Dette må du vite om brytere

Brytere er en viktig del av våre daglige liv, og de tilbyr variasjon og er allment utbredt. De kommer i utallige typer, fra små knapper til massive styringer, og de omfatter et spekter av funksjoner. Dette mangfoldet, påvirket av faktorer som mekanisk eller elektrisk drift og manuell eller elektronisk styring, kan ofte kokes ned til personlige preferanser med tanke på estetikk og brukergrensesnitt.

Mens elektroniske brytere, som er forankret i teknologier som BJT-er, MOSFET-er, IGBT-er og andre halvlederkonstruksjoner, får økt oppmerksomhet på grunn av synkende kostnader og utvidende funksjoner, er mekanisk drevne brytere fortsatt den foretrukne bryterløsningen. Denne artikkelen vil ta en nærmere titt på grunnleggende brytere, med særlig fokus på fysisk betjente modeller, for å forstå hvordan de kan være en bro mellom form og funksjon.

Grunnleggende om brytere

Når en bryter skal velges, kreves først en forståelse av begrepene poler og veier (throws). Kort sagt angir poler antall kretser som en enkel bryter kan styre, mens veier angir hvor mange kontakter bryteren kan velge fra. Dette konseptet kan mest effektivt forstås gjennom enkle visuelle representasjoner.

Figur 1: Grafisk fremstilling av en SPST-bryter. (Bildekilde: Same Sky)

Når det gjelder brytere med én pol og én vei, passende referert til som SPST (single pole, single throw), tilbyr disse styring over én krets, der bryteren er i stand til å åpne og lukke en enkel kontakt. La oss nå sammenligne dette med en bryter som har én pol, men en toveis-konfigurasjon, kjent som SPDT (single pole, double throw).

Figur 2: Grafisk fremstilling av en SPDT-bryter. (Bildekilde: Same Sky)

På innsiden av SPDT-bryteren finner vi en ensom krets under styring, men bryteren kan bevege seg mellom to forskjellige kontakter. Når det gjelder SPDT, er ikke bryteren begrenset til bare å åpne og lukke en krets, men kan også omdirigering selve kretsen.

Figur 3: Grafisk fremstilling av en DPDT-bryter. (Bildekilde: Same Sky)

Når det gjelder en DPDT-bryter (double pole, double throw), tar en enkel bryter kontroll over to kretser, og hver bryter i den navigerer mellom to kontakter. Selv om SPST, SPDT, DPST og DPDT representerer de vanligste bryterkonfigurasjonene, er det ingen teoretisk begrensning på hvor mange poler og veier en bryter kan ha. Når det er mer enn to poler eller veier, vil numeriske merker erstatte 'S' eller 'D'. For eksempel kan en bryter med fire poler og fem veier merkes som en 4P5T-bryter av produsenten. På samme måte kan en topolet bryter med seks veier representeres som DP6T.

Faktorer ved valg av bryter

I tillegg til poler og veier, er det flere andre bryterspesifikasjoner å vurdere under utvelgelsesprosessen. Listen nedenfor inneholder noen av de vanligste funksjonene, men er på ingen måte uttømmende.

• Størrelse: Som nevnt tidligere, kommer brytere i mange former og størrelser. Bryterstørrelsen vil vanligvis avhenge av den tiltenkte konstruksjonen, og brytere kan være enten mindre enn et riskorn eller for store til å flytte for hånd. Industrielle omgivelser implementerer ofte større brytere der hansker ofte brukes eller finbevegelser er vanskelig, mens kompakte, integrerte enheter vanligvis trenger den minste mulige bryteren.
• Standardtilstand: De fleste brytere mangler en forhåndsdefinert tilstand, men det finnes momentanbrytere som vanligvis har en forhåndsinnstilt tilstand, enten normalt åpen (NO – normally open) eller normalt lukket (NC – normally closed).
• Posisjoner: Denne parameteren dikterer antall brytere som er innlemmet i én enkel enhet. Det kan være tilfeller der dette konseptet feilaktig forveksles med «veier», men det er viktig å være klar over at posisjoner refererer til frittstående brytere i samme enhet, som hver er i stand til uavhengig bevegelse.
• Montering: I likhet med andre elektroniske komponenter, tilbyr brytere en rekke monteringskonfigurasjoner. Typer med overflatemontering og hullmontering er vanligvis assosiert med mindre brytere på kretskort, mens brytere for panelmontering og DIN-skinnemontering har en tendens til å være større. En sentralt faktor for både overflatemontering og hullmontering er parameteren kjent som «pinneavstand» (pitch), som betegner separasjonsavstanden til lederne. I forbindelse med brytere med hullmontering, er pinneavstand av spesiell betydning, ettersom passende pinneavstand muliggjør bruk av koblingsbrett (bread board).

Figur 4: Brytere med hullmontering på et koblingsbrett. (Bildekilde: Same Sky)

• Bevegelse: I tillegg til å skille mellom manuell og elektronisk bevegelse (actuation), tilbyr brytere ulike bevegelsesmåter. Dette kan inkludere bevegelse for hånd eller ved å bruke små skrutrekkere eller verktøy. Det vanligste alternativet vil imidlertid være å velge mellom et hevet eller flatt aktuatornivå.
• Strøm- og spenningsklassifisering: Brytere utviser et bredt spekter av spennings- og strømklassifiseringer, fra noen få volt og ampere til opptil hundrevis eller til og med tusenvis. Det er viktig å alltid verifisere at en bryter kan håndtere både den forventede strømmen og spenningen til den tiltenkte konstruksjonen.
• Miljøfaktorer: Dette refererer vanligvis til inntrengningsbeskyttelsen eller IP-klassifiseringene som brukes til å indikere bryterens beskyttelsesnivå mot støv og væske. Noen brytere kan imidlertid ha økt vibrasjonssensitivitet eller vandalsikre egenskaper.

Ulike typer mekaniske brytere

Brytertypene nedenfor betjenes og beveges mekanisk, og de brukes ofte, men ikke utelukkende, i mindre, bærbare eller integrerte systemer.

• DIP-brytere: DIP-brytere er som regel en rekke SPST-brytere som er tilgjengelige for hull- eller overflatemonterte kapslinger. De passer godt på koblingsbrett og i ferdige produkter, noe som muliggjør semi-permanente valg. De kommer i piano-, glide- og rotasjonstyper som brukes til valgfrie innstillinger i enheter, spesielt i industrielle konstruksjoner og utviklingssett. DIP-brytere tilbyr flere alternativer enn jumper-kabler, og de er brukervennlige, men de er ikke gunstige for hyppige justeringer.

Figur 5: Eksempel på en DIP-bryter. (Bildekilde: Same Sky)

• Roterende DIP-brytere: Disse er et delsett av DIP-brytere som har et roterende format for å velge frittstående alternativer (vanligvis 4 til 16 posisjoner), og de har enten en flat eller hevet knott. I likhet med lineære DIP-brytere, er de tilgjengelige for enten hull- eller overflatemontering. I motsetning til lineære DIP-brytere, kan disse sende ut verdier i BCD eller hex. Selv om de er kompakte og brukervennlige, tilbyr de en enkel utgang og er ikke ment for kontinuerlig bruk.

Figur 6: Eksempel på en roterende DIP-bryter. (Bildekilde: Same Sky)

• Glidebrytere: Glidebrytere, vanligvis kjent som strømbrytere, betjenes ved å skyve en aktuator. De er vanligvis SPST og kan håndtere hyppig bruk. Selv om noen har flere poler eller veier, kan dette gjøre presis posisjonering utfordrende. Selv om de har høyere kapasitet enn DIP-brytere, er de ment for lave strømverdier og er vanligvis overflate- eller hullmontert på kretskort. Av og til fungerer de som mer tilgjengelige DIP-brytere i forbrukerelektronikk, men det kan være en utfordring å balansere brukervennlighet med det å unngå utilsiktet bevegelse.

Figur 7: Eksempel på en glidebryter. (Bildekilde: Same Sky)

• Taktilbrytere: Taktilbrytere er kjent for sine merkbare klikk og er små momentanknapper som er konstruert for signaler med lav spenning og lav strøm. De kompenserer for sine beskjedne elektroniske evner med robusthet, og de tilbyr lange livssykluser på flere hundretusener eller til og med titalls millioner. Selv om de vanligvis er enkle, kan de også ha flere veier og høye IP-klassifiseringer. Deres utbredte bruk i forbrukerelektronikk, for eksempel spillkontrollere, fjernkontrollere, garasjeporter og diverse industrielle utrustninger, understreker hvor populære de er takket være den lille størrelsen og gode holdbarheten.

Figur 8: Eksempel på en taktilbryter. (Bildekilde: Same Sky)

• Vippebrytere: Vippebrytere dreier i midten for å veksle mellom to alternativer, og de er vanligvis ikke momentanbrytere. De fungerer vanligvis som strømbrytere for høyspente kretser, der noen fører strøm til lysdiode- eller glødelampebelysning for bryterstatus. De kan være IP-klassifisert for tøffe miljøer. Det enkle grensesnittet og bevegelsen gjør dem populære i forbrukerelektronikk, til tross for en noe høyere pris på grunn av størrelse og funksjoner. I industrielle omgivelser kan de utfylle vippebrytere, og de kan ha deksler for å forhindre utilsiktet bevegelse.

Figur 9: Eksempel på en vippebryter. (Bildekilde: Same Sky)

• Trykknappbrytere: Trykknappbrytere, ofte kalt knapper eller trykknapper, har en enkel inn-og-ut-bevegelse. De kan være momentane og kommer i forskjellige former, og de har ofte lysdioder integrert for belysning eller indikering av bryterens tilstand. De håndterer et bredt spekter av spenninger og strømmer, og de er vanligvis montert på kretskort eller paneler. Brukervennligheten gjør dem godt egnet for offentlige områder med konstante brukere. Trykknappbrytere kan gjøres robuste, og med serier for anti-vandalisme og høye IP-klassifiseringer er de ideelle for tøffe miljøer som heiser eller undergrunnsbaner. Imidlertid kan størrelsen, lysdiodealternativene og materialene føre til høyere kostnader sammenlignet med enklere og mindre modeller av trykknappbrytere.

Figur 10: Eksempel på en trykknappbryter. (Bildekilde: Same Sky)

• Vippearmbrytere: Vippearmbrytere er kjent for sine utvidede spaker, noe som gjør dem egnet for bruk med hansker eller i situasjoner med begrenset finmotorisk kontroll. Den fremtredende spaken gir tydelig visuell feedback, noe som eliminerer behovet for ekstra lysdioder, og de store bevegelsene sørger for åpenbar veksling. De kommer med forskjellige kombinasjoner av poler og veier, men det er mindre vanlig at de er konfigurert som momentanbrytere. Vippearmbrytere er verdsatt for sin enkle bevegelse, raske feedback og sikkerhetsintegrering, noe som gjør dem godt egnet for industrielle eller vitenskapelige bruksområder. På grunn av deres virksomhetskritiske bruk i fly, styringsinstrumenter og medisinsk utstyr, har de en tendens til å være dyrere.

Figur 11: Eksempel på en vippearmbryter. (Bildekilde: Same Sky)

Sammendrag

Brytere er grunnleggende komponenter som spiller en sentral rolle i elektronikk og elektriske systemer. Denne artikkelen har gitt en omfattende oversikt over de viktigste aspektene til brytere, inkludert ulike typer, drift, bruksområder og faktorer. Enten du utvikler en elektronisk forbrukerenhet eller arbeider med et komplekst industriprosjekt, kan det å velge riktig bryter ha stor innvirkning på systemets funksjonalitet og pålitelighet. Same Sky har en rekke bryterløsninger som står klare til å møte en rekke bryterbehov.