Switches estão literalmente em todo o lado! Estão em muitos dos dispositivos que usamos diariamente e são uma parte mais básica de quase todos os projectos de electrónica! Assim, neste tutorial básico de electrónica vamos cobrir os diferentes tipos de interruptores e para que aplicações são usados.
No seu mais básico, um interruptor liga ou desliga algo. Há um interruptor de luz, por exemplo, em quase todas as divisões da sua casa. Há um interruptor para ligar ou desligar a sua televisão. Há até um interruptor para ligar e desligar o seu carro ou motocicleta! Mas os interruptores são ainda mais fundamentais do que ligar ou desligar o seu aparelho. O que eles realmente fazem é fechar (deixar fluir a corrente) ou abrir um circuito (parar o fluxo de corrente). Isto tem muitas aplicações para além da função básica ligar/desligar!
Os botões do seu telecomando de TV que mudam o volume, canal, e entradas não ligam ou desligam o telecomando ou a TV, mas sim iniciam ou param o fluxo de corrente, o que diz ao telecomando para fazer algo através da sinalização de um circuito integrado para transmitir um código IR. De facto, temos um tutorial sobre a construção de circuitos infravermelhos e um comando de TV B-Gone!
Diferentes tipos de interruptores
Diferentes tipos de interruptores têm diferentes categorias. Há duas categorias principais de interruptores com os quais se deparará. São interruptores mecânicos e interruptores eléctricos. Os interruptores mecânicos requerem operação física por um humano, animal, ou mesmo um dispositivo mecânico. Os interruptores eléctricos são interruptores controlados como parte de um circuito, como um relé ou transístor. Os interruptores eléctricos podem ou não ser de estado sólido (isto é, baseados em semicondutores).
Tipos de interruptores mecânicos
Dispositivos de interruptores mecânicos. Embora existam centenas de tipos de interruptores mecânicos em funcionamento e produção em todo o mundo, para maior brevidade vamos concentrar-nos nos tipos principais que provavelmente encontrará.
Polos vs Lançamentos
A interruptores mecânicos são normalmente descritos por uma combinação de duas das suas características principais: postes e lançamentos.
- Pólos: Um poste refere-se ao número de circuitos que um interruptor pode operar. Um interruptor de um pólo só pode controlar um único circuito, enquanto que um interruptor de dois pólos pode controlar dois circuitos. O limite do número de pólos é basicamente ilimitado com base nos métodos de construção do comutador. Se se decompuser ao básico, um interruptor de pólo duplo não é mais do que dois interruptores de pólo único separados que estão mecanicamente ligados entre si.
- Gotejadores: Um lançamento refere-se ao número de ligações de saída a que um interruptor pode ligar a sua entrada. Um simples interruptor de pólo único é simplesmente um interruptor de ligar/desligar. Quando o interruptor está desligado, a corrente não pode fluir. Um interruptor de dupla lança liga a entrada a um de dois terminais de saída. Isto pode ser utilizado para comutar entre uma luz vermelha e uma luz verde, por exemplo. Um ou o outro recebe corrente, mas não ambos ao mesmo tempo.
p>Due a isto, é comum ver interruptores chamados pelo número de pólos e lançamentos. Aqui estão alguns exemplos comuns:
- SP-ST: Polo simples, lançamento simples
- DP-ST: Polo duplo, lançamento simples
- DP-DT: Polo duplo, lançamento duplo
Esta ilustração mostra a diferença entre lançamento simples e lançamento duplo (ambos polos simples):
Esta ilustração mostra a diferença entre um pólo e dois pólos (ambos de um só lançamento):
Polo e Lança Exemplos Comuns
Vejamos alguns exemplos muito comuns destas combinações de postes e lances, uma vez que se aplicam a diferentes tipos de comutadores. Os mais comuns são o simples e o duplo. Contudo, existem interruptores com muitos mais postes e/ou muitos mais lançamentos.
Um único poste de lançamento simples (SPST) é o tipo de interruptor mais comum que irá encontrar. Controla simplesmente o fluxo de corrente de uma única entrada. Ligado ou desligado. Nada mais.
Um interruptor de pólo duplo de um só lançamento (DPST) é muito semelhante a um interruptor SPST, mas controla duas entradas separadamente. Isto é muito útil quando se tem dois dispositivos separados que precisam de ser controlados por um único interruptor. Num armário de arcada poderá ser necessário desligar o Raspberry Pi de 5 volts alimentado e uma luz de fundo de 120 volts para a marquise. Um interruptor DPST permite controlar dois dispositivos com diferentes tensões e especificações de corrente.
Um interruptor de pólo único de dupla voltagem (SPDT) controla apenas uma única entrada, mas alterna entre duas saídas. Isto pode permitir-lhe alternar entre um LED vermelho e um LED verde ao inverter um interruptor. Nenhum deles recebe energia ao mesmo tempo. Um interruptor SPDT pode substituir um interruptor SPST ligando apenas uma das duas saídas.
Há, evidentemente, muitas mais combinações de pólos e lançamentos. Aqui está uma ilustração útil de alguns dos tipos mais comuns:
Momentário vs Latching Switches
Como continuamos a explorar os diferentes tipos de interruptores, outra distinção importante nos interruptores que encontrará é o enviesamento. Alguns interruptores mantêm o estado em que se encontram, até que se altere fisicamente o estado, a isto chama-se interruptor de travamento (por vezes referido como interruptor mantido). Um interruptor momentâneo, por outro lado, só manterá o seu estado enquanto estiver a pressioná-lo e regressará ao seu estado normal quando o libertar. Os interruptores momentâneos são geralmente activados por pressão (ou seja, premindo o botão no seu jogo arcade), no entanto, podem ser activados por outros meios, tais como temperatura, ou luz.
Tipos de interruptores eléctricos
Agora vamos rever os tipos de interruptores eléctricos. Como mencionámos anteriormente, os interruptores eléctricos são controlados por uma mudança eléctrica. Podem ser de concepção electromecânica, ou de base semicondutora.
Relays
Relays são tipos de interruptores electromecânicos. Consistem geralmente numa bobina que gera uma carga magnética quando a corrente passa através dela. Esta carga magnética atrai ou repele um íman de tipo fixo que está ligado a um interruptor mecânico. Os relés são perfeitos para permitir a dispositivos de baixa tensão controlar circuitos de alta tensão. Por exemplo, um pino GPIO de 5 volts de um Arduino ou Raspberry Pi pode controlar uma lâmpada de 120 volts usando um relé.
Of curso, dependendo do tipo de relé, pode ser qualquer combinação de alta-baixa/baixa tensão-corrente! Poderia ser 240 volts AC activando um LED!
RELATADO: Arduino Relay Tutorial
Bi-polar Transistores
Algumas pessoas passam anos a mexer na electrónica antes de se aperceberem que um transistor é (ou pode ser) um interruptor eléctrico! Os transístores têm três cabos que são conhecidos como base, colector, e emissor. Saltaremos a complexidade dos transístores para efeitos deste tutorial, mas basta dizer que o nível de saturação do transístor é atingido, ele actuará como um simples interruptor eléctrico.
Outros Interruptores Eléctricos
De facto, existem muitos outros tipos de componentes eléctricos que podem ser um interruptor eléctrico. Tais como tiristores, rectificadores controlados por silício, e MOSFETs. Mesmo um díodo é um tipo de interruptor eléctrico quando se pensa nisso. Quando está a restringir a corrente na sua direcção inversa, está a actuar como um interruptor!