Коммутатор схема: Коммутатор зажигания, схема, устройство

Коммутатор зажигания, схема, устройство

Характерной особенностью автомобиля можно считать его быстрое моральное старение, но долгую жизнь. Самое современное сегодня авто, как минимум через два года будет уже уступать другим, более новым, с улучшенными характеристиками, машинам. Но и сейчас на дорогах встречаются автомобили прошлого века. Поэтому не просто интересно, но порой и необходимо, знать хотя бы в общих чертах, что собой представляют подобные транспортные средства, их устройство, особенности, в том числе и такую вещь, как простой коммутатор зажигания, значительно изменивший возможности машины.

Содержание

1. Что собой представляет и каков принцип работы коммутатора зажигания
2. Электронный коммутатор зажигания – следующий шаг в развитии
3. Каким может быть коммутатор системы зажигания
4. Как определить неисправность коммутатора зажигания

Что собой представляет и каков принцип работы коммутатора зажигания

Ещё на самых первых автомобилях для поджигания горючей смеси использовались системы батарейного зажигания, функциональная схема которой приведена на рисунке

Указанный рисунок позволяет понять, что ее работа основана на принципе самоиндукции. При разрыве цепи протекания тока в обмотке бобины 3, во вторичной наводится высоковольтная ЭДС, вызывающая появление искры на контактах свечи 2. Разрыв цепи вызывается размыканием контактов прерывателя 6.

Не касаясь достоинств или недостатков, следует отметить, что такая схема работала на автомобиле долгое время. И только появление новой элементной базы, дало толчок дальнейшему развитию подобного устройства, сохранив первоначальный принцип его работы.

Электронный коммутатор зажигания – следующий шаг в развитии

Самый простой и напрашивающийся вариант – использование транзисторных ключей для управления токами, протекающими через катушку зажигания. Так появился электронный коммутатор напряжения. Схема подобного простого устройства приведена ниже:

Коммутатор не влияет на первоначальный принцип работы, основанный на электромагнитной индукции. Роль электронных ключей, в качестве которых использованы транзисторы VT1 и VT2, заключается в том, чтобы уменьшить нагрузку на контакты прерывателя S1 и увеличить ток, протекающий через обмотку катушки L1. Следствием такого технического решения стало:

• повышение надежности работы всей системы зажигания;
• обеспечение возможности ее работы на больших оборотах двигателя и при высокой скорости движения;
• повышение степени сжатия.

Каким может быть коммутатор системы зажигания

Приведенная выше схема коммутатора – лишь один из вариантов, как может быть реализовано устройство зажигания. Это выполняется с использованием:

1. транзисторов;
2. тиристоров:
3. гибридных элементов;
4. бесконтактных датчиков.

Транзисторная схема коммутатора рассмотрена выше, тиристорная схема использует накопление энергии в конденсаторе, а не в электромагнитном поле катушки зажигания. В ходе работы тиристорной системы, при поступлении управляющих сигналов, схема подключает заряженный конденсатор к обмоткам катушки, через которую он и разряжается, вызывая появление искры. Не касаясь достоинств и недостатков, которыми обладает та или иная схема, достаточно сказать, что любое подобное устройство обеспечивает значительное улучшение всех параметров системы зажигания, а коммутатор со временем вытеснил обычное батарейное зажигание.

Однако необходимо отметить и ещё один этап развития системы, и коммутатора в частности. Использование электронных компонентов и введение в конструкцию автомобиля коммутатора, позволило со временем отказаться от контактного прерывателя напряжения и заменить его бесконтактным датчиком.

Такая система, в отечественных автомобилях, впервые была применена в машинах ВАЗ, в частности ВАЗ 2108. Подобный принцип работы, когда коммутатор получает сигналы от специального узла, на ВАЗ 2108 реализован с использованием датчика Холла.

При рассмотрении вариантов, каким может быть устройство коммутатора, нельзя обойти вниманием развитие самой системы зажигания. Основной принцип, который реализуется при ее построении – повышение надежности и эффективности работы всей системы. Достигается это применением микропроцессорных систем, использующих показания многочисленных датчиков. Для работы с такими системами требуется, как минимум, двухканальный коммутатор, а в последнее время и отдельная катушка, и коммутатор на каждую свечу.

Такой подход – двухканальный коммутатор (в дальнейшем и многоканальный) позволяет обеспечить:

• более мощную искру;
• исключение потерь в трамблере;
• стабильный холостой ход;
• улучшенный пуск при пониженной температуре;
• снижение расхода топлива.

Стоит отметить, что двухканальный коммутатор позволяет избавиться от бегунка.

Как определить неисправность коммутатора зажигания

Введение в конструкцию автомобиля коммутатора зажигания, особенно на отечественных авто семейства ВАЗ, позволило повысить их надежность. И хотя первым серийным автомобилем с электронной системой зажигания был ВАЗ 2108, подобные устройства стали ставиться на многих других машинах, в первую очередь на классику. Однако использование такого достаточно сложного изделия привело к тому, что найти возникающую неисправность, а также проверить и отремонтировать коммутатор стало возможным по большей части только в условиях специализированных центров.

Внешними признаками, свидетельствующими, что появилась неисправность, могут быть:

1. двигатель не заводится, искры на свечах нет;
2. мотор заводится, но глохнет через несколько минут;
3. мотор работает неустойчиво, если коммутатор заменить на заведомо исправный, дефект устраняется.

Самый простой способ выявить неисправность и проверить коммутатор, как уже отмечено, – установить заведомо исправный. Из-за достаточно низкого качества коммутаторов, поступающих на комплектацию автомобилей семейства ВАЗ, в том числе и ВАЗ 2108, водителям приходится возить с собой дополнительные коммутаторы для замены отказавшего. Однако существует и косвенный принцип оценки, позволяющий проверить работоспособность изделия и выявить его неисправность.

Для этого можно воспользоваться показаниями вольтметра в комбинации прибора. Надо включить зажигание, при этом стрелка установится посередине шкалы, а немного погодя качнется вправо (из-за отключения питания катушки при неработающем двигателе).

Такое поведение стрелки свидетельствует, что неисправность в коммутаторе отсутствует.
В том случае, когда вольтметра нет, чтобы проверить зажигание, потребуется контрольная лампа. Один ее конец присоединяется на массу, другой – к выходу катушки, соединенному с клеммой 1 коммутатора. Если включить зажигание, то при исправном коммутаторе через некоторое время лампа станет гореть ярче.

Однако, в некоторых случаях, неисправность зажигания не связана с отказом коммутатора. Надо проверить состояние проводов, в первую очередь контакт с массой и состояние разъемов. Также необходимо проверить датчик Холла.

Появление в конструкции автомобиля, в том числе и отечественного ВАЗ 2108, коммутатора напряжения, явилось закономерным результатом развития системы зажигания. Дальнейшим ее улучшением стало использование сначала двухканальных, а затем многоканальных коммутаторов для повышения эффективности работы.

Коммутатор зажигания — схема, принцип работы

При появлении электрических узлов в конструкции первых автомобилей, поджог горючей смеси осуществлялся с помощью батарей. Эта система имела примитивную схему, которая в современных автомобилях подверглась существенной модернизации. Суть работы таких устройств заключается в создании искры внутри камеры сгорания, что приводит к дальнейшей цепной реакции горения топлива в цилиндрах. Метод действия этих систем основан на принципе самоиндукции. Магнитная катушка преобразовывает низкое напряжение в высокое. Ток протекает по замкнутой цепи, при разрыве которой возникает искра на свече.

По такому же принципу срабатывания работают системы зажигания и на отечественных автомобилях. Основные отличия современных систем заключаются в новой элементной базе, изменению определённых деталей и добавлении коммутаторов. Он представляет собой специальное устройство, которое включается в цепь питания первичной обмотки катушки. Коммутатор выполняет функцию регулировки импульсов и по сигналу от управляющего блока разрывает питание, что приводит к возникновению искры.

Принцип работы коммутатора зажигания

Коммутатор зажигания, схема которого более сложная по сравнению с первыми устройствами для воспламенения горючей смеси, имеет транзитные ключи. Такое конструктивное решение является достаточно простым и эффективным. Эти узлы используются для управления током, протекающим через катушку зажигания.

Стоит отметить, что ключи не оказывают влияния на принцип работы, который основан на электромагнитной индукции. Транзисторы уменьшают нагрузку на контакты прерывателя и увеличивают силу тока, протекающего через обмотку. Это техническое изменение дало ряд преимуществ современным системам, в число которых входят:

 

• Повышенная степень сжатия.

• Увеличение срока службы и надёжности всей системы зажигания.

• Возможность работать на повышенных нагрузках, при высокой скорости движения и больших оборотах силового агрегата.

Виды коммутаторов

При обзоре основных типов коммутаторов необходимо упомянуть то, что современные системы наделены рядом существенных преимуществ, благодаря которым эти устройства получили повышенную эффективность и надёжность. Достичь таких показателей удалось применением в конструкции микропроцессорных узлов. Сегодня автомобильный рынок предлагает самые различные модели, в число которых входят двухканальные и многоканальные коммутаторы. В зависимости от используемых в конструкции деталей, данные устройства делятся на несколько типов:

• Транзисторные. В них используется контактная система, что снижает срок их службы в виду быстрого износа элементов из-за обгорания. Энергия накапливается в электромагнитном поле катушки.

• Тиристорные. Главным отличием от первого вида является то, что в этих устройствах создание необходимой силы тока происходит в конденсаторе. При включении системы, происходит подключение заряженного конденсатора  к обмотке катушки. Внутри их происходит разряжение, которое приводит к возникновению искры на свече.

• Гибридные. Этот вид коммутаторов пользуется хорошей популярностью. Он представляет собой тандем нескольких вышеописанных типов. Данное конструктивное решение позволяет повысить эффективность и свести к минимуму недостатки.

• Бесконтактные устройства считаются наиболее эффективными системами. Этот вид представляет самые современные коммутаторы, которые значительно превосходят по параметрам другие виды. В их конструкции используются инфракрасные электронные датчики. Отсутствие контактного способа зажигания обеспечивает длительный ресурс работы, так как нет сегментов, на поверхности которых накапливается нагар. На отечественных автомобилях эта система зажигания была впервые представлена на моделях ВАЗ-2108.

Диагностиканеисправностей коммутатора

В 1991 году появились первые отечественные автомобили, конструкция которых, включала коммутатор зажигания. Это новое техническое решение позволило значительно повысить эффективность системы и улучшить общие показатели КПД. Несмотря на то что первыми серийными моделями, имеющими модернизированную систему пуска мотора, были ВАЗ 2108, коммутаторы устанавливают и на более поздние экземпляры, выпущенные при Советском Союзе. Поскольку конструкция классических автомобилей не предусматривает наличия такого механизма, это усложняет процедуру поиска неисправностей при их возникновении. В большинстве случае для ремонта требуется специальное оборудование. Из-за высокой цены, покупать его для разовых проверок нет смысла. Основными признаками поломок коммутатора могут быть:

 

• Отсутствие искры на свече зажигания, из-за чего не запускается двигатель.

• Самопроизвольное выключение мотора.

• Неустойчивая работа силового агрегата.

Замена исправным налогом. Проверить работоспособность коммутатора можно в домашних условиях. Для этого потребуется проверенный исправный аналог. При наличии изменений в работе двигателя можно будет точно определить состояние первого устройства. Такой метод диагностики является самым распространённым и наименее затратным. Сама деталь не отличается высокой ценой, а наличие запасной позволит всегда устранить поломку в любом месте за несколько минут. Данный способ проверки востребован из-за низкого качества отечественных деталей, которые монтируются на заводе.

С помощью вольтметра. Второй способ проверки коммутатора не требует его демонтажа. Однако такая операция может проводиться только при наличии вольтметра. Процедура выполняется следующим образом:

 

• Включите зажигание и подключите к детали вольтметр.

• Стрелку на приборе нужно установить посередине шкалы.

• Через несколько минут после подсоединения стрелка должна качнуться вправо. Это происходит из-за автоматического отключения катушки питания при неработающем моторе.

• Если все прошло, как описано выше, коммутатор исправен.

С помощью лампочки. В случае, когда у вас нет вольтметра, проверить работоспособность механизма можно, воспользовавшись контрольной лампой. Включите зажигание, один провод лампы нужно присоединить к массе, а второй подключите к 1 клемме коммутатора. В случае отсутствия поломок спустя некоторое время лампа засветиться.

Схема Подключения Коммутатора — tokzamer.ru

Если указанные элементы исправны, а неисправность не устранилась, следует заменить микросхему ID1. Чтобы избежать выхода из строя коммутатора системы зажигания ВАЗ необходимо при включенном зажигании не рассоединять его от цепи и не снимать клеммы АКБ и при заведенной силовой установке.

Устройство электронного зажигания ВАЗ 2106

Для многих типов транзисторов например, n-p-n необходима изоляция от корпуса коммутатора, поэтому они монтируются через специальную прокладку. Невзирая на внешнее сходство со старыми деталями, катушка и трамблёр конструктивно отличаются.

Подложками толстопленочных сборок служит алюмооксидная керамика Al2O3. Через мин двигатель вновь возможно запустить, но через короткое время он опять останавливается.

Но можно применить и более простую схему, которая представляет собой усилительный блок из двух каскадов.

После настройки схемы с конкретным типом двигателя в различных режимах его работы все подстроечные элементы нужно будет заменить на постоянные, подобрав соответствующие номиналы.

Последняя позволяет контролировать практически все параметры двигателя.

На выводы контроллера поступают сигналы датчика начала отсчета НО , датчика угловых импульсов УИ , датчика частоты вращения коленчатого вала КВ , датчика разрежения Р , датчика температуры охлаждающей жидкости Тохл.

Схема и принцип работы БСЗ

Подключаем вместо катушки лампочку на 12 В.

Аналогом зарубежной микросхемы LВ см.

Чтобы иметь представление, как выглядит данный гаджет, и что стоит искать, можете посмотреть фото коммутатора на нашем интернет — портале.

Имеют контакты, которые могут обгореть или просто износиться. Контроллеры осуществляют также управление электроклапаном экономайзера принудительного холостого хода ЭПХХ. Применение полупроводниковых и микропроцессорных коммутаторов в контактно-транзисторных или бесконтактных системах зажигания позволяет получить следующие преимущества: уменьшается ток, протекающий по контактам прерывателя, вследствие чего они практически перестают подгорать для контактно-транзисторной системы зажигания ; увеличивается длительность подачи искры, что гарантирует эффективное воспламенение рабочей смеси в цилиндрах двигателя; появляется возможность существенного увеличения степени сжатия в цилиндрах двигателя, а также частоты вращения коленчатого вала без ущерба для надежности искрообразования.

Дроссель L1 и резистор R1 предназначены для ускорения процесса запирания транзистора VT1, конденсатор С1 первичного контура возбуждения катушки зажигания и конденсатор С2 служат для защиты компонентов схемы коммутатора от скачков напряжения в бортовой сети автомобиля. Цепь защиты выходного транзистора выполнена на дискретных элементах С7 и R Напряжение поступает на основной распределительный контакт, потом по проводке идет на свечи, образующие искру.

Проверить наличие искры при включении зажигания. Это гибрид электроники и механики. Электронная часть включает в себя коммутатор и катушку. Сверху на защёлках закреплена крышка, куда подсоединяются кабели от свечей.

Корпус трамблёра следует повернуть в нужное положение и зафиксировать гайкой Подтяните гайку крепления распределителя, установите крышку и свечу, потом запускайте мотор. Но с помощью одних только свечей двигатель работать не сможет.

10 thoughts on “Cхема подключения (распиновка) коммутатора скутера”

Если вольтметра нет, проверяют узел при помощи сигнальной лампочки. Этим термином называют устройство, отвечающее за появление искры.

Конструкция удобна — ведь когда свитч выходит из строя, можно переключиться на старую катушку. Однако общим для отечественных коммутаторов по-прежнему служит комбинированная интегрально-дискретная технология сборки, делающая их ремонтопригодными.

Если он исправен, но сильно нагревается в рабочем состоянии, увеличивают номинал резистора R7. Тогда во вторичной образуется кратковременный импульс величиной до 24 тыс.

По этому сигналу на коммутатор поступает информация о количестве оборотов двигателя и положении его коленвала. Теперь коммутатор — сложный узел в системе зажигания. Так появились контактно-транзисторные системы зажигания, и первые полупроводниковые коммутаторы. Варианты схем электронных коммутаторов.

Поэтому для обслуживания и диагностики нужно знать назначение всех элементов, а также методы поиска неисправностей и их основные признаки. Регулирование производится при помощи тока, проходящего по бобине. Выбирать следует изделия, которые рекомендованы к эксплуатации предприятием — производителем.

Коммутатор явился прототипом для разработки последующих серий, которые имеют не сколько вариантов конструктивного и схемотехнического исполнения. Причина неисправности Способ устранения неисправности Двигатель заводится, но через мин останавливается. Немного о датчике Холла Датчик Холла — магнитоэлектрическое устройство, получившее своё название от фамилии физика Холла, открывшего принцип, на основе которого впоследствии и был создан этот датчик. Поставьте высоковольтный кабель между крышкой распределителя и центральным электродом трансформатора. Полезно почитать.

Внутри корпуса расположены все элементы коммутатора за исключением выходного транзистора, который монтируется на корпусе в специальном кармане. Цепь защиты выходного транзистора выполнена на дискретных элементах С7 и R Транзистор снижает нагрузку на прерыватель. Расположение деталей на печатной плате показано на Рисунке 6. В коммутаторе, например БСЗ

это… Схема коммутатора. Как проверить коммутатор зажигания :: SYL.ru

Коммутатор – это электронный компонент для обеспечения работы бесконтактной системы зажигания. Она является переходной между контактной и микропроцессорной. Последняя, наиболее совершенная, позволяет управлять моментом при помощи данных, считываемых с датчиков – кислорода, скорости, оборотов двигателя и других. Но на дорогах все еще немало автомобилей, в которых установлены и контактные прерыватели, и бесконтактные. Поэтому для обслуживания и диагностики нужно знать назначение всех элементов, а также методы поиска неисправностей и их основные признаки. Перед тем как проверить коммутатор, внимательно изучите все детали.

Бесконтактная система зажигания

Всего существует три огромные группы систем – контактная, бесконтактная, микропроцессорная. Первая делится на две подгруппы – контактная и с применением транзистора, работающего в режиме ключа. В конструкции бесконтактной системы зажигания тоже применяются транзисторы. Использоваться активно такая схема стала в начале 80-х годов прошлого века. И она имеет ряд преимуществ, о которых будет рассказано несколько ниже. Схема коммутатора несложная, она может быть реализована как на транзисторах, так и на контроллере.

Но у бесконтактной системы зажигания имеется и много недостатков, если сравнивать ее с микропроцессорной. Последняя позволяет контролировать практически все параметры двигателя. БСЗ делать это не позволяет, также не может она нормально использоваться на инжекторных моторах. Причина устаревания бесконтактной системы заключается не только в развитии электроники и автомобилестроения, но и в принятии жестких мер по обеспечению экологичности двигателей внутреннего сгорания. К сожалению, уменьшить количество вредных веществ в выхлопе позволяет только микропроцессорное управление.

Основные элементы системы

Конечно, первыми стоит указать свечи зажигания. Они установлены в головке блока цилиндров, электроды выходят с внутренней части. Это те элементы, которые позволяют воспламенить топливовоздушную смесь. Но с помощью одних только свечей двигатель работать не сможет. Необходимо контролировать положение коленчатого вала, чтобы знать, в каком положении находятся поршни в цилиндрах.

Для этой цели используется индуктивный датчик, работающий на эффекте Холла. Он входит в конструкцию другого элемента – распределителя зажигания. Датчик выдает импульс, который поступает на коммутатор. Это устройство позволяет слабый сигнал усилить до напряжения в 12 Вольт, чтобы затем подать его на катушку. Катушка – не что иное, как простой трансформатор (повышающий). У него вторичная обмотка имеет большее число витков, нежели первичная. За счет этого происходит повышение напряжения и уменьшение силы тока. Напряжение в БСЗ на свечи подается при значении 30-35 кВ (в зависимости от модели автомобиля).

Чем БСЗ лучше контактной?

Внимательно прочитав предыдущий раздел, можно увидеть, что в системе применен индуктивный бесконтактный датчик Холла. Преимущество очевидно – нет трения и коммутации. Для сравнения обратите внимание на контактную систему. В ней прерыватель коммутирует напряжение, величина которого равна 12 Вольт. Как ни крути, но металлические контакты все время соприкасаются друг с другом, постепенно стираются, покрываются нагаром.

По этим причинам необходимо постоянно следить за прерывателем, регулировать зазор, проводить своевременную замену. БСЗ лишена этих недостатков, поэтому без стороннего вмешательства система работает значительно дольше. Датчик Холла выходит из строя очень редко, как и коммутатор. Это повышает надежность системы, но требуется и соблюдать меры предосторожности, в частности, соединение коммутатора с кузовом должно быть максимально плотным, чтобы обеспечить эффективный теплообмен. Кроме того, БСЗ позволяет улучшить работу двигателя, увеличить, хоть и незначительно, его мощность, наряду с повышением надежности.

Как работает коммутатор

По сути, коммутатор – это простой усилитель сигнала. Можно сравнить даже со сборкой Дарлингтона, которая используется в микроконтроллерной технике для преобразования слабого сигнала с порта выхода до необходимого уровня. Основа этой сборки – полевые транзисторы, работающие в режиме ключа. На них подается рабочее напряжение, на управляющий вывод поступает сигнал, который усиливается и снимается с коллектора.

Коммутатор зажигания имеет практически аналогичную схему работы. Только используется сигнал с датчика Холла. Он имеет три вывода – управление, общий, плюс питания. При появлении в области датчика металлической пластины происходит генерация тока, который подается на вход коммутатора. Далее происходит усиление сигнала, а также подача его на первичную обмотку катушки. Питание всей системы происходит только лишь после включения зажигания (после поворота ключа).

Основные элементы коммутатора

Схема коммутатора достаточно простая, но самостоятельное изготовление этого блока бессмысленно, так как готовый вариант купить окажется намного проще. Монтаж должен выполняться максимально грамотно, иначе работа устройства окажется неправильной. Кроме того, при использовании транзисторов нужно тщательно выбирать их по параметрам, а для этого необходимо иметь качественную измерительную аппаратуру. К сожалению, у двух одинаковых полупроводников разброс характеристик может быть очень большим. А это влияет на работу устройства.

Коммутатор ВАЗ, имеющий обозначение 76.3734, состоит из одного основного элемента – контроллера L497. Он создан специально для использования в бесконтактных системах зажигания. Отечественный аналог этого контроллера — КР1055ХП2. Параметры у них практически идентичные, что позволяет использовать любой из контроллеров. Кроме того, эта микросхема позволяет провести подключение тахометра, расположенного на приборной панели автомобиля. Но можно применить и более простую схему, которая представляет собой усилительный блок из двух каскадов. Правда, надежность такого устройства на порядок ниже.

Подключение коммутатора

Случаи бывают разными, не исключено, что придется вам менять проводку. Поэтому потребуется принимать во внимание назначение всех выводов на штекере коммутатора. Это позволит правильно провести подключение, причем риска вывести его из строя не будет. Первый вывод коммутатора – это выход. Другими словами, с него снимается усиленный сигнал. Его нужно соединять с выводом катушки «К». Второй контакт соединяется с массой – минусом аккумуляторной батареи.

Все три провода от датчика Холла идут на коммутатор ВАЗ. Причем сигнальный провод соединяется с шестым выводом коммутатора. Пятый – это вывод для питания (на нем напряжение стабильно 12 Вольт). Третий вывод коммутатора – масса (минус питания). Третий соединен внутри блока со вторым. А вот между четвертым, на который подается питание от АКБ, и пятым имеется постоянное сопротивление и стабилизатор напряжения.

Как осуществить проверку

Ничего сложного нет в этой процедуре. Самый простой способ – это использовать заведомо исправный узел, так как проверить коммутатор таким образом можно буквально за считанные минуты. Но если такового нет, а нужно определить точно, неисправность в катушке либо же в коммутаторе, разумнее использовать другие способы. Потребуется простая лампа накаливания. Если не знаете, где взять ее, то выкрутите из плафона освещения салона либо же из габаритных огней.

Один вывод лампы соединяете с минусом аккумуляторной батареи. Второй подключаете к выводу «1» коммутатора. Это тот самый вывод, с которого снимается усиленный сигнал. Если лампа загорается, то устройство исправно. Более совершенный метод проверки осуществляется при помощи осциллографа. На экране можно видеть величину и форму сигнала, а также сравнить его с эталонным.

Настройка зажигания

При настройке зажигания вам потребуется сделать самое главное – установить валы по меткам, чтобы газораспределение функционировало синхронно с работой поршневой группы. Это первое, что следует сделать перед тем как начать регулировку зажигания. Стоит заметить, что особых трудностей при настройке возникнуть не должно, особенно на автомобилях ВАЗ 2108-21099. Все дело в том, что распределитель зажигания на двигатели этих машин установить можно только в одном положении. Причем коммутатор зажигания при данной процедуре не подвергается никаким настройкам, так как их у него нет.

Корпус трамблера вращается вокруг своей оси, чтобы производить более точную регулировку. И этого оказывается достаточно. Чтобы точно установить момент, можно использовать простейшую схему, в качестве индикатора используется в ней простой светодиод. Датчик Холла отключается от системы, на его минусовой вывод подается плюс питания. Между «+» и сигнальным включается светодиод, для снижения напряжения последовательно с ним включается сопротивление 2 кОм. А вот плюс датчика Холла соединяется с массой. Теперь остается только медленно вращать корпус распределителя. Момент, когда засветится диод, будет являться искомым.

Выводы

Много преимуществ дает такой простой узел в бесконтактной системе зажигания, как коммутатор. Это и повышение мощности, пусть даже незначительное, и уменьшение расхода топлива, и значительное улучшение двигателя с точки зрения надежности. А главное – отпадает необходимость в постоянном контроле и своевременной настройке системы. Современному водителю не хочется заниматься ремонтом автомобиля, ему нужно средство передвижения. Причем надежное, которое не подведет в самый ответственный момент. Независимо от того, какой коммутатор используется в БСЗ, эффективность у него намного выше, нежели у контактного прерывателя.

Схема простого коммутатора зажигания » Вот схема!

Категория: Авто Известно, что большая часть российского автопарка оснащена простыми контактными системами зажигания, основанными на принципе прерывания тока, протекающего через низковольтную намотку высоковольтного трансформатора, коим является катушка зажигания, при помощи механического прерывателя, представляющего собой контактный выключатель, приводимый в действие от вала распределителя зажигания. Такая система имеет массу недостатков, ток, протекающий через первичную намотку катушки зажигания слишком высок, и в результате в прерывателе возникает искрение, неизбежно приводящее к обгоранию и оплавлению его контактов, плюс, в зимнее или осенее-весеннее время добавляется электрохимическая эрозия этих контактов. Но это еще не все, длительность искрового разряда, в результате высокого тока, протекающего через контакты прерывателя получается небольшой, 0,3-0,8 mS, а в результате некачественное поджигание горючей смеси, требуется более обогащенная смесь, плохая приемистость двигателя на низких оборотах, повышенный расход топлива. Все эти недостатки известны давно, и с тех пор как появились мощные высоковольтные транзисторы автомобильная промышленность постепенно переходит на комплектацию новых автомобилей бесконтактными электронными системами зажигания, в которых используется бесконтактный датчик зажигания, электронный коммутатор с мощным высоковольтным транзистором на выходе, а также более мощная катушка зажигания с низкоомными намотками. Улучшить характеристики автомобиля с контактной системой зажигания можно путем установки бесконтактной системы от более новой модификации данной марки. Но этот способ относительно дорог — требуется полная замена всех элементов системы зажигания, включая датчик-распределитель, катушку зажигания, а также приобретение соответствующего электронного коммутатора. К тому же не на каждую модель старого образца можно подобрать подходящие элементы от более новых моделей. Тем не менее, значительно улучшить качество зажигания простой контактной системы можно, если между контактны прерывателем тока и штатной катушкой зажигания включить несложный транзисторный коммутатор, выходной каскад которого выполнен на высоковольтном мощном транзисторе. При этом выигрыш, по сравнению с простой системой будет по нескольким позициям: во-первых, уменьшится ток через контакты прерывателя и они перестанут обгорать и корродировать, во-вторых, длительность искрового разряда увеличится примерно в два раза, что приведет к улучшению воспламенения смеси, в-третьих, в случае выхода из строя транзисторного коммутатора можно будет простой перестановкой провода вернуть систему к исходному варианту. Принципиальная схема коммутатора показана на рисунке. Практически, это упрощенный вариант коммутатора «131.3734» от бесконтактной системы зажигания автомобиля «Волга». При замкнутых контактах прерывателя на базу транзистора VT1 относительно эмиттера поступает отрицательное напряжение и этот транзистор открывается. Его открывание приводит к тому, что через этот транзистор и R4 на базу мощного транзистора VT2 поступает положительное напряжение, и он открывается. Ток, через него поступает на первичную намотку катушки зажигания L1. При размыкании контактов прерывателя поступление напряжения на базу VT1 прекращается и он закрывается, а в след за ним закрывается и VT2. В катушке, в контуре, состоящем из первичной намотки L1 и конденсатора С2 возникают колебания, которые наводят импульс высокого напряжения во вторичной обмотке L1. Этот высоковольтный импульс через распределитель поступает на свечу и происходит искровой разряд. Длительность искры в воздухе, от начала емкостной до конца его индуктивной фазы, составляет около 2 mS, что более чем в два раза превосходит длительность искры классической системы зажигания. Резистор R1 не первый взгляд не нужен, но как показывает практика, при пропускании через контакты прерывателя слишком низкого тока, не всегда возникает надежный электрический контакт, и возможны пропуски в работе системы зажигания. Чтобы этого избежать вводится резистор R1, который создает необходимый минимальный ток через эти контакты. Транзистор КТ973А можно заменить на КТ816, а транзистор КТ8109А на КТ848А. Коммутатор собирается объемным монтажом в корпусе неисправного коммутатора от бесконтактной системы зажигания автомобилей «Волга» или «УАЗ». Настройка заключается в подборе номинала R4 (не менее 22 Ом) и R2 (не менее 300 Ом) таким образом, чтобы при подключенной катушке зажигания и замкнутых контактах прерывателя напряжение на коллекторе VT2 было минимальным (не более 1,5 В). При этом ток через катушку будет максимальным. Субъективно, с данным коммутатором, автомобиль движется лучше на низких оборотах, лучше трогается с места на холостом ходу. Увеличить энергию искры можно, если установить катушку зажигания с низкоомными обмотками от автомобиля ВАЗ-2108-099, но при этом нужно будет воздерживаться от длительного включения зажигания при неработающем двигателе, так как ток через катушку будет высоким и это может повредить выходной транзистор коммутатора.

Поделитесь с друзьями ссылкой на схему:

Коммутатор Зажигания — Предназначение, Разновидности, Устройство и Схема Подключения, Принцип Действия, Признаки Неисправности, Замена и Ремонт, Стоимость

Содержание

• 1 Что такое коммутатор зажигания в автомобиле
• 2 Для чего нужен, где находится и как выглядит
• 3 Устройство и принцип работы
• 4 Схема подключения
• 5 Существующие разновидности коммутаторов
  • 5.1 Электронные
  • 5.2 Гибридные
  • 5.3 Бесконтактные
  • 5.4 Двухканальные
• 6 Признаки неисправности коммутатора
• 7 Инструкция по ремонту и замене
• 8 Стоимость
• 9 Таблица: структурная схема подключения управляющей микросхема L497B фирмы SGS-TOMSON (отечественный аналог Р1055ХП1) для коммутаторов серии 78.3734
• 10 Таблица: неисправности коммутатора и способы устранения
• 11 Таблица: стоимость коммутаторов

Блок питания и пара проводов — вот и всё, что представляет собой автомобильный коммутатор зажигания. Но с другой стороны, это довольно сложный и ответственный узел. Сегодня он продолжает эволюционировать, показывая всё лучший и лучший коэффициент выжигания горючей смеси. При этом передовые устройства способны эффективно работать и на АИ-93, повышая отдачу движка на низких оборотах.

Что такое коммутатор зажигания в автомобиле

В автомобилях данные устройства применяются давно. Только раньше это были довольно примитивные устройства. Сегодня, пережив конструктивную модернизацию, приборы стали высокотехнологичны и представляют одну из главных артерий системы зажигания.

Для чего нужен, где находится и как выглядит

Как и было сказано, коммутатор нужен для езды на бензине низко октановых марок. Стоит такое горючее значительно дешевле премиум-сортов. При этом отдача мотора по-прежнему остаётся на высоком уровне за счёт лучшего воспламенения смеси воздуха и топлива. Таким образом, коммутатор — это устройство, содействующее появлению в блоке зажигания продуктивной искры. Его можно считать микрокомпьютером, стимулирующим преобразователь. Естественно, коммутатор должен опираться на какие-то данные. В нашем случае, это сигналы датчика синхронизации.

На машинах с ГБО коммутатор выполняет ещё одну задачу: он тестирует компоненты зажигания, регулируя УОЗ автопилотом в ходе переключения на метан.

Конструктивно элемент может совмещаться с ЭБУ. В этом случае он располагается на трамблёре (Ваз 2106, 2107) или рядом с преобразователем — на ЗИЛ ТК102У. Не исключение — вариант нахождения на отдельной металлической площадке. Как правило, это или крыло автомобиля, или перегородка под капотом (Ford). А на немецких Audi коммутатор установлен в моторном отсеке под лобовым стеклом. Для него предусмотрен защитный кожух из влагонепроницаемого материала.

Устройство и принцип работы

Первые коммутаторы были крайне примитивны. Простая схема из транзисторов регулировалась при помощи электрического импульса. В таком виде устройство просуществовало недолго. Наступила эра высоких технологий, благодаря которой стали применяться более эффективные инновационные решения.

На машинах, собираемых в РФ, стимулятор искры был впервые использован на автомобиле Ваз-2108. Устройство относилось к серии 36.3734 тоже родного производства. В дальнейшем стали применяться более модернизированные коммутаторы с различным исполнением конструктивно-технической схемы. Однако комбинированная или составная сборочная технология всегда оставалась для российских микросхем неизменной. И плюс её в том, что она ремонтопригодна, в отличие от тех же зарубежных аналогов.

Сегодня коммутатор — это совокупность нескольких элементов: свечи, транзисторы, датчики. Он может использоваться в гибридном или тиристорном зажигании. Электрические импульсы управляются автоматически, что даёт целый ряд практических преимуществ:

• отсутствие перебоев на максимальных скоростях;
• повышение надёжности работы блока;
• возможность увеличения объёма цилиндров мотора.

А когда внедрили элемент Холла, и коммутатор начал управлять сразу несколькими преобразователями, преимущества только увеличились. Настолько, что на каждой отдельной свече стали использовать тандем «катушка+коммутатор». Вот чего конкретно удалось достичь:

• более сильной и надёжной стала искра в системе зажигания;
• исчезли потери мощности в трамблёре;
• улучшился холостой ход;
• снизился расход горючего;
• стабилизировался пуск на холодный двигатель.

Принцип работы коммутатора можно представить себе так. Сначала система контролирует положение коленвала двигателя. Затем индуктивным датчиком Холла, входящим в конструкцию распределителя, снимаются показания с положения поршней в цилиндрах. Он же и подаёт на коммутатор импульс. Сигнал усиливается до 12 вольт и поступает на катушку. За счёт этого уменьшается сила тока, и повышается напряжение.

Нынче для эффективного воспламенения горючего в автомобилях ВАЗ 2109, 2110, 2114 «Самара», а также ЗАЗ-1102 применяются электронные коммутаторы. Серия этих устройств 3734 выпускается под артикулами 3620-, 36- и 78. Задачи ключа здесь выполняет производительный мосфит, а величиной тока управляет совокупная электросхема.

Схема подключения

Получается, что роль коммутации — просто усиливать импульс до требуемого значения. Так и есть, ведь недаром конструкторы сравнивают описываемый элемент с полевыми транзисторами Дарлингтона. Только в коммутаторе главную функцию выполняет индуктивный датчик с тремя выводами. Когда в зону датчика входит металлическая пластина, начинается генерация тока. Далее напряжение подаётся на вход коммутатора. Здесь импульс только увеличивается и идёт дальше на преобразователь.

Коммутаторная схема зажигания достаточно проста. Сложность вызывает её установка. Она должна быть проведена максимально грамотно, иначе никакого толка не будет. Важный нюанс касается также подбора транзисторов. Они должны проверяться через специальную измерительную аппаратуру, так как даже у одинаковых на первый взгляд полупроводников характеристики сильно отличаются.

Ниже, в качестве примера, приведена схема 4-портового коммутатора 76.3734 типа КЭТ, используемого на автомобилях Ваз:

• предназначен для БСЗ;
• состоит из контроллёра L497 или его аналога КР1055ХП2;
• возможно подключение к тахометру, расположенному на торпеде;
• классическое подключение — через двухкаскадный усилительный блок.

Теперь по его выводам:

• 1 (выход), с него снимается усиленный импульс — соединяется с главным выводом катушки;
• 2 (контакт) — соединяется с отрицательной клеммой АКБ;
• 3 (масса) — интегрируется внутри блоком с контактом 2;
• 4 — принимает питание от аккумулятора;
• 5 — выводит постоянное питание, всегда под напряжением 12 В.

Примечательно, что между 4 и 5 используется стабилизатор напряжения, так как здесь всегда имеется сопротивление.

Подробнее схема подключения коммутатора на Ваз 2108 приведена на фото.

Существующие разновидности коммутаторов

Различают два основных типа устройств: AC CDI и DC CDI. Первые коммутаторы небольшие и простые, в их схеме используется высоковольтный генератор. Вторые более распространены, снабжены четырьмя контактными группами с минусом и плюсом, а также отдельными выходами на катушку и датчик Холла. Но последние функционируют только при наличии высокого напряжения, подведённого с внешнего источника.

Коммутаторы также принято классифицировать, согласно функциональным особенностям:

• традиционные или стоковые устройства, строго соответствующие параметрам автомобиля — как правило, ставятся ещё с завода;
• спортивные — имеют возможность увеличения верхнего предела количества оборотов ДВС, однако такая разновидность является уделом опытных специалистов и имеет риски аварий;
• с возможностью регулировки фаз УОЗ — отличный вариант, когда требуется выровнять крутящий момент силовой установки, улучшить разгонные характеристики и стабилизировать работу мотора на разных оборотах.

Безусловно, коммутаторы принято делить и по основным разновидностям.

Электронные

Данный тип коммутатора ещё называют микропроцессорным с транзитными ключами. Он используется для управления напряжением преобразователя и снижает нагрузки на соединения, тем самым повышая мощность тока.

Преимущества электронной системы:

• возможность лучшего наполнения цилиндров ДВС;
• эффективная отдача мотора на всех оборотах.

Гибридные

В этих системах дополнительно используется механическая часть — кулачковый трамблёр. Электронику представляет сам коммутатор и катушка. Узел очень надёжен, экономичен и удобен. К примеру тем, что при выходе из строя свитча, можно переключаться на старый преобразователь с бегунком.

Бесконтактные

Группа с транзисторами, широко применяемая с начала восьмидесятых годов. Она вытеснила допотопные классические контактные системы. Считалась в своё время наиболее эффективной, так как показатели её работы были намного выше, чем у остальных коммутаторов.

Двухканальные

Та же бесконтактная система, но значительно модернизированная. К примеру, обычная БСЗ имеет те же недостатки КСЗ — потерю энергии искры, нестабильность холостых оборотов, ограничение на регулировку УОЗ, высокую чувствительность к загрязнениям и влажности. Двухканальная система или ДБСЗ избавляет систему зажигания от этих минусов, обеспечивая ещё более высокую энергию искры за счёт использования дополнительных катушек. Также здесь не применяются проблемные подвижные элементы — бегунок и уголёк, а крышка выполняет лишь функции защитного элемента. Поэтому она и не подвержена выгоранию.

Интересно, что двухканальное зажигание применялось и раньше. Это было реализовано на экспортных Ваз-21083. Однако коммутаторы данного типа, называемые еще двухконтурными, не получили широкого распространения из-за низкого качества тогдашней электроники.

Ещё один нюанс, касающийся коммутаторов. У них могут быть разные выходы. Те, у которых стоит по умолчанию цифра «1», крайне опасны для катушек зажигания в тот момент, когда испытывают неисправности. Но плюс таких устройств в том, что с ними можно интегрировать стандартные преобразователи для контактного зажигания.

Для вторых типов коммутаторов, в которых по умолчанию используется выход «0», обычные катушки совершенно не подходят. Они сильно нагреются, либо искра не будет нормально подаваться. К такому коммутатору относится, например, модель для БЦЗ 131.3734.

Признаки неисправности коммутатора

Потеря системой зажигания искры — один из главных симптомов отсутствия исправности коммутатора. Естественно, это сопровождается трудным запуском двигателя, перебоями в его работе. Однако специалисты предупреждают — торопиться с заменой элемента не стоит, ведь подобные признаки присущи также и при других неполадках. К примеру, это же происходит при обрыве ремня ГРМ, повреждении трамблёра или катушки зажигания, слабых контактах соединений проводки и т. д.

Одним словом, проверять коммутатор нужно грамотно. Но как это сделать без квалификации, ведь устройство имеет сложную конструкцию. Есть несколько практичных способов. Первый, это не заморачиваться и установить новый коммутатор. Если проблема исчезнет, значит, всё отлично. Второй способ подразумевает использование контрольной лампы на 12 вольт и стандартного набора ключей.

Далее по инструкции:

• обесточить аккумулятор;
• снять управляющий провод «К» с катушки зажигания — он часто бывает выкрашен в коричневый или красный цвет и проложен к главному зажиму коммутатора;
• на его место установить один конец контрольной лампы, второй — соединить с проводом «К»;
• подсоединить внешнее питание 12 вольт — аккумулятор;
• запустить двигатель.

Если лампа начнёт мигать — коммутатор исправен. Обратная ситуация, когда индикатор не подаёт никаких рабочих признаков, укажет на проблемы с устройством. Вряд ли оно полностью испортилось, тогда двигатель не завёлся бы с первого раза.

Признаки неисправности коммутатора точнее можно увидеть на профессиональном оборудовании — специальном стенде. Это даёт возможность не только определить факт работоспособности устройства, но и рассчитать длительность импульсов. Кроме того, специалисты отдельно измеряют напряжение на выходе датчика Холла — норма не более 0,4 В. Также замыкается первый и второй выводы коммутатора при включённом зажигании, чтобы протестировать наличие искры.

Инструкция по ремонту и замене

Стоит отметить, что на современные российские коммутаторы подходят выходные ключевые транзисторы не только штатного производства, а в частности КТ890А, КТ898А1, но и зарубежный аналог BU931. Реализован он может быть, как без корпуса, так и в конструктивном исполнении ТО-220 или ТО-3.

Что касается управляющей схемы, то в коммутаторы серии 78.3734 подходят:

• 4-канальный усилитель типа К1401УД2Б;
• отечественная микросхема Р1055ХП1;
• зарубежная L497B SGS-TOMSON.

Перед тем, как приступать к замене коммутатора или его составляющих, рекомендуется протестировать целостность проводки и соединений системы зажигания. Особое внимание уделить генератору. Также не лишним будет проверка напряжения от бортовой сети на датчик Холла.

Подробнее по неисправностям и способам их ремонта ниже в таблице.

Стоимость

Подробнее в таблице.

И напоследок помните, что при замене мощного ключевого транзистора важно обращать внимание на качество фиксации детали к корпусу коммутатора. Многие новички допускают здесь ошибки или наносят недостаточно теплопроводящей пасты. В результате устройство не удаётся отремонтировать.

Таблица: структурная схема подключения управляющей микросхема L497B фирмы SGS-TOMSON (отечественный аналог Р1055ХП1) для коммутаторов серии 78.3734

№ вывода	Назначение	№ вывода	Назначение
1	Общий	9	Вывод для подключения конденсатора к узлу защиты
2	Общий (сигнальный)	10	Вывод для подключения запоминающего конденсатора к схеме управления задержкой
3	Питание 1	11	Вывод для подключения конденсатора коррекции к схеме управления задержкой
4	Не используется	12	Вывод для подключения внешнего резистора опорного напряжения
5	Вход сигнала с датчика Холла	13	Вход ограничителя тока
6	Выходной сигнал широтно-импульсного модулятора	14	Выходной сигнал для управления внешним транзистором
7	Вывод для подключения дополнительного стабилитрона	15	Вход ограничителя амплитуды выходных импульсов
8	Вывод для подключения конденсатора коррекции постоянной времени формирователя	16	Питание 2 (выходной каскад)

Таблица: неисправности коммутатора и способы устранения

Неисправности	Причина	Способ устранения неисправности
Двигатель заводится, но через 3-5 мин останавливается. Через 20-30 мин двигатель вновь возможно запустить, но через короткое время он опять останавливается. Корпус коммутатора нагревается до температуры выше 50 градусов по Цельсию.	Неисправны элементы коммутатора.	Проверяют исправность транзистора. Если он нормально функционирует, но сильно нагревается в рабочем состоянии, увеличивают номинал резистора. В случае, если после этого транзистор продолжает сильно нагреваться, последовательно заменяют микросхему и транзистор. При монтаже транзистора обращают особое внимание на качество его крепления к корпусу коммутатора с использованием теплопроводящей пасты.
Мотор запускается только через определённые промежутки времени. Коммутатор сильно нагревается.	Неисправна схема защиты коммутатора.	Проверяют исправность элементов схемы защиты.
Двигатель автомобиля не заводится.	Неисправны элементы коммутатора, формирующие напряжение питания датчика Холла.	Проверяют исправность транзистора и остальных элементов устройства.
Искры на свечах нет.	Неисправны элементы электронного коммутатора.	Проверяют исправность элементов устройства. Если указанные элементы работают, а неисправность осталась, следует заменить микросхему.
Искра нестабильная.	Нарушены контакты в разъемных соединениях коммутатора и датчика Холла.	Проверяют качество разъемных соединений коммутатора и датчика.
Двигатель работает неустойчиво.	Неисправен датчик Холла.	Заменяют датчик Холла.
Нестабильная работа силовой установки.	Неисправны элементы электронного коммутатора.	Проверяют последовательно элементы коммутатора. Если указанные детали исправны, а неисправность не устранилась, следует заменить микросхему.

Таблица: стоимость коммутаторов

Модели коммутаторов	Цена в рублях
Коммутатор ГАЗ 131.3734 Ромб	400
Транзисторный 1302. 3734	450
133.3774 (аналог 3620.37740) ВАЗ 2108-099,Таврия (Энергомаш) (20)	450
Коммутатор а/м ВАЗ 2108-2110, ВАЗ 2121 «СОАТЭ»	500
0529.3734 Винница ВАЗ 2121 — 21214 НИВА	500
12.3774-01 (ан.76.3774-02) ` Коммутатор ЗИЛ-130, -43410, АЗ-53, ПАЗ, ЛИАЗ, КАВЗ (Энергомаш)	600
Энергомаш Коммутатор ВАЗ-2108-10, 2121,1111 (96.3734,3620.3734,76.3734) (Энергомаш) с авар.режимом и диагностикой	700
Коммутатор ГАЗ 131.3734 СОАТЭ	700
131.3734 Коммутатор Волга, ГАЗ, УАЗ, ИЖ, ЗИЛ-130, Москвич, ПАЗ, КАВЗ (СОАТЭ)	800
Коммутатор с современной электронной базой а/м ГАЗ, УАЗ «СОАТЭ»	850
Коммутатор системы зажигания ТК-200-0 / ТК-200-01-0 (аналог BU931)	1000

Если у вас возникли вопросы — оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

Различные типы выключателей с цепями и приложениями

Выключатель представляет собой электрическое устройство, которое используется для разрыва или замыкания электрической цепи вручную или автоматически. Принцип работы переключателя зависит от механизма включения/выключения. В различных электрических или электронных схемах используются переключатели для управления или включения схемы совы. Типы переключателей зависят от соединений цепи, которую они выполняют. Два основных компонента, такие как полюс и проход, могут подтвердить, какие типы соединений может выполнять переключатель. Эти два компонента также используются для определения вариантов контакта переключателя.

Здесь шесты и броски могут быть определены как; когда количество цепей управляется переключателем, называется полюсами, тогда как броски можно определить как количество положений, которые может принять переключатель. Однорычажный переключатель состоит из одной пары контактов, таких как разомкнутый или замкнутый. Двухпозиционный переключатель включает в себя контакт, который может быть соединен с двумя другими контактами. Когда переключатель активирован, ток протекает между двумя клеммами переключателя. Когда переключатель выключен, ток не течет между двумя клеммами переключателя.

Типы переключателей подразделяются на четыре типа, а именно:

• SPST (Однополюсный однопозиционный)
• SPDT (однополюсный на два направления)
• DPST (двухполюсный, однонаправленный)
• DPDT (двухполюсный на два направления)

SPST (однополюсный, однонаправленный)

SPST — это основной переключатель ВКЛ/ВЫКЛ, который используется для соединения или разрыва соединения между двумя клеммами. Питание схемы совы подается этим переключателем. Простой переключатель PST показан ниже.

Переключатель SPST используется в качестве переключателя освещения, указанного ниже, и его также называют тумблером. Этот тип переключателя имеет один вход и один выход. Эта схема выключателя света управляет одним проводом и выполняет одно соединение. Это переключатель ВКЛ/ВЫКЛ, когда переключатель в приведенной ниже цепи включен или замкнут, ток протекает через две клеммы, и лампочка в цепи мигает. Когда переключатель выключен или разомкнут, ток не протекает через две клеммы.

SPDT (Однополюсный двухпозиционный)

Переключатель SPDT представляет собой трехполюсный переключатель, один из которых используется как вход, а остальные две клеммы используются как выходы. Он соединяет общий терминал с одним или другим из двух терминалов. В переключателе SPDT вместо других клемм просто используйте клемму COM. Например, мы можем использовать COM и A или COM и B.

Применение переключателя SPDT в основном связано с трехсторонней схемой для включения / выключения света из двух мест, например, сверху и снизу лестница. В схеме ниже, когда переключатель А замкнут, ток протекает через клеммы, но светится только лампа А, а лампа В гаснет. Когда переключатель B замкнут, ток протекает через клеммы, и светится только свет B, а свет A гаснет. Две ее цепи будут управляться через один источник или в одну сторону.

DPST (двухполюсный, однонаправленный)

Переключатель DPST состоит из двух полюсов, что означает, что он включает в себя два одинаковых переключателя, расположенных рядом. Этот переключатель управляется одним переключателем, что означает, что две дискретные цепи управляются одновременно одним нажатием.

Этот переключатель используется для включения/выключения двух цепей и состоит из четырех клемм, а именно двух входов и двух выходов. Основное назначение этого переключателя — регулировать прибор на 240 В, где оба напряжения питания должны быть включены, а несмещенный провод всегда может быть подключен. Когда этот переключатель включен, ток начинает течь по двум цепям, а когда он выключен, он выключается.

DPDT (Double Pole Double Throw)

Этот переключатель эквивалентен двум переключателям SPDT, что означает две отдельные цепи, соединяющие два входа каждой цепи с одним из двух выходов. Положение переключателя определяет количество путей, и от двух контактов каждый контакт может быть направлен.

Когда он находится в режиме ВКЛ-ВКЛ или ВКЛ-ВЫКЛ-ВКЛ, они работают как два дискретных переключателя SPDT, управляемых аналогичным приводом. Одновременно могут быть включены только две нагрузки. Переключатель DPDT можно использовать в любом приложении, где требуется открытая и закрытая система проводки.

Лучшим примером этого является моделирование железной дороги, в котором используются небольшие железные дороги и поезда, автомобили и мосты. Закрытое положение позволяет системе переключаться в любое время, тогда как открытое позволяет включать или срабатывать дополнительному элементу через реле. Из следующей схемы соединения A, B и C с одного полюса переключателя и соединения D, E и F с другого полюса переключателя. Соединения В и Е взаимны в каждом из полюсов.

Если +Vs поступает на соединение B, а переключатель зафиксирован в крайнем верхнем положении, то соединение A становится +ve, и двигатель будет вращаться в одном направлении. Если переключатель установлен в крайнее нижнее положение, источник питания инвертируется, а соединение D становится +ve, тогда двигатель будет вращаться в противоположном направлении. В среднем положении источник питания не подключен к двигателю и он не вращается. Этот тип переключателя в основном используется в нескольких контроллерах двигателей, где необходимо инвертировать скорость этого двигателя.

Специальные приложения с сенсорным управлением

Сенсорный выключатель нагрузки

Основная цель этого проекта — разработка сенсорного переключателя нагрузки. В этом проекте используется таймер 555 в моностабильном режиме, чтобы управлять реле для включения нагрузки на фиксированный период времени.

Микросхема таймера 555 активируется сенсорной пластиной, прикрепленной к его пусковому штифту. Выход 555 обеспечивает высокий уровень в течение фиксированного интервала времени, определяемого постоянной времени RC, подключенной к таймеру.

Этот выход управляет реле, которое, в свою очередь, включает нагрузку на определенное время, после чего автоматически выключается. Источник питания, индуцированный человеческим телом, подает напряжение на сенсорную панель, чтобы активировать таймер.

Музыкальный звонок с сенсорным управлением

Эта схема генерирует музыкальный тон, когда кто-то касается сенсорной панели в схеме. Эта схема использует две ячейки AA и производит много звука.

В предлагаемой схеме используется микросхема UM3481, используемая в музыкальных схемах. Эта интегральная схема включает в себя ПЗУ с 512 музыкальными тонами, генератор тона, ПЗУ с 512 музыкальными нотами, генератор ритма, регулятор стока, модулятор, генераторы, предварительные усилители и делитель частоты.

Для разработки этой схемы требуется несколько основных компонентов. В этой схеме R1 и C1 работают как синхронизирующие компоненты генератора. Транзистор Q1 используется для управления громкоговорителем. Базовый вывод транзистора Q2 используется в качестве сенсорной панели для включения музыкального колокольчика.

Итак, речь идет о типах переключателей и специальных приложениях с сенсорным управлением. Мы надеемся, что вы лучше поняли эту концепцию. Кроме того, любые вопросы, касающиеся этой темы или приложений проектов переключателей с сенсорным управлением, пожалуйста, оставьте свой отзыв, комментируя в разделе комментариев ниже. Вот вопрос к вам, каковы еще области применения сенсорного переключателя?

Авторы фотографий:

• Символы переключателей — Learn.sparkfun.com
• Типы переключателей от — electronicshub.org

Автоматический выключатель в сравнении с выключателем: можно ли использовать автоматический выключатель в качестве выключателя?

Введение

Можно ли использовать автоматический выключатель в качестве переключателя взаимозаменяемо или это отдельные элементы?

Автоматические выключатели и выключатели не являются новыми товарами; Фактически, Томас Эдисон впервые разработал идею автоматического выключателя в 1879 году..

Эти предметы часто воспринимаются как нечто само собой разумеющееся, поскольку они работают за кулисами, и тем не менее они имеют решающее значение для безопасности в домах и на производстве
.

Для промышленных целей и выключатель, и автоматический выключатель должны выдерживать более высокую мощность электричества, чем
для жилых помещений.

Но в чем разница между выключателем и автоматическим выключателем?

Включение и выключение

Есть два важных параметра, касающихся подключения и отключения питания для электросетей:

1. Включающая способность — максимальный ток нагрузки при запуске.
2. Отключающая способность – Максимальный ток короткого замыкания, который может быть отключен.

Автоматический выключатель рассчитан и рассчитан как на включение, так и на размыкание токов короткого замыкания и нагрузки, тогда как выключатель разработан по номеру
и рассчитан только на включение и размыкание токов нагрузки.

Переключатель A

Электрический переключатель служит для управления потоком электрического тока в цепи. Его можно использовать как для подавления течения, так и для его возбуждения.

Выключатель выполняет задачу ручного отключения или повторного включения электропитания путем создания или закрытия воздушного изоляционного зазора между двумя точками проводимости.

Они известны как бинарные устройства, что по существу означает, что они имеют два состояния: открыто (1) и закрыто (0). Иногда на переключателях можно увидеть цифры «1» и «0». Эти символы являются международными стандартами, установленными IEC.

IEC 60417-5007, (линия), символ включения указывает на то, что оборудование находится в состоянии полного питания.

IEC 60417-5008, (обведено кружком), символ отключения питания указывает на то, что питание устройства отключено.

A Автоматический выключатель

Автоматический выключатель — это защитное устройство, предназначенное для предотвращения повреждения двигателей и проводки, когда ток, протекающий через электрическую цепь, превышает расчетные пределы. Он делает это, отключая ток от цепи, когда возникает небезопасное состояние. В отличие от выключателя, автоматический выключатель делает это автоматически и отключает питание немедленно или почти немедленно. Таким образом, он работает как автоматическое устройство защиты обслуживания.

Выключатель обычно используется в качестве изолятора, включая и выключая питание определенного устройства. С другой стороны, автоматический выключатель можно использовать для защиты цепи, содержащей множество переключателей или устройств. Исключением является выключатель, который используется для подключения или отключения питания всей панели управления или машины.

Проще говоря, выключатель предназначен для включения и выключения питания, автоматический выключатель «разрывает» цепь в условиях перегрузки или неисправности. Выключатели переключаются, а выключатели ломаются. Эти различия имеют решающее значение для понимания их безопасности и практичности.

БОЛЬШАЯ разница

Когда все сказано и сделано, главная причина НЕ использовать автоматический выключатель в качестве выключателя — вопрос выносливости. Переключатели рассчитаны на большое количество операций, сколько раз переключатель включается и выключается. Автоматические выключатели не рассчитаны почти на такое же количество операций.

Миниатюрный автоматический выключатель — обманчиво простое устройство. Это гораздо более сложное устройство с большим количеством деталей, чем переключатель. Многократное включение и выключение выключателя приведет к его окончательному выходу из строя.

Однако…

Автоматические выключатели могут быть рассчитаны на коммутацию цепей освещения. Автоматические выключатели, применяемые в цепях люминесцентного освещения 120 В или 277 В, должны иметь маркировку SWD или HID. SWD расшифровывается как Switching Duty. HID означает, что он предназначен для разрядного освещения высокой интенсивности. В стандарте UL489 для автоматических автоматических выключателей указано, что автоматический выключатель SWD может быть рассчитан на ток до 20 А, не более. Выключатели HID рассчитаны на ток до 50А.

Что тогда будет?

Напрашивается вопрос, хотя он уже очевиден, можете ли вы использовать автоматический выключатель в качестве переключателя в промышленной панели управления? Совершенно очевидно, что хотя на базовом уровне они выполняют сходную функцию, они являются двумя отдельными объектами.

Автоматические выключатели могут работать более эффективно как безопасные выключатели, но они не являются переключателями. Они не взаимозаменяемы. Поэтому использование автоматического выключателя в качестве выключателя не рекомендуется.

Можно ли использовать выключатель вместо автоматического выключателя?

Нет. Никогда так не делайте. Переключатель не может обнаруживать и прерывать состояние перегрузки или неисправности. Скорее всего, он расплавится или сгорит. Любой из них считается экспертами «плохим».

Если вам нужны дополнительные советы о том, как работают автоматические выключатели и выключатели и как их безопасно использовать, не стесняйтесь обращаться к нам.

Отказ от ответственности:
Предоставленный контент предназначен исключительно для общих информационных целей и предоставляется с пониманием того, что авторы и издатели не занимаются предоставлением инженерных или других профессиональных консультаций или услуг. Практика проектирования определяется конкретными обстоятельствами, уникальными для каждого проекта. Следовательно, любое использование этой информации должно осуществляться только после консультации с квалифицированным и лицензированным специалистом, который может учесть все соответствующие факторы и желаемые результаты. Информация была размещена с разумной осторожностью и вниманием. Однако некоторая информация может быть неполной, неверной или неприменимой к конкретным обстоятельствам или условиям. Мы не несем ответственности за прямые или косвенные убытки, возникшие в результате использования, доверия или действий на основании информации, содержащейся в этом сообщении в блоге.

Типы переключателей | Механические, электронные, характеристики

В этом уроке мы узнаем, что такое переключатель, какие существуют типы переключателей, механические переключатели, электронные переключатели, их символы и многое другое о переключателях.

Описание

Что такое коммутатор?

Выключатель — это устройство, предназначенное для прерывания тока в цепи. Проще говоря, переключатель может замыкать или размыкать электрическую цепь. Каждое электрическое и электронное приложение использует как минимум один переключатель для включения и выключения устройства.

Итак, выключатели являются частью системы управления и без них управление не может быть реализовано. Выключатель может выполнять две функции, а именно: полностью ВКЛ (путем замыкания контактов) или полностью ВЫКЛ (путем размыкания контактов).

Когда контакты переключателя замкнуты, переключатель создает замкнутый путь для протекания тока и, следовательно, нагрузка потребляет энергию от источника. Когда контакты переключателя разомкнуты, нагрузка не будет потреблять мощность, как показано на рисунке ниже.

Еще одна важная функция переключателя — отклонять поток электрического тока в цепи. Рассмотрим следующую схему. Когда переключатель находится в положении А, загорается лампа 1, а когда он находится в положении В, загорается лампа 2.

Переключатели используются во многих областях, таких как дома, автомобили, промышленность, военная промышленность, аэрокосмическая промышленность и так далее. В домашних и офисных приложениях мы используем простые кулисные переключатели для включения и выключения приборов, таких как освещение, компьютеры, вентиляторы и т. д. В некоторых приложениях используется многопозиционное переключение (например, проводка в здании), где два или более переключателя подключены для управления электрическая нагрузка из более чем одного места, как, например, двухпозиционный переключатель.

Характеристики коммутатора

Прежде чем двигаться дальше и рассматривать различные типы коммутаторов, давайте рассмотрим некоторые важные моменты в характеристиках коммутатора.

• Двумя важными характеристиками переключателя являются его полюсы и дальность действия. Полюс представляет собой контакт, а бросок представляет собой контактное соединение. Количество полюсов и ходов используются для описания переключателя.
• Некоторые стандартные количества полюсов и направлений: одиночные (1 полюс или 1 направление) и двойные (2 полюса или 2 переключателя).
• Если количество полюсов или бросков больше 2, то число часто используется напрямую. Например, трехполюсный шестипозиционный переключатель часто обозначается как 3P6T.
• Еще одной важной характеристикой переключателя является его действие, т. е. является ли оно мгновенным или фиксируемым. Мгновенные переключатели (например, нажимные кнопки) используются для мгновенного контакта (на короткое время или пока кнопка нажата).
• Переключатели с фиксацией на руке, удерживайте контакт до тех пор, пока он не будет переведен в другое положение.

Типы переключателей

В основном переключатели могут быть двух типов. Это:

• Механический
• Электронный

Механические переключатели — это физические переключатели, которые необходимо активировать физически, перемещая, нажимая, отпуская или касаясь их контактов. Электронные переключатели

, с другой стороны, не требуют физического контакта для управления цепью. Они активируются полупроводниковым действием.

Механические переключатели

Механические выключатели можно разделить на различные типы в зависимости от нескольких факторов, таких как способ приведения в действие (ручные, концевые и технологические выключатели), количество контактов (одноконтактные и многоконтактные выключатели), количество полюсов и ходов (SPST, DPDT, SPDT и т. д.), работа и конструкция (кнопка, тумблер, поворотный переключатель, джойстик и т. д.), в зависимости от состояния (мгновенные и заблокированные переключатели) и т. д. подразделяются на следующие виды. Полюс представляет собой количество отдельных силовых цепей, которые можно коммутировать. Большинство выключателей имеют один, два или три полюса и обозначаются как однополюсные, двухполюсные и трехполюсные.

Количество бросков представляет собой количество состояний, в которые ток может пройти через переключатель. Большинство переключателей рассчитаны на одно- или двухпозиционное переключение, которые обозначаются как однопозиционные и двухпозиционные переключатели.

Однополюсный однопозиционный переключатель (SPST)

• Это основной переключатель ВКЛ и ВЫКЛ, состоящий из одного входного и одного выходного контактов.
• Он переключает одну цепь и может включать (ВКЛ) или отключать (ВЫКЛ) нагрузку.
• Контакты SPST могут быть как нормально разомкнутыми, так и нормально замкнутыми.

Однополюсный двухпозиционный переключатель (SPDT)

• Этот переключатель имеет три контакта: один входной контакт, а остальные два выходные контакты.
• Это означает, что он состоит из двух положений ВКЛ и одного положения ВЫКЛ.
• В большинстве схем эти переключатели используются для переключения входа между двумя вариантами выходов.
• Контакт, подключенный к входу по умолчанию, называется нормально замкнутым контактом, а контакт, который будет подключен во время работы ВКЛ, является нормально разомкнутым контактом.

Двухполюсный однопозиционный переключатель (DPST)

• Этот переключатель состоит из четырех клемм: двух входных контактов и двух выходных контактов.
• Он ведет себя как две отдельные конфигурации SPST, работающие одновременно.
• Он имеет только одно положение ВКЛ, но может активировать два контакта одновременно, так что каждый входной контакт будет подключен к соответствующему выходному контакту.
• В положении OFF оба переключателя находятся в разомкнутом состоянии.
• Этот тип переключателей используется для одновременного управления двумя различными цепями.
• Также контакты этого переключателя могут быть как нормально разомкнутыми, так и нормально замкнутыми.

Двухполюсный двухпозиционный переключатель (DPDT)

• Это двойной переключатель ВКЛ/ВЫКЛ, состоящий из двух положений ВКЛ.
• Он имеет шесть клемм, две входные контакты и остальные четыре выходные контакты.
• Он ведет себя как две отдельные конфигурации SPDT, работающие одновременно.
• Два входных контакта подключены к одному набору выходных контактов в одном положении и в другом положении, входные контакты подключены к другому набору выходных контактов.

Кнопочный переключатель

• Это контактный переключатель мгновенного действия, который замыкает или разрывает соединение, пока действует давление (или когда кнопка нажата).
• Как правило, это давление создается нажатием кнопки пальцем.
• Эта кнопка возвращается в нормальное положение после снятия давления.
• Внутренний пружинный механизм управляет этими двумя состояниями (нажато и отпущено) кнопки.
• Состоит из неподвижных и подвижных контактов, из которых неподвижные контакты соединены последовательно с коммутируемой цепью, а подвижные контакты присоединены к нажимной кнопке.
• Кнопки в основном подразделяются на нормально открытые, нормально закрытые и двойного действия, как показано на рисунке выше.
• Кнопки двойного действия обычно используются для управления двумя электрическими цепями.

Тумблер

• Тумблер приводится в действие вручную (или толкается вверх или вниз) с помощью механической рукоятки, рычага или качающегося механизма. Они обычно используются в качестве переключателей управления освещением.
• Большинство этих переключателей имеют два или более положения рычага в версиях переключателя SPDT, SPST, DPST и DPDT. Они используются для коммутации больших токов (до 10 А), а также могут использоваться для коммутации малых токов.
• Они доступны с различными рейтингами, размерами и стилями и используются для различных типов приложений. Состояние ВКЛ может быть любым из их положений уровня, однако, по соглашению, положение вниз является закрытым или включенным положением.

Концевой выключатель

• Схемы управления концевым выключателем показаны на рисунке выше, на котором представлены четыре разновидности концевых выключателей.
• Некоторые переключатели управляются присутствием объекта или отсутствием объектов или движением машины, а не действием руки человека. Эти выключатели называются концевыми выключателями.
• Эти переключатели состоят из рычага бамперного типа, приводимого в действие объектом. Когда этот рычаг бампера приводится в действие, контакты переключателя меняют положение.

Поплавковые выключатели

• Поплавковые выключатели в основном используются для управления насосами с двигателями постоянного и переменного тока в зависимости от жидкости или воды в резервуаре или отстойнике.
• Этот переключатель срабатывает, когда поплавок (или плавучий объект) перемещается вниз или вверх в зависимости от уровня воды в баке.
• Это плавающее движение узла стержня или цепи и противовеса вызывает размыкание или замыкание электрических контактов. Другой формой поплавкового выключателя является выключатель типа ртутной лампы, который не состоит из поплавкового стержня или цепи.
• Эта лампа состоит из ртутных контактов, так что при повышении или понижении уровня жидкости состояние контактов также меняется.
• Символ шарового поплавкового переключателя показан на рисунке выше. Эти поплавковые выключатели могут быть нормально разомкнутыми или нормально замкнутыми.

Реле расхода

• В основном используются для обнаружения движения жидкости или потока воздуха по трубе или воздуховоду. Реле расхода воздуха (или микропереключатель) выполнено по принципу мгновенного действия.
• Этот микропереключатель крепится к металлическому рычагу. К этому металлическому рычагу присоединяется тонкий пластиковый или металлический элемент.
• Когда большое количество воздуха проходит через металлическую или пластиковую деталь, это вызывает движение металлического рычага и, таким образом, приводит в действие контакты переключателя.
Реле расхода жидкости
• имеют лопасть, которая вставляется поперек потока жидкости в трубе. Когда жидкость течет по трубе, сила, действующая на лопасть, изменяет положение контактов.
• На приведенном выше рисунке показан символ переключателя, используемый как для потока воздуха, так и для потока жидкости. Символ флажка на переключателе указывает на лопасть, которая определяет поток или движение жидкости.
• Эти переключатели снова имеют конфигурации нормально разомкнутого или нормально замкнутого типа.

Реле давления

• Эти реле обычно используются в промышленности для измерения давления в гидравлических системах и пневматических устройствах.
• В зависимости от диапазона измеряемого давления эти реле давления подразделяются на реле давления с мембранным управлением, реле давления с металлическим сильфоном и реле давления поршневого типа.
• Во всех этих типах датчик давления управляет набором контактов (которые могут быть либо двухполюсными, либо однополюсными).
• Этот символ переключателя состоит из полукруга, соединенного с линией, плоская часть которой указывает на диафрагму. Эти переключатели могут быть как нормально разомкнутыми, так и нормально замкнутыми.

Реле температуры

• Наиболее распространенным термочувствительным элементом является биметаллическая пластина, работающая по принципу теплового расширения.
• Биметаллические пластины изготовлены из двух разнородных металлов (имеющих разную степень теплового расширения) и соединены друг с другом.
• Контакты переключателя срабатывают, когда из-за температуры полоса изгибается или закручивается. Другой метод работы с температурным выключателем заключается в использовании трубки из ртутного стекла.
• Когда лампочка нагревается, ртуть в трубке расширяется, а затем создает давление для срабатывания контактов.

Джойстик-переключатель

• Джойстик-переключатель представляет собой управляемое вручную устройство управления, используемое в основном в портативном контрольном оборудовании.
• Он состоит из рычага, который свободно перемещается более чем по одной оси движения.
• В зависимости от движения нажатого рычага срабатывают один или несколько переключающих контактов.
• Они идеально подходят для опускания, подъема и запуска движений влево и вправо.
• Они используются для строительной техники, кабельного управления и кранов. Символ джойстика показан ниже.

Поворотные переключатели

• Используются для подключения одной линии к одной из многих линий.
• Примерами таких переключателей являются селекторы диапазона в электроизмерительном оборудовании, селекторы каналов в устройствах связи и селекторы диапазонов в многодиапазонных радиостанциях.
• Состоит из одного или нескольких подвижных контактов (ручки) и более одного неподвижного контакта.
• Эти переключатели поставляются с различным расположением контактов, например, однополюсные 12-контактные, 3-полюсные 4-контактные, 2-полюсные 6-контактные и 4-полюсные 3-контактные.

Электронные переключатели

Электронные переключатели обычно называют твердотельными переключателями, поскольку в них нет физических движущихся частей и, следовательно, нет физических контактов. Большинство приборов управляются полупроводниковыми переключателями, такими как моторные приводы и оборудование HVAC.

На современном потребительском, промышленном и автомобильном рынке доступны твердотельные переключатели различных типов с различными размерами и номиналами. Некоторые из этих твердотельных переключателей включают транзисторы, тиристоры, полевые МОП-транзисторы, симисторы и IGBT.

Биполярные транзисторы

Транзистор либо пропускает ток, либо блокирует его, аналогично работе обычного переключателя.

В переключающих схемах транзистор работает в режиме отсечки для состояния ВЫКЛ или блокировки тока и в режиме насыщения для состояния ВКЛ. Активная область транзистора не используется для переключения приложений.

Транзисторы NPN и PNP работают или включаются, когда на них подается достаточный базовый ток. Когда через клемму базы протекает небольшой ток, питаемый управляющей схемой (подключенной между базой и эмиттером), он заставляет транзистор открывать путь коллектор-эмиттер.

И выключается, когда ток базы снимается, а напряжение базы уменьшается до небольшого отрицательного значения. Несмотря на то, что он использует небольшой ток базы, он способен пропускать гораздо более высокие токи по пути коллектор-эмиттер.

Силовой диод

Диод может выполнять операции переключения между состояниями высокого и низкого импеданса. Полупроводниковые материалы, такие как кремний и германий, используются для изготовления диодов.

Обычно силовые диоды изготавливаются с использованием кремния для обеспечения работы устройства при более высоких токах и более высоких температурах перехода. Они сконструированы путем соединения полупроводниковых материалов p- и n-типа вместе с образованием PN-перехода. Он имеет две клеммы, а именно анод и катод.

Когда анод становится положительным по отношению к катоду и при приложении напряжения выше порогового уровня, PN-переход смещается в прямом направлении и начинает проводить (как выключатель). Когда вывод катода становится положительным по отношению к аноду, PN-переход смещается в обратном направлении и блокирует протекание тока (как выключатель).

МОП-транзистор

Возможно, самым популярным и наиболее часто используемым полупроводниковым переключающим устройством является МОП-транзистор. Полевой транзистор на основе оксида металла и полупроводника (MOSFET) представляет собой однополярное и высокочастотное переключающее устройство. Наиболее часто используемым коммутационным устройством являются силовые электронные приложения. Он имеет три клеммы, а именно сток (выход), исток (общий) и затвор (вход).

Это устройство, управляемое напряжением, т. е. путем управления входным напряжением (от затвора к истоку) регулируется сопротивление между стоком и истоком, что дополнительно определяет состояние ВКЛ и ВЫКЛ устройства.

МОП-транзисторы могут быть P-канальными или N-канальными устройствами. N-канальный МОП-транзистор включается путем подачи положительного напряжения V _GS по отношению к истоку (при условии, что напряжение V _GS должно быть больше порогового напряжения).

P-канальный MOSFET работает аналогично N-канальному MOSFET, но использует обратную полярность напряжения. Оба В _GS и V _DD отрицательны по отношению к источнику для включения P-канального МОП-транзистора.

IGBT

IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором) сочетает в себе несколько преимуществ силового транзистора с биполярным переходом и силового МОП-транзистора. Как и полевой МОП-транзистор, это устройство, управляемое напряжением, имеет более низкое падение напряжения в состоянии ВКЛ (меньше, чем у МОП-транзистора, и ближе к силовому транзистору).

Это трехполюсное полупроводниковое быстродействующее коммутационное устройство. Эти клеммы эмиттер, коллектор и затвор.

Подобно MOSFET, IGBT можно включить, подав положительное напряжение (выше порогового напряжения) между затвором и эмиттером. IGBT можно отключить, уменьшив напряжение на затворе-эмиттере до нуля. В большинстве случаев требуется отрицательное напряжение, чтобы уменьшить потери при выключении и безопасно отключить IGBT.

SCR

Кремниевый управляемый выпрямитель (SCR) является одним из наиболее широко используемых быстродействующих переключающих устройств для приложений управления питанием. Это однонаправленное устройство, подобное диоду, состоящее из трех выводов, а именно анода, катода и затвора.

SCR включается и выключается путем управления входом затвора и условиями смещения клемм анода и катода. SCR состоит из четырех слоев чередующихся слоев P и N, так что границы каждого слоя образуют соединения J1, J2 и J3.

TRIAC

Triac (или TRI ode AC ) переключатель представляет собой двунаправленное коммутационное устройство, которое представляет собой эквивалентную схему двух встречных SCR, соединенных с одной клеммой затвора.

Благодаря своей способности управлять мощностью переменного тока как при положительных, так и при отрицательных пиках формы волны напряжения эти устройства часто используются в регуляторах скорости двигателя, регуляторах освещенности, системах контроля давления, приводах двигателей и другом оборудовании управления переменным током.

DIAC

DIAC (или DI ode AC Switch) представляет собой двунаправленное коммутационное устройство, состоящее из двух выводов, которые не называются анодом и катодом, поскольку это двунаправленное устройство, т. е. DIAC может работать в любом направлении независимо от идентификации терминала. Это указывает на то, что DIAC можно использовать в любом направлении.

Когда на DIAC подается напряжение, он работает либо в режиме прямой блокировки, либо в режиме обратной блокировки, если приложенное напряжение не меньше напряжения отключения. Как только напряжение увеличивается больше, чем напряжение пробоя, происходит лавинный прорыв, и устройство начинает проводить ток.

Запирающий тиристор

A GTO (Запирающий тиристор) представляет собой биполярное полупроводниковое переключающее устройство. Он имеет три вывода: анод, катод и затвор. Как следует из названия, это коммутационное устройство способно выключаться через клемму затвора.

GTO включается при подаче небольшого положительного тока затвора, который запускает режим проводимости. Он может быть выключен отрицательным импульсом на затвор. Символ GTO состоит из двойных стрелок на клемме затвора, что представляет двунаправленный поток тока через клемму затвора.

Заключение

Простой учебник по переключателям, различным типам переключателей, характеристикам переключателей, механическим переключателям, электронным переключателям, символам цепей всех переключателей, а также примерным схемам (или соединениям) для важных переключателей.

Объяснение урока: Как работают переключатели

В этом объяснении мы научимся описывать, как работает переключатель в последовательной цепи, и выявлять проблемы при использовании переключателей.

Если вы когда-либо включали или выключали свет, вы пользовались выключателем.

Переключатель — это компонент, который можно добавить в цепь.

Давайте начнем с повторения того, что мы уже знаем о цепях и их компонентах.

Электрический заряд — это свойство, которым могут обладать частицы. Электричество – это энергия, возникающая в результате движения заряженных частиц.

Электрическая цепь представляет собой путь, по которому может протекать электрический заряд.

Когда в цепь добавляется переключатель, мы можем использовать его для управления компонентами цепи. Мы можем включать и выключать компоненты, замыкая или размыкая цепь с помощью переключателя.

Определение: Выключатель

Выключатель — это компонент электрической цепи, который замыкает или размыкает цепь, включая и выключая компоненты.

Вот схема цепи с выключателем.

Не все переключатели выглядят одинаково, и их можно нарисовать разными способами.

Пример 1. Распознавание переключателя

Определите переключатель в показанной электрической цепи.

Ответ

Мы видим, что эта схема состоит из четырех различных компонентов: 1, 2, 3 и 4.

Компонент 1 — это батарея, обеспечивающая электроэнергией цепь.

Компонент 2 — разомкнутый переключатель.

Компонент 3 представляет собой пару лампочек, которые загорятся, если цепь исправна (замкнута).

Компонент 4 — это провод, который используется для соединения всех компонентов вместе.

Итак, компонент 2 — это переключатель.

Многие электроприборы, которые мы используем в повседневной жизни, имеют встроенные выключатели, в том числе

• тостеры,
• пылесосы,
• телевизоры (пульт дистанционного управления),
• утюги,
• чайники.

Пример 2. Идентификация бытовых приборов, содержащих выключатели

Какие из следующих электроприборов имеют встроенный выключатель? Выбрать все, что подходит.

4. Все вышеперечисленное

Ответ

переключение переключателя с выключенного на включенное и замыкание цепи. Итак, вариант А верный.

Это также верно, когда вы включаете лампу или нажимаете кнопку питания на ячейке Телефон. Значит, варианты Б и С тоже верны.

Итак, правильный ответ — вариант D: все вышеперечисленные электроприборы имеют встроенный в них переключатель.

Выключатель может быть как разомкнутым, так и замкнутым.

Пример 3: Идентификация разомкнутых и замкнутых выключателей

Посмотрите на показанные схемы. В какой из цепей загорится лампочка?

Ответ

Мы видим, что переключатель в цепи А разомкнут.

Когда выключатели разомкнуты, цепь разрывается с разрывом, поэтому электрический заряд не может поток. Это значит, что схема не сработает, и лампочка не загорится.

Мы видим, что переключатель в цепи B замкнут.

Когда переключатели замкнуты, в цепи нет разрыва, поэтому может течь электрический заряд. Это означает, что схема сработает, и лампочка загорится.

Итак, лампочка в цепи B загорится.

Переключатели позволяют нам включать и выключать вещи, но почему это полезно?

Выключение электрических устройств с помощью выключателя, когда мы их не используем, может помочь нам

1. сэкономить энергию и деньги, так как растрата электроэнергии стоит денег, а также вредна для окружение;
2. храните в безопасности, потому что если вы оставили горячий утюг включенным, когда вы им не пользуетесь, это может быть опасность и обжечь кого-либо.

Пример 4. Определение важности переключателей

Почему важно встраивать выключатели в электрические цепи? Выберите все, что подать заявление.

1. Для экономии электроэнергии, когда она нам не нужна
2. Поскольку цепь не может нормально работать без выключателя
3. Для повышения безопасности использования электроприборов
4. Выключатели не обязательно встраивать в электрические цепи.

Ответ

Отключение наших электроприборов с помощью выключателей позволяет нам экономить электроэнергию, поэтому ответ А правильный. Экономия электроэнергии помогает нам сэкономить деньги, а также защитить Окружающая среда.

Ответ B неверен, поскольку цепь может работать без выключателя. Минимум Компоненты, необходимые для создания рабочей цепи, — это батарея или элемент и провод.

Ответ C правильный, потому что отключение приборов с помощью выключателя может обеспечить нашу безопасность. Например, оставив горячий утюг включенным, можно получить ожог. сами себя.

Ответ D неверен, так как важно, чтобы выключатели были встроены в электрические схемы.

Итак, правильные ответы — вариант А и вариант С: переключатели позволяют экономить электричество и сделать электроприборы более безопасными в использовании.

Знаете ли вы, что выключатель можно сделать из подручных средств?

Эта схема имеет переключатель, сделанный из металлической скрепки, металлических штифтов и куска картон.

Чтобы выключатель работал, он должен быть сделан из электрического проводника.

Как мы уже знаем, электрический проводник представляет собой материал, который позволяет электрическому заряду легко проходить через него. Все металлы и некоторые неметаллы проводят электричество.

Если переключатель сделан из электрического проводника, он позволяет передавать электричество через него, когда он замкнут.

Правило: Материал переключателя

Переключатель должен быть изготовлен из электрического проводника, чтобы электрический заряд мог проходить через него, когда он замкнут.

Пример 5: Выбор материалов для изготовления выключателя

Выключатели могут быть изготовлены из различных материалов, включая предметы домашнего обихода. Как вы думаете, какой из этих предметов может стать хорошим самодельным выключателем?

1. Пластиковая ложка
2. Металлическая вилка
3. Деревянный карандаш

Ответ

Переключатель должен пропускать электрический заряд, когда он замкнут. Следовательно, переключатель должен быть изготовлен из материала, который позволяет электрическому заряду течь через него, также известного как электрический проводник.

Металл проводит электричество, а пластик и дерево — нет.

Итак, вариант Б — правильный ответ: только из металлической вилки получится хороший самодельный выключатель.

В этом объяснении мы научились описывать, как работает переключатель в последовательной цепи, и определять проблемы при использовании переключателей.

Вот краткое изложение всего, что мы узнали.

Ключевые моменты

• Выключатель — это компонент электрической цепи, который замыкает или размыкает цепь, включая и выключая компоненты.
• Многие электроприборы, которыми мы пользуемся каждый день, имеют встроенные выключатели.
• Выключатели могут быть разомкнуты или замкнуты:
  • При разомкнутом выключателе в электрической цепи образуется разрыв, который разрывает поток электрического заряда, и лампочка не загорается.
  • Когда выключатель замкнут, в электрической цепи нет разрыва, может течь электрический заряд, и лампочка загорается.
• Выключатели помогают нам экономить деньги и электроэнергию и оставаться в безопасности.
• Выключатели должны быть изготовлены из материала, проводящего электричество.

переключателей | Ultimate Electronics Book

Ultimate Electronics: Практические схемы и анализ

---

≡ Оглавление

«

2. 23

Суперпозиция с зависимыми источниками

»

2,25

Делители напряжения

Переключатели, кнопки, несколько устойчивых состояний и девять способов имитации цепей с переключателями. 20 мин чтения

Переключатели или кнопки — это электронные компоненты, которые разъединяют или соединяют два узла цепи. В физической реализации схемы эти слова могут относиться к механическим переключателям или кнопкам, но также могут применяться к более сложным активным компонентам, выполняющим аналогичные действия, например переключателям на основе транзисторов. Их также можно рассматривать как чисто теоретические конструкции при анализе схемы.

Коммутатор имеет два состояния: два узла могут быть подключены или отключены.

В идеальном переключателе подключенное состояние ведет себя как резистор R=0 (короткое замыкание), а отключенное состояние ведет себя как резистор R=∞ (разомкнутая цепь):

Переключатель SPST имеет два состояния

Circuitlab. com/cab5ndfbbgqmt

Править — Имитация

Выключатель, показанный выше, является «однопозиционным», что означает, что переключаемый терминал может быть либо подключен, либо нет. В целом, это называется переключателем SPST, от Single-Pole Single-Throw. Это полезно в качестве простого выключателя, как и большинство выключателей света, с которыми вы знакомы.

---

Другим вариантом является двойное переключение, при котором вместо отключения коммутатор подключается к какому-то третьему узлу. В одном состоянии узлы P и A соединены вместе, а B разъединен. В другом состоянии узлы P и B соединены вместе, а A отключен. Это называется переключателем SPDT, для однополюсного двойного направления:

Переключатель SPDT имеет два состояния

Circuitlab.com/c6g6eqdu5b36s

Править — Имитация

Переключатель SPDT может быть полезен для подключения одной клеммы к двум взаимоисключающим альтернативам. Например, мы можем переключаться между двумя разными входными каналами усилителя с помощью переключателя SPDT.

Выключатели также могут быть изготовлены с более чем двумя вариантами подключения, например, с поворотным переключателем, который можно установить в одно из 10 различных положений. Их обычно называют «позициями», а не «броском», но концепция та же.

---

Практичные переключатели отличаются от идеальных по ряду важных признаков.

Реальные переключатели имеют некоторое конечное, ненулевое сопротивление в замкнутом состоянии. Это сопротивление вызывает падение напряжения, которое может быть или не быть значительным в зависимости от остальной части цепи. Обычно мы хотим, чтобы сопротивление переключателя во включенном состоянии было намного меньше сопротивления всего, к чему он подключен, чтобы мы могли приблизить его к нулю, но на практике нам может потребоваться учитывать конечное сопротивление переключателя в более высоких -текущие ситуации. Дополнительные сведения см. в разделе Резисторы в последовательном и параллельном и алгебраическом приближениях.

Реальные переключатели имеют ограничения тока , потому что их ненулевое сопротивление вызывает их перегрев во включенном (замкнутом) состоянии. Дополнительные сведения см. в разделе «Практические резисторы: номинальная мощность (мощность)».

Реальные переключатели имеют пределы напряжения для выключенного (разомкнутого) состояния. Высокое напряжение между соседними компонентами внутри переключателя создает сильное электрическое поле, которое, если оно достаточно высокое, может вызвать дугу или искру, где электрическое поле достаточно сильное, чтобы электроны прыгали по воздуху между двумя клеммами. Это определенно нежелательно и может повредить переключатель и все, к чему он подключен, путем окисления и коррозии контактов, что приведет к увеличению сопротивления в будущем и, в конечном итоге, к большему нагреву переключателя и возможному отказу.

Реальные переключатели также могут иметь физическое поведение, такое как «подпрыгивание» или «дребезжание», что представляет собой некоторое быстрое переключение между состояниями «включено» и «выключено» в миллисекундах после замыкания переключателя. Это происходит из-за механической пружинистости переключателя, и точно так же, как автомобиль проезжает лежачего полицейского, контакт может немного подпрыгнуть, прежде чем он установится, чтобы установить устойчивый контакт. Если у вас есть доступ к осциллографу, вы можете довольно легко увидеть это явление. Это приводит к набору методов «устранения дребезга», включая использование конденсаторов и программных решений для фильтрации этих переходных циклов открытия-закрытия. Если бы у нас не было устранения дребезга, то каждый раз, когда вы нажимали клавишу на клавиатуре вашего компьютера, он мог бы набирать этот символ не один раз, а десятки раз!

Реальные коммутаторы имеют тенденцию к деградации с течением времени . Каждый раз, когда нажимается переключатель или кнопка, происходят движения, которые в конечном итоге могут привести к деформации материалов либо полностью, либо настолько, чтобы на контакты переключателя не оказывалось такого сильного давления. Кроме того, контакты переключателя со временем подвергаются коррозии в зависимости от их материалов и среды, в которой они находятся, что может помешать их хорошему соединению.

Настоящие многопозиционные переключатели, такие как показанные выше переключатели SPDT не переключает состояния мгновенно . Некоторые из них работают по принципу «сделать до перерыва», поскольку они будут на мгновение подключены к обоим терминалам во время транспортировки. Другие — «разрыв перед замыканием», когда переключаемый терминал на мгновение вообще ни к чему не подключается. Любой из них может быть плохим в зависимости от вашего варианта использования. Если вы работаете с реальным переключателем или кнопкой и не знаете, что это такое, это может быть и то, и другое: по возможности спроектируйте свою схему так, чтобы она не ломалась ни в том, ни в другом случае.

---

Говоря об электричестве, между кнопкой и переключателем нет никакой разницы. Механически, однако, есть: переключатель механически переключается, чтобы оставаться открытым или оставаться закрытым, после чего он остается в этом положении. Напротив, кнопка имеет пружину, так что после снятия приложенного механического усилия кнопка автоматически возвращается в свое «нормальное» состояние.

Кнопки и переключатели

Circuitlab.com/cn37b8hfb8jea

Править — Simulate

Кнопки подразделяются на «нормально открытые» и «нормально закрытые». Нормально разомкнутая (NO) кнопка остается разомкнутой до тех пор, пока она не будет нажата. Нормально замкнутая (NC) кнопка закрыта до тех пор, пока не будет нажата.

Оба типа кнопок полезны. Рулевое колесо автомобиля может иметь нормально разомкнутую кнопку для включения звукового сигнала, пропускающего ток к звуковому сигналу только при нажатии. Электромагнитная система дверного замка может использовать нормально закрытая кнопка , так что нажатие на кнопку отключает ток в замке, чтобы дверь можно было открыть.

На самом деле их можно с пользой комбинировать: механизм дверной защелки каждой микроволновой печи включает в себя две кнопки NO и одну кнопку NC. Вместе они действуют как защитная блокировка, гарантирующая, что высокомощный магнетрон микроволновой печи не может быть включен, если дверца действительно не закрыта. Нормально открытые кнопки должны и указывать, что они нажаты верхней и нижней защелками двери. Нормально замкнутая кнопка является дополнительной резервной защитой, специально предназначенной для перегорания предохранителя, а не для работы магнетрона (если только дверь не закрыта и кнопка NC не становится открытой).

Защитная блокировка защелки дверцы магнетрона микроволновой печи (упрощенная)

Circuitlab.com/cunwvccq46v23

Править — Имитация

Упражнение Щелкните, чтобы разомкнуть приведенную выше схему и проверить конфигурацию кнопок. Все три кнопки должны быть нажаты различными частями дверной защелки, чтобы микроволновая печь начала готовить.

---

Часто полезно иметь один физический переключатель или кнопку, которые физически активируют несколько электрических переключателей. Вместо «однополюсных» их называют 9. 0770 многополюсные переключатели , такие как DPST (двухполюсный однонаправленный) и DPDT (двухполюсный двухпозиционный).

Двухполюсные переключатели DPST и DPDT

Circuitlab.com/cy28n32e78qrw

Править — Имитация

Они представляют собой электрически независимые переключатели для каждого из полюсов; между ними нет электрической связи, но есть механическая. Это означает, что они не могут переключаться в одно и то же время, и у них могут быть разные электрические свойства, такие как коррозия, на одном, но не на другом.

Многополюсные переключатели полезны во многих ситуациях, например при переключении левого и правого каналов аудиосигнала. Другим примером может быть переключатель источника питания для схемы, которая требует двух разных входных напряжений питания (например, ± 12 В). ):

DPST как выключатель питания с двумя входными напряжениями

Circuitlab. com/c86ts36h6nqqj

Править — Simulate

В этом примере, однако, мы хотели бы тщательно продумать все возможные крайние случаи, которые могут произойти: что, если один из двух внутренних однополюсных переключателей подвергнется коррозии, а другой — нет? Что, если один просто вступит в контакт на миллисекунду раньше другого? Это могут быть важные вопросы, которые следует учитывать в зависимости от рассматриваемой схемы.

---

Каждый раз, когда у нас есть переключатель в цепи, у нас фактически есть несколько различных цепей, которые нужно решать независимо друг от друга.

Для схемы с одним двухпозиционным переключателем (включая любой SPST, SPDT, DPST или DPDT) теперь есть два возможных состояния схемы, каждое из которых имеет собственное решение.

В целом для цепи с N разные двухпозиционные переключатели, схемное решение разбивается на 2N разные конфигурации, каждая со своим решением. (Если какие-либо переключатели имеют более двух возможных положений, то мы умножаем на это вместо числа 2. )

Это может показаться чрезвычайно сложной задачей, и на самом деле это так! Например, если мы представим себе отдельный дом или квартиру как единую цепь и рассмотрим все выключатели света и все выключатели питания на всех подключенных устройствах, то быстро появится огромное количество возможных конфигураций. Если всего 10 переключателей, то уже 210=1024. конфигурации с возможными различными решениями. Но это реальность: включение выключателя питания фена в ванной может сделать свет на кухне тусклым. На практике, однако, мы часто хотим проектировать схемы так, чтобы многие переменные были одинаковыми.0809 примерно независимо от других, которые мы обсудим подробнее в разделах Делители напряжения и Делители тока. Однако, как правило, взаимодействия случаются, и нам приходится решать их заново, потому что все токи и напряжения могут измениться в любое время при щелчке переключателя.

---

Вот простая резистивная цепь с одним переключателем SPST внутри, помеченная SW1:

Резистивная цепь с переключателем SPST

Circuitlab. com/cz52ng93с8з28

Править — Simulate

Упражнение Щелкните цепь, запустите решатель постоянного тока и посмотрите на токи в цепи. Когда SW1 разомкнут, ток через i3, i4, i5 фактически отсутствует. .

Обратите внимание, что из-за того, что симуляторы цепей имитируют открытые переключатели как очень высокие, но не бесконечные сопротивления, ток может быть не нулевым, а чрезвычайно малым, возможно, несколько фемтоампер, которые «просачиваются» через переключатель. (См. Порядки величин, логарифмические шкалы и децибелы.)

Теперь дважды щелкните переключатель SW1 и установите его в замкнутое положение. Повторно запустите решатель DC. Какие течения сейчас? В этом случае большая часть тока протекает по ветвям i3,i4,i5. .

Мы можем решить систему вручную, рассмотрев два случая по отдельности: SW1 открыт и SW1 закрыт.

При разомкнутом выключателе мы можем полностью убрать его, потому что разомкнутый выключатель — это разомкнутая цепь (R=∞ ):

Резистивная цепь с переключателем SPST (SW1 разомкнут)

Circuitlab. com/cgu6v336yd25f

Править — Имитация

Из этой схемы видно, что резисторы R3, R4 и R5 питать нечем, поэтому токи всех их ветвей равны нулю: , поэтому мы можем сложить их сопротивления, чтобы найти эффективное сопротивление:

Req=R1+R2=2500 Ом

Резистивная цепь с переключателем SPST (SW1 разомкнут, упрощен)

Circuitlab.com/c49q36rpu92jn

Править — Моделирование

Теперь мы можем использовать закон Ома, чтобы найти полный ток: , поэтому:

i1=i2=3,6 мА

Мы полностью решили все токи при разомкнутом переключателе, и теперь было бы легко найти и напряжения узлов.

При замкнутом выключателе мы можем заменить его проводом, потому что замкнутый выключатель вызывает короткое замыкание (R=0 ):

Резистивная цепь с переключателем SPST (SW1 замкнут)

Circuitlab. com/c93yt4qtq978v

Править — Имитация

На этой схеме у нас есть просто набор из пяти резисторов, соединенных последовательно и параллельно. Мы можем осторожно применять правила комбинации, чтобы получить эффективное сопротивление.

Во-первых, мы можем соединить R4 и R5 параллельно. Поскольку они имеют одинаковое сопротивление, параллельная комбинация составляет лишь половину их индивидуального сопротивления:

Треб1=R4//R5=R4R5R4+R5=80022⋅800=400 Ом

Резистивная цепь с переключателем SPST (SW1 замкнут, шаг 1)

Circuitlab.com/c8cgx6anhba74

Править — Имитация

Далее мы видим, что R3 находится последовательно с Req1, поэтому мы можем сложить их сопротивления, чтобы получить Req2:

Req2=R3+Req1=100+400=500 Ом

Резистивная цепь с переключателем SPST (SW1 замкнут, шаг 2)

Circuitlab. com/cftfk5rgrwyzj

Править — Simulate

Затем мы объединяем параллельный R2 с Req2, чтобы получить Req3:

Req3=R2//Req2=2000⋅5002000+500=400 Ом существует фиксированное соотношение между значениями 2000 и 500: коэффициент 4. Вы можете эффективно думать о 500 Ом резистор как 4 параллельных 2000 Ом резисторы, потому что N параллельные резисторы одинакового размера будут иметь сопротивление R//=RxN . Тогда вы можете думать о дополнительном резисторе R2 как о пятом резисторе, параллельном остальным четырем! Это означает, что параллельная комбинация аналогична 4+1=5. из них 2000 Ом резисторы, включенные параллельно, для общего эффективного сопротивления 20005 = 400 Ом .

Резистивная цепь с переключателем SPST (SW1 замкнут, шаг 3)

Circuitlab.com/c2nef87884v3j

Править — Моделирование

Наконец, мы можем объединить ряды R1 и Req3, чтобы получить Req4:

Req4=R1+Req3=500+400=900 Ом

Резистивная цепь с переключателем SPST (SW1 замкнут, шаг 4)

Circuitlab. com/cvmrk4ecm69vp

Править — Имитация

Отсюда снова легко использовать закон Ома, чтобы найти полный ток:

i1=VR=9900=0,01=10 мА

В этом случае замкнутого переключателя токи других ветвей i2,i3,i4,i5 в исходной схеме имеют свои значения. Но теперь, когда у нас есть общий ток, мы можем «размотать» наши упрощения резисторов и посмотреть, как ток делится по каждой ветви.

Если мы прокрутим назад последовательно-параллельные упрощения резисторов, первое разделение тока, которое мы должны учитывать, будет между i2 и i3 . Мы знаем, что общий ток делится:

10 мА=i1=i2+i3

Также известно соотношение полных сопротивлений каждого пути: Req2=14R2 . При таком соотношении сопротивлений четыре к одному путь через Req2 будет нести в 4 раза больший ток при том же напряжении, что и R2. Это означает, что Req2 будет нести 45 тока, а R2 будет нести 15 . Выражается в виде токов:

i2=15i1=2 мА (через R2) i3=45i1=8 мА (через Req2)

Прокручивая дальше, следующее разделение происходит, когда i3 делится на i4 и i5 . Бывает, что R4 и R5 имеют одинаковое сопротивление, поэтому ток делится между ними поровну:

i4=12i3=4 мА (через R4) i5=12i3=4 мА (через R5)

Теперь мы решили для всех пяти ветвей токи и можем легко вычислить напряжения узлов. В этом примере показано, как использовать правила последовательного и параллельного комбинирования резисторов для быстрого решения резистивных цепей.

Чтобы быстро проверить нашу математику, мы можем щелкнуть схему ниже, чтобы открыть исходную схему в CircuitLab, дважды щелкнуть переключатель и установить его в замкнутое положение, а затем запустить решатель постоянного тока, чтобы проверить текущие значения:

Резистивная цепь с переключателем SPST

Circuitlab.com/cz52ng93s8z28

Править — Имитация

Упражнение Нажмите, чтобы смоделировать цепь после замыкания переключателя SW1.

---

До сих пор мы говорили только об установившемся режиме работы схемы с переключателями. Это применимо, если в цепи есть только резистивные элементы. В модели электрической цепи с сосредоточенными элементами резисторы не имеют памяти и мгновенно находят новое состояние равновесия после щелчка переключателя.

Однако, если в нашей схеме есть другие компоненты, обладающие какой-либо памятью или поведением, изменяющимся во времени, включая конденсаторы или катушки индуктивности, то при изменении состояния переключателя возникает более сложная ситуация.

В этих случаях мы должны учитывать две вещи:

1. Расчет новых токов и напряжений в установившемся режиме в новой конфигурации коммутатора.
2. Расчет переходного режима , который включает промежуточные, временные напряжения и токи, которые применяются до тех пор, пока не будет достигнуто новое установившееся состояние равновесия.

Рассмотрим эту схему с переключателем, который замыкается в момент времени t=10 мс. :

Всплеск пускового тока при переключении емкостной нагрузки

Circuitlab. com/c9xrh77yk942d

Править — Моделирование

Упражнение Щелкните цепь и запустите моделирование во временной области. Это пример схемы, которая переключается между двумя разными устойчивыми состояниями, но имеет интересное и важное поведение при переходе между ними. Из-за конденсатора C1 сразу после замыкания ключа временно протекает огромный ток (с пиковым значением около 120 А), пока ситуация не стабилизируется до нового установившегося значения тока чуть менее 2 А.

Программное обеспечение для моделирования позволяет легко исследовать такие ситуации, но мы также можем получить интуицию аналитически. В момент сразу после замыкания переключателя конденсатор C1 «выглядит» как короткое замыкание, вызывая мгновенный пиковый ток около I=V1R1=120,1=120 А. протекать через предохранитель и R1. В долгосрочном устойчивом состоянии конденсатор вообще не пропускает ток и поэтому выглядит разомкнутым, в результате чего общий ток I = 126 + 0,1 ≈ 1,97 А. через лампу. Подробнее о конденсаторах мы поговорим в следующей главе.

В мире только установившихся режимов, с идеальными источниками, резисторами и переключателями, если бы у нас было N двухпозиционных переключателей, нам, возможно, пришлось бы вычислять 2N стационарные состояния цепи. Однако, как только мы допускаем переходное поведение, схема может соответствовать или не соответствовать любому из этих устойчивых состояний.

Например, рассмотрим эту простую схему переключения с переключателем SW1, который переключается в открытое и закрытое положение четыре раза в секунду:

Переходное переключение никогда не устанавливается

Circuitlab.com/cjfjshcy9vx3u

Править — Simulate

Щелкните цепь и запустите моделирование во временной области. Как бы то ни было, у схемы никогда не бывает достаточно времени, чтобы прийти в одно из своих устойчивых состояний. Наоборот, он всегда движется то к одному, то к другому.

Что произойдет, если мы изменим частоту переключения переключателя? Дважды щелкните генератор функции напряжения V2 и измените частоту на 1 Гц вместо 4 Гц и повторно запустите симуляцию во временной области. Теперь выходное напряжение почти достигает устойчивого состояния около Vout = 6 В. когда переключатель замкнут (т.е. когда Vcontrol=5 ).

Что произойдет, если мы изменим емкость конденсатора C1? Дважды щелкните C1 и измените его на «1 м» вместо «22 м» и повторно запустите симуляцию во временной области. Теперь система очень быстро достигает своего нового устойчивого состояния после каждого переключения переключателя.

Аналитически этот пример имеет два легко решаемых устойчивых состояния. (Обратите внимание, что в устойчивом состоянии мы можем рассматривать конденсаторы как разомкнутую цепь, как если бы они были полностью удалены из цепи. Мы рассмотрим это более подробно в следующей главе.) Когда переключатель разомкнут, через R1 ток не течет. или R2, поэтому Vвых=0 . Когда ключ замкнут, R1 и R2 образуют простой делитель напряжения с двумя равными сопротивлениями, поэтому Vout=12V1=6 В. .

Переходное поведение требует более подробного описания. Позже мы поговорим о постоянных времени для RC-цепей. В этом случае при зарядке постоянная времени составляет:

τ1=(R1//R2)C1=(3 Ω)(0,022 F)=0,066 с

При разрядке R1 отключен, а постоянная времени немного дольше:

τ2=R2C1=(6 Ω)(0,022 F)=0,132 с

Наш переключатель переключается в открытое и закрытое состояния с частотой 4 Гц, то есть он проходит полный цикл каждые 0,250 секунды. Он находится в каждом состоянии в течение половины этого времени, или 0,125 секунды. Поскольку постоянные времени RC примерно аналогичны по длительности периоду переключения, у схемы есть время, чтобы добиться некоторого прогресса в достижении целевого устойчивого состояния, но не до конца.

Напротив, если мы сделаем постоянные времени RC намного короче, чем период переключения τRC≪τswitching , например, заменив конденсатор 22 мФ на 1 мФ, как описано выше, тогда схема успеет достичь своего окончательного значения.

Что произойдет, если вместо этого мы сделаем период переключения значительно короче, чем постоянная времени RC, τRC≫τswitching ? Что происходит с «пилообразной» волнистой формой Vout ? Смоделируйте и узнайте.

Мы еще поговорим о постоянных времени и RC-цепях в последующих главах.

---

В среде моделирования схемы нам нужно тщательно продумать, что именно мы хотим, чтобы переключатель делал в контексте нашего моделирования.

Некоторые «игрушечные» симуляторы позволяют интерактивно нажимать кнопки и переключатели во время моделирования, но за пределами самых ранних этапов обучения эти интерактивные моделирования неприменимы в реальном мире. Моделирование должно быть разработано для контролируемой повторяемости, когда мы можем понять последствия внесения изменений в нашу схему, что требует повторяемого способа управления переключателями.

Простейшим переключателем является управляемый по времени переключатель , который моделируется как переключатель SPDT, который переключается из одного состояния в другое в заранее заданное время. Время срабатывания можно установить двойным щелчком переключателя.

Мы уже видели пример переключателя с временным управлением в моделировании схемы ранее в этом разделе:

Всплеск пускового тока при переключении емкостной нагрузки

Circuitlab.com/c9xrh77yk942d

Править — Имитация

Упражнение Щелкните цепь, чтобы разомкнуть ее, а затем дважды щелкните переключатель SW1. Здесь вы можете видеть, что он настроен на изменение во время «10 минут», что соответствует t = 10 мс. . Попробуйте изменить время переключения, а затем повторно запустите симуляцию схемы.

Переключатели с управлением по времени проще всего понять при моделировании во временной области. Многие задачи в классе, связанные с RC- или RL-цепями, включают в себя вопрос о том, что происходит, когда переключатель замыкается или размыкается в определенное время, и управляемый по времени переключатель обеспечивает простой способ прямого моделирования этого.

Обратите внимание, что вы должны быть осторожны при определении переключателя для изменения состояния точно в t = 0 . В большинстве случаев симулятор автоматически «поступит правильно» и начнет с состояния, предшествующего отражению, для самой первой точки данных, а затем немедленно переключит тумблер после t=0. . Однако, если вы не уверены, измените время запуска на небольшую положительную величину, чтобы сначала смоделировать исходное состояние схемы.

Обычно, когда любое программное обеспечение для моделирования цепей запускает моделирование во временной области, оно сначала находит начальное стационарное решение для системы до t=0 .

В схеме, подобной этой:

Неявное переключение с начальным пропуском для моделирования во временной области

Circuitlab.com/c82u7g5g88n67

Править — Имитация

Упражнение Нажмите, чтобы смоделировать описанную выше схему.

Это начальное установившееся решение будет рассматривать конденсатор как уже заряженный до его долговременного значения постоянного тока, ВА=1 В. . Когда мы запустим симуляцию во временной области, мы получим скучную плоскую линию, потому что ничего не меняется!

Вместо этого мы установили «Skip Initial = Yes» в настройках симуляции во временной области. Это говорит симулятору полностью пропустить процесс определения начального состояния схемы до t = 0. , поэтому вместо этого конденсатор по умолчанию полностью разряжен.

Нажмите на схему и запустите симуляцию с параметром «Пропустить начальное значение = Да», чтобы убедиться, что конденсатор теперь сначала не заряжен, а затем заряжается до своего конечного значения. Теперь измените его на «Skip Initial = No» (по умолчанию для CircuitLab) и посмотрите, что произойдет.

Хотя этот параметр «работает» для простых RC-цепей и т.п., он имеет тенденцию создавать проблемы с более сложными схемами, например, содержащими транзисторы или операционные усилители, поскольку их внутреннее состояние (например, внутренние конденсаторы) не будет заряжены до правильных начальных значений. Вместо этого мы настоятельно рекомендуем просто использовать переключатель временной области, установленный для t = 0. чтобы полностью указать запуск переключения вашей схемы, а не полагаться на эту настройку симулятора.

Переключатель, управляемый напряжением, является одним из самых мощных элементов моделирования. (На практике транзисторы и реле могут действовать как переключатели, управляемые напряжением, но здесь мы говорим только о теории и моделировании.) Он переключается между открытым и закрытым в зависимости от разницы напряжений на его управляющих клеммах.

Ниже приведены несколько различных примеров использования переключателя, управляемого напряжением. Щелкните каждый, запустите симуляцию, а затем попытайтесь изменить и понять, как она работает.

1) В примере, который мы уже рассмотрели ранее в этом разделе, мы можем использовать набор генераторов функции напряжения для получения выходного сигнала прямоугольной формы для получения управляющего сигнала для переключателя, управляемого напряжением. Обратите внимание, что мы установили амплитуду и смещение функционального генератора V2 в соответствии с точкой переходного напряжения переключателя SW2:

Переходное переключение никогда не устанавливается

Circuitlab.com/cjfjshcy9vx3u

Править — Имитация

Упражнение Нажмите, чтобы смоделировать описанную выше схему.

2) Наша функция управления может быть простой функцией времени, например, VCONTROL=5(T>3) . Эта функция оценивается как 0 для времени до t=3. , и оценивается как 5 для раз после:

Переключатель, управляемый напряжением, с управлением поведением на основе времени

Circuitlab.com/c53eszs5kr797

Править — Имитация

Упражнение Нажмите, чтобы смоделировать описанную выше схему.

3) Наше управление может быть кусочно-ступенчатой ​​функцией, такой как VCONTROL=PWS(0,0,0. 9,5,1,0) . Функция PWS принимает список (ti,xi) пар, поэтому при t=0 функция останется на V=0 , пока t=0,9 в это время V=5 , а затем при t=1 управляющее напряжение вернется к нулю. Таким образом, мы можем создавать сколь угодно сложные сигналы:

Переключатель, управляемый напряжением, с управлением PWS

Circuitlab.com/c7b3unp2923nv

Править — Имитация

Упражнение Нажмите, чтобы смоделировать описанную выше схему.

4) Вместо того, чтобы указывать наши пары время-значение в функции PWS, мы также можем указать их в виде файла CSV. Дважды щелкните исходный файл CSV V2, чтобы увидеть внутри:

.

Переключатель, управляемый напряжением, с управлением PWS (CSV)

Circuitlab.com/ccuw72s29qev8

Править — Имитация

Упражнение Нажмите, чтобы смоделировать описанную выше схему.

5) Вместо PWS мы можем использовать PWSREPEAT, который повторяет один и тот же шаблон снова и снова:

Переключатель, управляемый напряжением, с управлением PWSREPEAT

Circuitlab.com/c5f6xbxmhwtns

Править — Имитация

Упражнение Нажмите, чтобы смоделировать описанную выше схему.

6) Мы также можем использовать источник цифровых часов для управления переключателем, управляемым напряжением:

Переключатель, управляемый напряжением, с цифровым управлением часами

Circuitlab.com/cq4jqf6395k2x

Править — Имитация

Упражнение Нажмите, чтобы смоделировать описанную выше схему.

7) Наконец, мы можем использовать напряжение внутри самой цепи в качестве триггера. Этот пример немного сложнее, но в нем используется тот факт, что модель переключателя, управляемого напряжением, имеет гистерезис. Гистерезис означает, что после перехода переключателя из одного состояния в другое остается некоторая память, поэтому требуется большее колебание, чтобы заставить его переключиться обратно в первое состояние. Это настраивается в параметре V_H переключателя SW2. Дважды щелкните SW2, попробуйте изменить напряжение гистерезиса V_H и перезапустите симуляцию:

Переключатель, управляемый напряжением, с обратной связью по напряжению

Circuitlab.com/cvs7ju29gzj43

Править — Имитация

Упражнение Нажмите, чтобы смоделировать описанную выше схему.

---

В следующем разделе, Делители напряжения, мы рассмотрим обычное последовательное расположение резисторов, которое чрезвычайно часто встречается при проектировании и анализе схем.

≡ Оглавление

«

2.23

Суперпозиция с зависимыми источниками

»

2,25

Делители напряжения

---

Роббинс, Майкл Ф. Абсолютная электроника: проектирование и анализ практических схем. CircuitLab, Inc., 2021, Ultimateelectronicsbook.com. Доступ . (Авторское право © 2021 CircuitLab, Inc.)

Что такое коммутация каналов (сеть с коммутацией каналов)?

По

• Бен Луткевич, Технический писатель

Что такое коммутация каналов?

Коммутация каналов — это тип сетевой конфигурации, при котором физический путь выделяется и выделяется для одного соединения между двумя конечными точками в сети на время выделенного соединения. Обычная голосовая телефонная служба использует коммутацию каналов. Этот зарезервированный канал используется на время вызова. Пока длится вызов, цепь нельзя использовать ни для чего другого.

При коммутации каналов ширина полосы пропускания и скорость передачи данных фиксированы. Коммутация каналов ориентирована на соединение, то есть для ее работы требуется физическое соединение между хостами.

Для чего используется коммутация каналов?

Примеры использования коммутации каналов включают следующее:

• Непрерывные соединения. Коммутация каналов используется для соединений, которые должны быть непрерывными в течение длительных периодов времени, например, для связи на большие расстояния. Традиционные телефонные системы, т. е. стационарные телефоны, являются примером технологии, использующей коммутацию каналов.
• Коммутируемое сетевое соединение. Когда компьютеры подключаются к Интернету через коммутируемое соединение, используется общедоступная коммутируемая сеть. При коммутируемом соединении пакеты данных Интернет-протокола (IP) передаются по телефонной сети с коммутацией каналов.
• Переключение оптических цепей. Сети центров обработки данных также используют коммутацию каналов. Коммутация оптических каналов используется для масштабирования традиционных центров обработки данных и удовлетворения растущих требований к пропускной способности.

Какие фазы переключения цепей?

Это три основных этапа коммутации цепей:

1. Установление соединения. На этом этапе, также называемом настройка вызова , устанавливается выделенный канал между двумя взаимодействующими конечными точками. Стороны отправляют сообщение туда и обратно, подтверждая установленное соединение. Между двумя сторонами обычно есть промежуточные звенья или переключатели.
2. Передача данных. Данные — обычно голосовые — передаются от источника к получателю. Соединение остается неповрежденным на протяжении всего взаимодействия.
3. Отказ от соединения. Это также называется этапом демонтажа . В конце взаимодействия одна из двух конечных точек отправляет сообщение, инициирующее отключение. Путь связи, включая промежуточные звенья, прерывается.

Посмотрите, как коммутация каналов создает выделенный канал, по которому могут обмениваться данными два устройства.

Чем отличаются сети с коммутацией пакетов и коммутацией каналов?

Основное различие между сетями с коммутацией пакетов и сетями с коммутацией каналов заключается в том, что сети с коммутацией каналов ориентированы на установление соединения, а сети с коммутацией пакетов не имеют соединения. Voice over IP — это протокол телефонии, использующий коммутацию пакетов.

При коммутации пакетов информация разбивается на пакеты данных, которые передаются по сети независимо друг от друга. Нет фиксированного, выделенного канала, как при коммутации каналов. Вместо этого пакеты отправляются по сети, которую используют другие хосты. Передача также не является непрерывной.

Некоторые сети с коммутацией пакетов, такие как X.25, имеют коммутируемые виртуальные каналы. Коммутация виртуальных каналов устанавливает выделенное соединение с использованием технологии коммутации пакетов. Виртуальное соединение с коммутацией каналов — это выделенное логическое соединение, которое позволяет нескольким соединениям виртуальных каналов использовать один физический путь.

Коммутация пакетов не резервирует заранее всю полосу пропускания для соединения. Из-за этого он более энергоэффективен. Одним из недостатков коммутации пакетов является то, что качество передачи может быть низким, поскольку могут быть потеряны или отброшены пакеты.

См. различия между коммутацией пакетов и коммутацией каналов.

Каковы преимущества сетей с коммутацией каналов?

К преимуществам сетей с коммутацией каналов относятся следующие:

• Выделенный канал. Сети с коммутацией каналов резервируют выделенный канал канала связи, к которому могут получить доступ только две конечные точки.
• Надежный. Выделенный канал между двумя хостами на время соединения снижает вероятность потери данных или других проблем с надежностью.
• Безопасность. Сети с коммутацией каналов более безопасны, чем сети с коммутацией пакетов, поскольку в выделенном канале есть только две взаимодействующие стороны.
• Качество. После того, как соединение установлено, этот тип сети обычно имеет постоянное качество соединения без задержек в потоке данных.

Каковы недостатки коммутации каналов?

К недостаткам использования сети с коммутацией каналов относятся следующие:

• Ограниченное использование. Сети с коммутацией каналов могут использоваться только для голосовой связи и недоступны для других типов соединений.
• Неэффективно. Когда канал постоянно резервируется, даже если он не используется, пропускная способность сети расходуется впустую.
• Негибкий. Выделенный канал может использоваться только для сетевого трафика с коммутацией каналов и ни для чего другого. И, если выделенных каналов недостаточно, вызовы могут завершиться неудачно.
• Более высокая стоимость. Использование выделенного канала стоит дороже.
• Задержка. Требуется дополнительное время для установления соединения перед отправкой данных.

Еда на вынос

Коммутация каналов является основой традиционных телекоммуникационных систем и стационарных линий связи. Коммутация пакетов — основа современного интернета. У каждого есть преимущества и недостатки. А иногда они перекрываются — например, когда сеть с коммутацией пакетов эмулирует технологию коммутации каналов и устанавливает метод передачи данных, ориентированный на соединение.

Сегодня Интернет и большинство телефонных услуг полагаются на коммутацию пакетов. Но большинство устаревших сетей были разработаны для трафика с коммутацией каналов. Новая архитектура оптической маршрутизации может помочь закрыть этот пробел.

Последнее обновление: сентябрь 2021 г.

Продолжить чтение О коммутации цепей

• PSTN или VoIP: что лучше для вашего бизнеса?

• Оценка прямой маршрутизации для телефонии Microsoft Teams

• Платформы VoIP предлагают широкий спектр преимуществ для предприятия

• 10 наиболее важных функций объединенных коммуникаций в бизнесе

• Коммутация каналов и коммутация пакетов

Копайте глубже в сетевой инфраструктуре

• сетевой пакет

  Автор: Кинза Ясар

• цепь

  Автор: Гэвин Райт

• NBMA (нешироковещательный множественный доступ)

  Автор: Гэвин Райт

• ретрансляция кадров

  Автор: Бен Луткевич

ПоискЕдиные Коммуникации

• Передовые методы асинхронной работы требуют надежных политик

  Гибридная работа становится нормой, но она затрудняет совместную работу распределенных команд для выполнения проектов. Новое поколение …

• Как использовать корпоративное социальное программное обеспечение для гибридной работы

  Корпоративное социальное программное обеспечение может помочь организациям создавать сообщества для поддержки участия сотрудников в гибридном рабочем месте. Но…

• Microsoft Loop пересекает информационные хранилища в 365

  Microsoft планирует выпустить Loop в этом году как долгожданный инструмент для обмена информацией между 365 приложениями. Программное обеспечение снижает …

SearchMobileComputing

• Вопросы и ответы Jamf: как упрощенная регистрация BYOD помогает ИТ-специалистам и пользователям

  Руководители Jamf на JNUC 2022 делятся своим видением будущего с упрощенной регистрацией BYOD и ролью iPhone в …

• Jamf приобретет ZecOps для повышения безопасности iOS

  Jamf заплатит нераскрытую сумму за ZecOps, который регистрирует активность на устройствах iOS для выявления потенциальных атак. Компании ожидают …

• Apple преследует растущий премиальный рынок с iPhone 14

  Apple переключила свое внимание на смартфоны премиум-класса в новейшей линейке iPhone 14 с такими функциями, как режим блокировки, который IT …

SearchDataCenter

• Как использовать отчеты файлового сервера в FSRM

  Отчеты файлового сервера в диспетчере ресурсов файлового сервера могут помочь администраторам выявлять проблемы, а затем устранять неполадки серверов Windows…

• Intel расширяет Developer Cloud, обновляет GPU, CPU

  Администраторы, которые управляют многими пользователями, могут сделать еще один шаг к оптимизации назначения лицензий, воспользовавшись преимуществами нового…

• Платформа ServiceNow Now «Токио» обеспечивает искусственный интеллект и автоматизацию

  ServiceNow удвоила свое стремление упростить проекты цифровой трансформации, выпустив новую версию своей.