的操作向機(jī)械、設(shè)備輸入信號的操作用開關(guān)有按鈕開關(guān)、扭子開關(guān)、按鍵開關(guān)、輕觸開關(guān)、船形開關(guān)等。這些開關(guān)具有提高人機(jī)界面的功能的作用。 設(shè)定用開關(guān)有撥碼開關(guān)及DIP開關(guān)。這些開關(guān)可以發(fā)揮即使關(guān)閉主電源設(shè)定值也不會消失的機(jī)械式開關(guān)的優(yōu)點，適用于切換機(jī)械、設(shè)備的功能或動作模式。開關(guān)的基礎(chǔ)知識：微動開關(guān)的基礎(chǔ)微動開關(guān)如果按目的分類，微動開關(guān)屬于檢測用開關(guān)，但其中一部分也可以作為操作開關(guān)使用。微動開關(guān)的外形尺寸有大有小，產(chǎn)品規(guī)格豐富，應(yīng)用對象的范圍也很廣。 定義NECA(日本電氣控制機(jī)器工業(yè)會)對微動開關(guān)的定義是“具備微小觸點間隔和速動機(jī)構(gòu)，以規(guī)定動作和規(guī)定力進(jìn)行開閉動作的觸點機(jī)構(gòu)由外殼覆蓋，在其外部備有驅(qū)動桿、外形小巧的開關(guān)”。通俗地講，就是采用與操作時的速度無關(guān)，在特定操作位置瞬間切換觸點的機(jī)械式“速動機(jī)構(gòu)”，以規(guī)定動作和規(guī)定力動作的小型開關(guān)。 特點外形小巧、可開關(guān)大電流一般情況下，開關(guān)電路時觸點間會產(chǎn)生被稱作“電弧”的火花。電流越大越容易產(chǎn)生電弧，觸點切換速度越慢電弧持續(xù)的時間越長，電弧是導(dǎo)致觸點老化的主要原因。由于瞬間切換觸點的速動機(jī)構(gòu)可以縮短電弧的持續(xù)時間，因此微動開關(guān)可以以小巧的外形開關(guān)大電流。高精度微動開關(guān)無論重復(fù)多少次ON/OFF，都能以幾乎相同的位置和相同的力切換觸點。這也是速度機(jī)構(gòu)特有的性能。耐久性通過縮短電弧的持續(xù)時間，可以減輕觸點受到的損傷，提高開關(guān)的耐久性。觸感和聲音操作開關(guān)時，速動機(jī)構(gòu)的動作會產(chǎn)生獨特的觸感，可以通過觸感及聲音來確認(rèn)開關(guān)的操作。 種類外形尺寸可分為普通型、小型、超小型、極超小型四種。(圖1)普通型用于大型工業(yè)機(jī)械及設(shè)備，小型、超小型、極超小型則用于業(yè)務(wù)設(shè)備及家電、小型薄型民用設(shè)備。此外，根據(jù)耐環(huán)境性，還可分為采取了密封措施的密封型及普通型。 構(gòu)造如圖2所示，微動開關(guān)由驅(qū)動桿部分、速動機(jī)構(gòu)部分、觸點部分、端子部分、外殼部分構(gòu)成。 驅(qū)動桿部分具有將從操作元件等外部受到的力及動作向內(nèi)部機(jī)構(gòu)傳遞的功能，可根據(jù)操作元件的形狀及動作使用不同的驅(qū)動桿。具有代表性的驅(qū)動桿形狀有針狀按鈕型、鉸接式擺桿型、鉸接式滾珠擺桿型。(圖3) 速動機(jī)構(gòu)部分速動機(jī)構(gòu)由活動彈簧、活動片、公共端子、支承件等各部件構(gòu)成。 觸點部是微動開關(guān)的心臟部分，通過觸點進(jìn)行電路的ON/OFF。根據(jù)ON/OFF的電壓及電流，采用不同的觸點材料及形狀。材料主要以金、銀及其合金以及金銀電鍍?yōu)橹鳌Ｐ螤钣薪徊媸接|點、鉚接觸點等。(圖4) 端子部具有連接開關(guān)和外部電路的作用，根據(jù)連接方法，可以分為焊接端子、接線片端子、螺釘緊固端子、印刷基板用端子。(圖5) 外殼部分外殼部分的主要作用是保護(hù)觸點及速動機(jī)構(gòu)。外殼材料大致分為可循環(huán)利用的熱塑性樹脂和不能循環(huán)利用的熱固性樹脂。一般使用熱塑性樹脂，但要求有機(jī)械強(qiáng)度、耐熱性及阻燃性的情況下，則使用熱固性樹脂外殼。 主要應(yīng)用示例檢測用開關(guān)用途復(fù)印機(jī)門開關(guān)檢測、打印機(jī)蓋開關(guān)檢測通過開關(guān)檢測門及機(jī)蓋是否正確關(guān)閉，確保機(jī)器正確、安全運行。將形狀自由的驅(qū)動桿與小尺寸微動開關(guān)組合在一起，通過調(diào)整動作力及行程來準(zhǔn)確檢測有限空間下門及機(jī)蓋的動作。 洗碗機(jī)及洗衣機(jī)蓋、罩的開關(guān)檢測通過開關(guān)檢測蓋、罩是否正確關(guān)閉，確保機(jī)器正確、安全運行。開關(guān)除了安裝空間及動作力、行程，還具有防水性能，即使在有水的環(huán)境下也能正確檢測。 操作用開關(guān)的用途鼠標(biāo)操作輸入用于人操作開關(guān)向PC輸入的用途。根據(jù)操作時的觸感(動作力、行程)、聲音及耐久性，選擇使用微動開關(guān)。 開關(guān)的基礎(chǔ)知識：輕觸開關(guān)的基礎(chǔ)2014-05-04輕觸開關(guān)輕觸開關(guān)也叫觸推開關(guān)、觸摸開關(guān)，安裝在形成電路的印刷線路板上。為了操作機(jī)器而輸入信號是最常用的使用方法。輕觸開關(guān)產(chǎn)品種類繁多，在用于家電產(chǎn)品、OA設(shè)備、業(yè)務(wù)設(shè)備、工業(yè)機(jī)械等時，可以從外形尺寸、安裝方式、密封性能等方面來選購。定義輕觸開關(guān)的定義是“有觸感的開關(guān)”。是通過人按壓操作部使電路通電的開關(guān)。這種開關(guān)的動作為瞬時動作，按下操作部時ON，放開時OFF，因此可以通電的電壓、電流較小，應(yīng)用范圍有所限制。特點觸感觸感的最大特點是在操作時可以感覺到開關(guān)的反應(yīng)，主要通過開關(guān)內(nèi)部的反轉(zhuǎn)彈簧產(chǎn)生。反轉(zhuǎn)彈簧的材料及形狀決定了操作行程的大小及感覺的敏銳程度。耐久性輕觸開關(guān)的反轉(zhuǎn)彈簧兼作活動觸點使用，其材質(zhì)及表面處理、形狀均經(jīng)過特別設(shè)計，可以使開關(guān)ON時與固定觸點間產(chǎn)生的電阻值(接觸電阻)穩(wěn)定，獲得101000萬次的高耐久性。印刷基板安裝輕觸開關(guān)的端子形狀使之可以直接焊接在印刷基板上。除了可以焊接在印刷基板上的普通端子，還有適合高密度封裝的表面封裝用端子。包裝不但提供單獨包裝，還提供將開關(guān)排列在條形包裝盒中以便于自動封裝的桿狀包裝、以及將開關(guān)按一定間隔固定在袋裝包裝膠帶上的帶狀包裝。種類輕觸開關(guān)首先可以分為標(biāo)準(zhǔn)型(無密封型)和密封型。和微動開關(guān)一樣，密封型輕觸開關(guān)采取了防塵、防水措施，在環(huán)境惡劣的場所也能使用。其次，端子形狀可以分為兩種，一種是可以將端子插入印刷基板上的孔中的基板開孔插入端子，另一種是可以焊接在基板表面的基板表面封裝端子。還有根據(jù)用途加工成特殊形狀及規(guī)格的產(chǎn)品，比如從側(cè)面進(jìn)行操作的側(cè)按型，操作行程較長的長行程型、外形只有米粒大小的超小型等等。(圖2) 構(gòu)造輕觸開關(guān)的基本結(jié)構(gòu)如圖3所示，由(1)觸點端子、(2)基座、(3)反轉(zhuǎn)彈簧、(4)頂塊、(5)罩蓋五個部件構(gòu)成。(1)觸點端子觸點/端子是在基座底部一體成形的金屬零件。兩個固定觸點分別與突出到開關(guān)外側(cè)的端子連接。這些端子焊接在印刷基板上，將開關(guān)與印刷基板以電氣或機(jī)械方式連接。 (2)基座基座為塑料材質(zhì)，通過成形將固定觸點及端子合為一體，作為組裝其他部件的基底?；褂玫乃芰蠎?yīng)能夠耐焊接時的熱。(3)反轉(zhuǎn)彈簧反轉(zhuǎn)彈簧兼具活動觸點的作用，在頂塊受到的一定操作力的作用下發(fā)生反轉(zhuǎn)，將兩個固定觸點以電氣方式連接，從而使電路通電。解除操作力后，彈簧恢復(fù)原狀，開關(guān)變?yōu)镺FF狀態(tài)。材質(zhì)有金屬和橡膠兩種，前者的操作行程短，可以獲得較強(qiáng)的觸感。后者操作行程長，觸感不明顯。(4)頂塊頂塊是人進(jìn)行操作(按壓)的零件。起著將受到的壓力傳遞給反轉(zhuǎn)彈簧的作用。操作部分的形狀主要有扁平型和凸型，可以根據(jù)情況進(jìn)行選擇。(圖)頂塊大部分為塑料成型品，希望加大行程時也使用橡膠材質(zhì)。(圖5) (5)罩蓋罩蓋是保護(hù)內(nèi)部機(jī)構(gòu)的零件。大多為金屬制品，鉚接固定在基座上。有些罩蓋采取了引出接地端子的防靜電措施。(圖6)主要應(yīng)用示例業(yè)務(wù)設(shè)備、工業(yè)機(jī)械的運行條件設(shè)定及運行操作用于溫控器、空調(diào)機(jī)、變頻器的控制面板及測量儀器、醫(yī)療器械的操作部等，用來輸入設(shè)定及進(jìn)行啟動、停止操作。家電產(chǎn)品、OA設(shè)備的動作設(shè)定及啟動、停止操作用于打印機(jī)、復(fù)合機(jī)等的操作面板部，用來進(jìn)行動作模式及條件的設(shè)定以及啟動、停止操作。用于使用水的洗碗機(jī)、洗衣機(jī)等時，使用具有防水性的密封型產(chǎn)品可以提高耐環(huán)境性能。開關(guān)的基礎(chǔ)知識：DIP開關(guān)的基礎(chǔ)2014-05-04定義DIP開關(guān)是直接封裝到電路的印刷基板上，進(jìn)行電子設(shè)備各種設(shè)定的小型開關(guān)。由于其端子形狀和排列與集成電路(IC)的DIP相同，因此被命名為DIP開關(guān)。DIP開關(guān)有滑動操作部進(jìn)行ON/OFF切換的滑動型和按壓操作部進(jìn)行切換的琴鍵型。還有旋轉(zhuǎn)操作部進(jìn)行二進(jìn)制及BCD代碼設(shè)定的旋轉(zhuǎn)型。主要內(nèi)置于通信設(shè)備等業(yè)務(wù)設(shè)備及工業(yè)機(jī)械中使用，擁有安裝方式、極數(shù)、操作部形狀、密封性能等各不相同的豐富的產(chǎn)品種類。特點小型薄型DIP開關(guān)相鄰端子間的標(biāo)準(zhǔn)距離(間距)為2.54mm。還有為縮小基板上的安裝面積，將間距縮小到1.27mm的半間距型。高度方面，除了普通的3.5mm以外，伴隨著電子部件的低矮化，還推出了高度為2.2mm及1.55mm的低矮型產(chǎn)品可供用戶選擇。接觸可靠性高還具有自清潔功能、降低了觸點間電阻值(接觸電阻)的產(chǎn)品，可以在進(jìn)行ON/OFF切換時通過使觸點間瞬間摩擦的動作清除觸點表面的氧化膜及異物。DIP開關(guān)一般不頻繁操作，因此廠家會采取很多提高長時間放置時的接觸可靠性的措施，如采用可在操作時對觸點表面進(jìn)行摩擦的特殊自清潔機(jī)構(gòu)、采用提高觸點間接觸壓力的構(gòu)造、為觸點鍍金等等?？勺詣臃庋bDIP開關(guān)除了單獨包裝外，還提供桿狀包裝、帶狀包裝，與基板上安裝的其他電子零件一樣，可以自動封裝。種類根據(jù)操作方式，DIP開關(guān)可分為滑動型、琴鍵型、旋轉(zhuǎn)型。無論哪種類型，均可根據(jù)封裝方式選擇基板開孔插入端子和基板表面封裝端子。滑動型按操作部形狀可分為扁平型和凸型，琴鍵型可分為短擺桿型和長擺桿型。旋轉(zhuǎn)型除了扁平型和軸型，還有從與基板垂直的上方進(jìn)行操作的上面操作型和從與基板水平的側(cè)面進(jìn)行操作的側(cè)面操作型。此外，還根據(jù)用戶的個別需求制造特殊規(guī)格的產(chǎn)品。例如，減小安裝空間的薄型、半間距規(guī)格，在惡劣環(huán)境下使用的密封規(guī)格，耐265高溫的焊接耐熱規(guī)格等(圖2)。構(gòu)造DIP開關(guān)的一般構(gòu)造如圖3所示。主要構(gòu)成部件有(1)罩蓋(2)擋塊(3)滑塊、(4)基座。下面按順序?qū)Ω鞑考M(jìn)行說明。(1)罩蓋為樹脂射出成型部件，與基座嵌合在一起，起保護(hù)開關(guān)內(nèi)部機(jī)構(gòu)的作用。(2)擋塊操作開關(guān)的零件。作用是向滑塊施加壓力，使之與觸點穩(wěn)定接觸。人的手指操作力度過小，因此應(yīng)使用鑷子等前端尖細(xì)的工具進(jìn)行操作。可分為擋塊前端從罩蓋突出的凸型、和收納到罩蓋表面以內(nèi)的扁平型。還有扁平型上部貼附密封膠帶、可以清洗的類型等。 (3)滑塊是將具有彈性的金屬板加工成V形的活動觸點。與擋塊的動作聯(lián)動，以電氣方式連接或切斷固定在基座上的兩個觸點，從而使開關(guān)ON/OFF。(4)基座基座通過樹脂射出成形將端子和觸點合為一體。由于焊接時溫度很高，必須采用具有耐熱性的樹脂材料。突出到開關(guān)外側(cè)的端子的一頭分別向內(nèi)部彎曲，形