Switch SPDT: comprensione di funzionalità, applicazioni e tipi

Introduzione

SPDT interruttore è significativo in elettronica, dove sono forniti due collegamenti di uscita per abilitare un ingresso a due uscite diverse. Possono essere adattati a quasi tutti i sistemi elettrici, a partire dall'illuminazione residenziale fino a complessi elettrodomestici elettronici. Hanno tre terminali, uno dei quali è collegato a uno dei terminali di uscita. Il nome "ON/ON" è coniato perché completano un circuito in un momento stabilito. Gli interruttori break-before-make funzionano in un modo in cui le informazioni derivate da una fonte vengono trasferite a due circuiti diversi, in modo simile a come funzionano gli scambi ferroviari.

Qual è l'importanza dell'interruttore SPDT?

Singolo polo doppio tiro (SPDT) è un componente altamente adattabile e ampiamente utilizzato nel campo dell'ingegneria elettrica ed elettronica. La sua architettura e progettazione complessive consentono a questo pezzo di controllo dell'interruttore di modificare, modulare, controllare o commutare i segnali o controllare due percorsi nel sistema di gestione dell'alimentazione o ridondanza. Oltre al suo comune impiego in elettrodomestici, sistemi per auto e controlli industriali, un SPDT è molto importante nei circuiti logici per la fabbricazione di semplici gate o la commutazione dello stato dei circuiti logici. Sono economici e hanno caratteristiche di affidabilità con un'ampia finestra per consentire loro di essere utilizzati facilmente in quasi tutte le situazioni, sia nei prodotti di tipo consumer che nei macchinari industriali. Hanno numerosi usi in molti sistemi elettrici diversi, entrambi digitale e analogicoIn generale, gli interruttori SPDT aumentano la funzionalità e l'affidabilità dei sistemi elettronici.

Componenti di un interruttore unipolare a due vie (SPDT)

Un interruttore unipolare a due vie ha tre connessioni, che includono una connessione di ingresso e due connessioni di uscita. Tuttavia, per funzionare come interruttore, il centro deve essere una porta di ingresso. Le due porte di uscita sono descritte come "normalmente aperte" e "normalmente chiuse", che sono rispettivamente gli stati "connesso" e "non connesso". Il dispositivo è dotato di una connessione comune situata sotto il suo componente mobile. Mentre il meccanismo subisce una transizione da uno stato di normale chiusura a uno di normale apertura, il contatto reciproco tra le due estremità cambia gradualmente. L'interruttore funge da ponte nel far fluire l'elettricità da un'estremità all'altra.

Come funziona l'interruttore SPDT?

Un interruttore SPDT unisce un ingresso in entrambe le due uscite. Questa connessione consente il controllo dei circuiti tramite metodi diversi.

Panoramica SPDT (singolo polo a doppia via)

• Terminale comune (C): il “polo” dell’interruttore, che collega il segnale sorgente.
• Terminale normalmente chiuso (NC): terminale comune collegato durante le normali condizioni operative, consentendo il passaggio della corrente.
• Terminale normalmente aperto (NO): quando si commutano gli interruttori, la connessione passa da NC a NO, creando quindi un nuovo circuito.
• L'interruttore SPDT apre o chiude due connessioni, lasciando passare la corrente nel punto in cui passano le due connessioni quando è "acceso".

Il terminale condiviso dell'interruttore SPDT si collega durante gli stati di inattività al contatto normalmente chiuso. Pertanto, in questa posizione, la corrente elettrica viene erogata al circuito. La connessione passa dal terminale NC a quello NO quando il relè è eccitato (contatto NO). Questo modo di collegamento cambia, interrompendo il circuito al terminale NC e impostandone uno nuovo al terminale NO, invertendo così la direzione della corrente che scorre.

Tipi di interruttore SPDT

Esistono due tipi di interruttori SPDT: Make Before Break e Break Before Make.

• BBM: di default, un interruttore SPDT BBM contatta il polo con il circuito normalmente chiuso ma non contatta il circuito normalmente aperto. Dopo l'eccitazione, interrompe il circuito normalmente chiuso e in seguito si collega con quello normalmente aperto.
• MBB: Normalmente, un polo di commutazione SPDT MBB è collegato al circuito chiuso e non al circuito aperto. Quando viene spento, si collega prima al circuito normalmente aperto prima di scollegarsi da quello normalmente chiuso.

Cablaggio di un interruttore SPDT in un circuito di base

È molto più facile realizzare un piano di cablaggio per un interruttore SPDT nel più semplice dei circuiti. Può essere ulteriormente suddiviso per essere elaborato nei seguenti passaggi:

• Determinare esattamente dove inizia e finisce il circuito.
• Collegare il terminale di ingresso al contatto comune dell'interruttore SPPT bipolare del cancello scorrevole.
• Collegare il dispositivo o il carico al contatto normalmente aperto o normalmente chiuso su un terminale di uscita.
• Collegare l'altro terminale di uscita al lato di alimentazione negativo o al terra.
• Accendere per verificare la connessione.
• Verificare che l'interruttore sia in grado di sostenere la corrente e la tensione di alimentazione.
• Assicurarsi che tutti i cavi siano ben fissati; eliminare qualsiasi possibilità di cortocircuito dovuto a conduttori esposti o a collegamenti difettosi tra i fili.

Schema elettrico dell'interruttore unipolare a due vie (SPDT)

Gli interruttori di controllo sono molto importanti nei sistemi elettrici perché forniscono il modo più elementare per accendere e spegnere l'alimentazione. Un interruttore a levetta SPDT è a tre terminali con un ingresso e due uscite, indicati come A e B. Le connessioni devono risiedere tra COM e A o B, poiché ci sono cambiamenti in entrambi che portano al controllo dell'apparecchiatura da due posizioni diverse, uno scenario che si verifica sempre nei circuiti a tre vie.

Una fonte di alimentazione da 12 volt, una lampadina, un motore elettrico e un interruttore unipolare a due vie sono cablati nel circuito mostrato. Ciò consente all'interruttore a levetta di controllare due carichi: una luce e un motore. In una posizione dell'interruttore, la lampadina si accenderà e il motore sarà spento, mentre nell'altra posizione è possibile il contrario.

Struttura dell'interruttore unipolare a due vie (SPDT)

Di seguito è riportato un esempio di come questo interruttore è assemblato nella sua forma più semplice. Alcuni componenti di questo interruttore includono un palo, un lancio e impostazioni di apertura e chiusura.

• Il polo: il polo si riferisce al circuito interno dell'interruttore. A seconda di quanti circuiti separati controlla, un interruttore è chiamato unipolare o bipolare.
• Il lancio: questo numero indica quanti cicli controlla il palo. "Lancio singolo" o "lancio doppio" di solito si riferisce a quanti cicli separati può gestire un palo.
• L'Open: quando il palo non è collegato a un singolo lancio, è chiamato "aperto" o "aperto".
• La chiusura: cos'è la chiusura? Uno stato con un solo lancio collegato al palo è chiamato stato chiuso o chiuso.

Ci sono tre terminali in una configurazione SPDT. Uno è contrassegnato come normalmente aperto, un altro come normalmente chiuso e il terzo è la connessione comune. Questo interruttore è dotato di cinque terminali: due ingressi e tre uscite. Questi tipi di interruttori, tuttavia, possono essere importanti in altre situazioni, ad esempio quando si deve commutare tra diverse fonti di alimentazione. L'SPDT funziona quasi in modo simile all'interruttore SPST.

Lettura di un interruttore unipolare a due vie (SPDT)

Conoscere le uscite degli switch SPDT fa parte della programmazione di qualsiasi microcontrollore. Con un pin centrale condiviso e due terminali extra, questi dispositivi sono relativamente facili da capire e di conseguenza utili in situazioni in cui è necessario immettere opzioni binarie.

Strumenti e forniture

Gli strumenti più comuni utilizzati per leggere un interruttore SPDT includono Arduino 101 o Arduino Uno, un interruttore SPDT, uno tagliere, cavi jumper, LED blu e gialli e due 100Ω resistenze.

Componenti del circuito

Arduino può influenzare il LED e l'interruttore, tuttavia, tenuto conto di ciò, si consiglia di utilizzare il circuito di alimentazione per fornire contemporaneamente 3.3 V stabili a questi tre dispositivi.

Questi sono:

Terminale di terra (GND).

• Utilizzando un filo, collega l'uscita da 3.3 V dell'Arduino al circuito di alimentazione rosso sulla breadboard.
• Utilizzare un ponticello nero per collegare il binario nero della breadboard al pin di terra di un Arduino

Configurazione del microcontrollore

• Collegare il terminale centrale dell'interruttore SPDT al pin otto di Arduino.
• Una gamba dell'interruttore esterno deve essere collegata al binario di alimentazione rosso sulla breadboard.
• Su questo particolare tipo di dispositivo elettronico, è necessario utilizzare un filo aggiuntivo per collegare il secondo pin esterno alla rotaia di terra nera.

Integrazione LED microcontrollore

• Saldare i pin negativi dei LED sulla guida nera della breadboard.
• Ricollegare i terminali positivi alle resistenze da 100 ohm.
• Rispettivamente il quinto e il sesto pin sono quelli che ospitano queste resistenze.

Code

Demo

Il valore di uscita modifica il segnale di uscita collegando l'interruttore alla sorgente di 3.3 V e alla terra, controllando il modo in cui un LED agisce. Quando è nella sua posizione iniziale, il LED blu si accende; quindi, l'interruttore forma un segnale di input utile nella robotica.

Utilizzi comuni degli interruttori SPDT?

Le applicazioni più comuni degli interruttori SPDT riguardano il controllo del energia e tensione dei motori di inversione, interruttori di selezione, circuiti di controllo, Audio apparecchiature, interruttori di sicurezza e alimentatori. Controllano la direzione di un motore CC, selezionano tra ingressi o uscite, accendono o spengono un dispositivo, instradano un segnale audio e spengono l'apparecchiatura in situazioni pericolose. Gli interruttori SPDT commutano tra uscite di tensione o abilitano/disabilitano gli alimentatori. Ciò li rende molto utili negli apparati elettrici ed elettronici grazie alla flessibilità che possiedono.

Applicazioni/usi dell'interruttore SPDT

• Controlla il carico da due posizioni diverse in un circuito a tre vie.
• Consente il controllo di due circuiti diversi con un unico ingresso.
• Circuito di controllo per gli interruttori di uscita di ABB/Siemens VFD e un sistema PLC.
• Tutti gli switch di accesso condividono un layout comune.

Interruttore SPDT per il controllo di più circuiti

Il testo fornisce una spiegazione sistematica di come configurare un interruttore SPDT per regolare più circuiti collegando ciascun circuito a uno dei terminali di uscita dell'interruttore.

• Per i circuiti dotati di un ingresso e di un'uscita, isolare il circuito.
• L'ingresso del circuito deve essere collegato al terminale comune dell'interruttore SPDT.
• Il collegamento dell'uscita su un'estremità a un terminale dell'interruttore dovrebbe essere eseguito sul circuito.
• Quando si collega un altro circuito, è necessario prendere l'altro terminale di uscita dell'interruttore prima di collegarlo.
• Per altri circuiti, procedere come segue:
• Testare i circuiti azionando l'interruttore.
• Assicuratevi che la potenza e l'amperaggio del vostro impianto elettrico siano compatibili con l'interruttore che desiderate utilizzare.
• Per evitare cortocircuiti, fissare saldamente ogni filo al punto di connessione corretto.
• Siate sempre prudenti quando lavorate con l'elettricità.

Vantaggi e svantaggi

SPDT è conveniente, altamente affidabile, funziona ad alte tensioni e correnti e ha correnti più che sufficienti per relè di commutazione, pompe e motori di azionamento. Lo svantaggio è che non può controllare due carichi contemporaneamente; crea spese elevate non essendo in grado di controllare due carichi alla volta.

In che modo gli interruttori SPDT differiscono da SPST e DPDT

Per essere meglio compresi, gli SPDT devono essere messi a confronto con molte altre configurazioni comuni dei pressostati:

Lancio singolo unipolare

Un tipo di interruttore elettrico è chiamato interruttore SPST. Ha un collegamento che può essere acceso o spento da una sorgente di ingresso. Avere punti di contatto chiamati "normalmente aperti" o "normalmente chiusi" comporta un costo inferiore nell'osservazione di questa pressione.

Doppio palo doppio tiro

DPDT sta per "Double Pole Double Throw". Si tratta di pressostati elettrici con la capacità di collegare due diverse sorgenti di ingresso a due uscite. Il dispositivo comprende solo due componenti di commutazione SPDT che sono collegati.

Scegli l'interruttore SPDT giusto per il lavoro

Scegli l'interruttore SPDT giusto da usare con i tuoi utensili o per scopi aziendali in base a specifiche quali tensione corrente, temperatura, ambiente, dimensioni, posizione di fissaggio, materiali da costruzione e attuatori. Applications Engineering offre una vasta gamma di interruttori elettrici di buona qualità disponibili in diversi design di lancio: interruttori a stato solido, SPST e pressostati differenziali.

Taglia

Come già detto, alcuni interruttori sono così piccoli che difficilmente si vedono; altri sono così grandi che è necessario un camion per spostarli. D'altro canto, un robusto impianto industriale non ha bisogno di un interruttore sovradimensionato; tuttavia, potrebbe essere preferibile per due motivi: questo tipo può essere azionato indossando guanti o quando il controllo motorio fine è limitato. I piccoli beni integrati di solito vogliono essere il più piccoli possibile.

Stato predefinito

La maggior parte non ha uno stato impostato, sebbene alcune forme di interruttori momentanei abbiano un'impostazione predefinita. Questi interruttori torneranno immediatamente al loro stato normale non appena la forza esterna cessa. Questi interruttori temporanei possono anche essere impostati per essere accesi o spenti per impostazione predefinita.

posizioni

Questo ti dice quanti switch sono integrati in un singolo unità. Ciascuno degli interruttori è controllato individualmente e si trova all'interno della stessa unità, ma differisce per corsa e posizione.

Opzioni di montaggio

Gli interruttori possono essere montati su PCBs in foro passante e dell' montaggio superficiale configurazioni; il passo è importante per la contabilità della breadboard. Sono disponibili supporti a pannello o guide DIN per vari casi. Il metodo di montaggio è solitamente guidato dal tipo di installazione e dalle dimensioni dello switch. Gli switch più piccoli sono montati direttamente sui PCB mentre quelli più grandi sono montati su pannelli o su guide DIN.

Opzioni di attuazione

Potrebbero essere necessari interruttori manuali o elettronici con guanti grandi, piccoli cacciaviti o altri utensili speciali. La scelta più comune che un'azienda deve solitamente fare sarebbe il livello degli attuatori; tuttavia, altre opzioni disponibili per l'attuazione sono livelli di attuatori rialzati o piatti.

Corrente e tensione nominale

Gli interruttori possono essere classificati per qualsiasi cosa, da pochi volt a centinaia o migliaia di ampere. Sebbene vi sia una corrispondenza generale tra le classificazioni di corrente e tensione, non è affatto una regola. Gli interruttori con design fisici molto simili, che sono in grado di gestire forti correnti, potrebbero non gestire tensioni elevate. Bisogna fare attenzione che l'interruttore sia adatto sia alla corrente che alla tensione previste in una particolare applicazione.

Fattori ambientali

Grado di protezione IP o la protezione di ingresso per uno switch identifica il livello di ingresso di polvere o acqua, vibrazioni o impatti fisici a cui è progettato per resistere. Gli switch antivandalismo o rinforzati sono quelli che continuano a funzionare in presenza di danni deliberati da parte di un utente. Tutti questi fattori vengono presi in considerazione nella realizzazione di ogni singolo switch e diverse caratteristiche vengono aggiunte a varie serie o applicazioni.

Errori comuni nel cablaggio di un interruttore SPDT

Linee guida di sicurezza per la connessione dell'interruttore SPDT

1. Nessun cablaggio inverso: tutti i terminali di uscita, NO e NC, devono essere collegati correttamente e si deve sapere a quale linea di uscita si riferisce rispetto allo stato dell'interruttore.
2. Fissaggio dei cavi: tutti i cavi devono essere fissati correttamente e coperti per evitare cortocircuiti.
3. Niente fili sottili: i fili devono essere di dimensioni tali da poter trasportare la potenza e la tensione del circuito per evitare danni alle parti elettriche.
4. Selezione di un interruttore appropriato: il voltaggio e le correnti nominali dell'interruttore devono essere tali da essere progettate per il circuito in modo da eliminare i rischi di scosse elettriche.
5. Testare il circuito prima di applicare corrente: utilizzare un voltmetro o un'altra apparecchiatura di prova per verificare la presenza di eventuali problemi nel circuito prima di applicare componenti costosi o sensibili.
6. Regole di sicurezza di base: assicurarsi che l'alimentazione sia sempre spenta per il collegamento elettrico quando si lavora su di esso. Indossare un'attrezzatura di sicurezza appropriata per proteggersi da scosse elettriche. Tenere i fili e i componenti all'interno della custodia.

Come risolvere i problemi con il cablaggio dell'interruttore SPDT

Ecco alcune strategie per risolvere i problemi di cablaggio dell'interruttore SPDT:

• Integrità del cablaggio: assicurarsi che tutti i collegamenti siano ben saldi, in modo che i cavi o le parti scoperte non si allentino.
• Allineamento dell'interruttore: assicurarsi che l'interruttore sia nel posto giusto, prolungandone la durata in servizio.
• Potenziale elettrico e velocità: la quantità di corrente e amperaggio nel circuito devono essere verificati in base alle specifiche fornite.
• Cercare cortocircuiti: i cortocircuiti servono per isolare i circuiti difettosi.

Testare il circuito: verificare la presenza di problemi con il cablaggio o le connessioni utilizzando un multimetro o altri strumenti di prova. Sostituisci l'interruttore se continua a non funzionare correttamente.

Seguendo questi passaggi di risoluzione dei problemi è possibile effettuare in modo efficiente la diagnosi e la risoluzione dei problemi relativi al cablaggio dell'interruttore SPDT.

Attenendosi a queste linee guida, sarà possibile identificare e risolvere in modo competente i problemi di cablaggio degli interruttori SPDT.

Conclusione

Gli switch SPDT sono ampiamente utilizzati e sono rimasti componenti essenziali in molti progetti elettrici ed elettronici grazie alla flessibilità che offrono all'interno dello schema di controllo di un circuito e/o della gestione dell'alimentazione. Ciò potrebbe essere attribuito al fatto che collegano un ingresso comune a una o all'altra delle due uscite uniche, il che li rende efficaci nel trovare applicazioni in aree da Consumer prodotti fino alle applicazioni industriali. La comprensione delle diverse categorie, delle caratteristiche dei costi operativi e delle connessioni elettriche degli interruttori SPDT costituisce la base di cui ogni utente o studente di elettronica ha bisogno per garantire la corretta progettazione dei circuiti e il debug di successo. Un'attenta selezione dell'interruttore appropriato, in linea con i requisiti dell'applicazione, unita al rispetto delle normative stabilite su cablaggio e installazione, può aumentare l'affidabilità e l'efficienza di un utente nei propri sistemi elettronici.