Interruttori sono letteralmente ovunque! Essi sono in molti dei dispositivi che usiamo su base giornaliera e una parte più fondamentale di quasi ogni progetto di elettronica! Così in questo tutorial di elettronica di base stiamo andando a coprire i diversi tipi di interruttori e quali sono le applicazioni che sono utilizzati per.
Al suo più elementare, un interruttore accende o spegne qualcosa. C’è un interruttore della luce per esempio in quasi ogni stanza della vostra casa. C’è un interruttore per accendere o spegnere la TV. C’è persino un interruttore per accendere e spegnere la tua auto o la tua moto! Ma gli interruttori sono ancora più fondamentali che accendere o spegnere il tuo dispositivo. Quello che fanno in realtà è chiudere (permettendo alla corrente di fluire) o aprire un circuito (fermando il flusso di corrente). Questo ha molte applicazioni al di là della funzione base on/off!
I pulsanti del tuo telecomando che cambiano il volume, il canale e gli ingressi non accendono o spengono il telecomando o la TV, ma iniziano o fermano il flusso di corrente, che dice al telecomando di fare qualcosa segnalando a un circuito integrato di trasmettere un codice IR. Infatti, abbiamo un tutorial sulla costruzione di circuiti a infrarossi e un telecomando TV B-Gone!
Diversi tipi di interruttori
Diversi tipi di interruttori hanno diverse categorie. Ci sono due categorie principali di interruttori che incontrerete. Sono interruttori meccanici e interruttori elettrici. Gli interruttori meccanici richiedono un’operazione fisica da parte di un uomo, un animale o anche un dispositivo meccanico. Gli interruttori elettrici sono interruttori che sono controllati come parte di un circuito, come un relè o un transistor. Gli interruttori elettrici possono essere o meno allo stato solido (cioè basati su semiconduttori).
Tipi di interruttori meccanici
Copriremo i tipi base di interruttori meccanici. Mentre ci sono centinaia di tipi di interruttori meccanici in funzione e in produzione in tutto il mondo, per brevità ci concentreremo sui tipi principali che è probabile incontrare.
Poli e tiri
Gli interruttori meccanici sono solitamente descritti da una combinazione di due delle loro caratteristiche principali: poli e tiri.
- Poli: Un polo si riferisce al numero di circuiti che un interruttore può gestire. Un interruttore unipolare può controllare un solo circuito, mentre un interruttore bipolare può controllare due circuiti. Il limite al numero di poli è fondamentalmente illimitato in base ai metodi di costruzione dell’interruttore. Se lo si riduce alle sue basi, un interruttore bipolare non è altro che due interruttori unipolari separati che sono legati meccanicamente insieme.
- Gittate: Un tiro si riferisce al numero di connessioni di uscita a cui un interruttore può collegare il suo ingresso. Un semplice interruttore a un solo tiro è semplicemente un interruttore on/off. Quando l’interruttore è spento la corrente non può fluire. Un interruttore a doppia freccia collega l’ingresso a uno dei due terminali di uscita. Questo potrebbe essere usato per commutare tra una luce rossa e una verde, per esempio. Uno o l’altro riceve la corrente, ma non entrambi allo stesso tempo.
A causa di questo, vedrete comunemente gli interruttori chiamati dal numero di poli e tiri. Ecco alcuni esempi comuni:
- SP-ST: Single-pole, single-throw
- DP-ST: Double-pole, single-throw
- DP-DT: Double-pole, double-throw
Questa illustrazione mostra la differenza tra single-throw e double-throw (entrambi monopolari):
Questa illustrazione mostra la differenza tra un solo polo e un doppio polo (entrambi unipolare):
Esempi comuni di poli e lanci
Diamo uno sguardo ad alcuni esempi molto comuni di queste combinazioni di poli e lanci come si applicano a diversi tipi di interruttori. I più comuni sono singoli e doppi. Tuttavia, ci sono interruttori con molti più poli e/o molti più lanci.
Un single-pole single-throw (SPST) è il tipo più comune di interruttore che si incontra. Controlla semplicemente il flusso di corrente di un singolo ingresso. Acceso o spento. Niente di più.
Un tipo di interruttore a doppio polo e singolo effetto (DPST) è molto simile a un interruttore SPST, ma controlla due ingressi separatamente. Questo è molto utile quando si hanno due dispositivi separati che devono essere controllati da un singolo interruttore. In un armadietto arcade potreste aver bisogno di spegnere il Raspberry Pi alimentato a 5 volt e la retroilluminazione di un tendone a 120 volt. Un interruttore DPST vi permette di controllare due dispositivi con tensioni e specifiche di corrente diverse.
Un interruttore SPDT (single-pole double-throw) controlla solo un singolo ingresso, ma lo commuta tra due uscite. Questo potrebbe permettervi di commutare tra un LED rosso e un LED verde girando un interruttore. Nessuno dei due riceve energia allo stesso tempo. Un interruttore SPDT può sostituire un interruttore SPST collegando solo una delle due uscite.
Ci sono naturalmente molte altre combinazioni di poli e tiri. Ecco una pratica illustrazione di alcuni dei tipi più comuni:
Interruttori momentanei vs interruttori a scatto
Continuando a esplorare i diversi tipi di interruttori, un’altra importante distinzione che incontrerete è il bias. Alcuni interruttori mantengono lo stato in cui li hai impostati, finché non cambi fisicamente lo stato, questo è chiamato un interruttore a scatto (a volte indicato come un interruttore mantenuto). Un interruttore momentaneo, d’altra parte, manterrà il suo stato solo mentre lo premete e tornerà al suo stato normale quando lo rilasciate. Gli interruttori momentanei sono generalmente attivati dalla pressione (ad esempio, spingendo il pulsante sul vostro gioco arcade), tuttavia, potrebbero essere attivati da altri mezzi come la temperatura, o la luce.
Tipi di interruttori elettrici
Ora andiamo oltre i tipi di interruttori elettrici. Come abbiamo detto prima, gli interruttori elettrici sono controllati da un cambiamento elettrico. Possono essere elettromeccanici o basati su semiconduttori.
Relè
I relè sono tipi di interruttori elettromeccanici. Di solito consistono in una bobina che genera una carica magnetica quando la corrente la attraversa. Questa carica magnetica attrae o respinge un magnete di tipo fisso che è collegato a un interruttore meccanico. I relè sono perfetti per permettere ai dispositivi a bassa tensione di controllare i circuiti ad alta tensione. Per esempio, un pin GPIO da 5 volt da un Arduino o Raspberry Pi può controllare una lampada da 120 volt usando un relè.
Ovviamente, a seconda del tipo di relè, potrebbe essere qualsiasi combinazione di alto-basso/voltaggio-corrente! Potrebbe essere 240 volt AC che attiva un LED!
RELATO: Arduino Relay Tutorial
Transistor bi-polari
Alcune persone passano anni ad armeggiare con l’elettronica prima di rendersi conto che un transistor è (o può essere) un interruttore elettrico! I transistor hanno tre conduttori noti come base, collettore ed emettitore. Salteremo la complessità dei transistor per gli scopi di questo tutorial, ma è sufficiente dire che il livello di saturazione del transistor è raggiunto, esso agirà come un semplice interruttore elettrico.
Altri interruttori elettrici
Naturalmente ci sono molti altri tipi di componenti elettrici che possono essere un interruttore elettrico. Come i tiristori, i raddrizzatori controllati al silicio e i MOSFET. Anche un diodo è un tipo di interruttore elettrico se ci pensate. Quando limita la corrente nella sua direzione inversa, agisce come un interruttore!