开关

开关概述
 

开关如今在许多生产流程和技术设备中扮演重要角色,如果它们集体失灵或消失,社会认为理所当然的必要服务—如洁净用水和常规能源供应—将会立即停止。 

它们的基本功能—接通或切断电路中的电流,或照字面理解“开关”导体间的电流通道—为无数机器和技术设备所使用。

举一个复杂的例子,一款名为KVM开关(键盘、视频、鼠标)的硬件,其允许人们使用一个或多个键盘、视频监控器或鼠标操作多台电脑(在数据中心,或将全尺寸键盘和电脑加至小型移动设备如笔记本电脑、平板电脑和掌上电脑时十分有用)。

从电脑键盘响应人类敲击到向电脑发送电子信号,到控制车库大门(当门全开时自动感应),到冰箱中控制温度的恒温器—所有这些甚至更多发明都是由既有想象力、又灵巧的大量不同开关的部署控制的。

 

开关的历史
 

随着电力的出现,十九世纪的科学家和发明家能够发明各种技术,来阻断与接通电路中的电流。而这种技术当今已经广泛应用于工业开关和家庭开关的生产和使用。

高维多利亚进步时期的一个说法,称第一个电灯开关是由英国发明家John Jeffrey Holmes于1884年发明的(6年后由Granville Woods发明了调光开关,但直到1905年电灯电路的触发开关才被发明出来)。Holmes的“速断技术”(其实际上立即切断或关闭电路并保护开关触点免受电弧损坏)至今仍在使用—虽然在大部分现代建筑中,触发开关已大部分被摇臂开关所取代。其通过“摇摆木马”动作接通和断开电路—开关一侧受压,一侧升高。

 

重点技术要素

为了简化其理论电路分析中的方程式,工程师和发明人通常使用“理想开关”的概念,其关闭时不会引起电压下降,开启或关闭时瞬间运行,时滞不会升高或降低,且没有额定电流或电压限制。

但实际生活中并不存在理想开关。现实开关有可测开关次数、电阻和可负荷电压及电流限制。所以若忽略现实材料的性能,理想开关会导致现实生活中的错误解决方案。开关发明人和制造商总是在其开关大型网络的理论模型中(如电话局)将非理想性能的影响包含入内,以限制错误。

 

从制造角度看不同开关类型概述

调光开关

在家庭环境中,调光开关通常通过使用可变电阻改变灯泡亮度。最近调光器从模拟电路发展到了数字系统,其中的微处理器为专业人士提供了更高的灵活性—如对控制精准程度有要求的照明设计师。了解更多

 

触发开关

通过把手、杠杆或摇动机制手动驱动,触发开关拥有大量的不同类型和型号,其主要用于室内或工业用途。“触发”是由几乎成一条直线的两条臂组成的机械装置,二者通过肘状枢轴连接。然而,通过转动短柄而进行积极闭合运转的任何开关,都可以被定义为触发开关。在工业中,通常对其机械互锁,以防止禁用组合。其经常被用于控制高电压或强电流,以及实现大量电触点的同时驱动。了解更多


舌簧开关
 

此类电子开关(由W. B. Ellwood于1936年在贝尔电话实验室发明),包括一个密闭玻璃荚膜,其包含薄铁类金属条上的两个触点或“舌簧”。触点通常保持打开状态,除非在磁场中才会关闭。可通过使磁铁接近或使用组成舌簧继电器的线圈来激活该开关(许多舌簧开关可放置在线圈内)。一移除磁场,开关就恢复打开状态。有一种常见应用是防窃报警器上的近距离传感器,其探测门或窗户的打开。其还可用于在盖上笔记本屏幕后,使笔记本休眠(休眠模式),也用作汽车齿轮和自行车轮子上的速度传感器。了解更多

 

摇臂开关
 

当按压摇臂开关以打开或关闭电子触点而非跳闸时,其“摇动”(字面意义):一侧升高,另一侧降低,就像“摇摆木马”一样。其通常用于电涌保护器、电脑电源供应、演示器和众多其他应用中。“摇摆木马”开关可被连接到多用途开关系统中,以便在较低楼层打开楼上电灯的开关,并在楼梯顶部关闭。了解更多

 

压力开关
 

压力开关被设计用于当预置压力进入其输入电路时,关闭电子触点。当压力升高或降低时,其被配置用来关闭,但是有些压力开关被设计用来检测机械力,如在商业建筑中,用来启动自动门的压敏垫。基本上,它们都包括受力相应变形的部件(隔板、活塞、膜盒压力传感器或波登管),当达到设定压力时启动开关。它们在工业上的应用例如:当储存器内的气压达到理想水平时,或在进气阶段没有进气时,关闭电动气体压缩机。其他用途还包括:在飞机舱内压力极低时启动警报灯,或当发动机油压降至安全水平以下时打开仪表板警报灯。了解更多

 

微动开关

微动开关也称为“微型快动开关”,利用端点或“过中心”机制,通过相对微小的物理力量启动。基本上,致动器按钮的一个小小的移动会被转化为触点的巨大移动,这一过程的发生极其迅速。同样,致动器的一个小小反转也会导致触点同样快速反转(被称为“迟滞现象”的过程)。因此,微动开关(经久耐用,价格低廉)被用于可靠彻底地将开关电路断电。

其经常被用于调节消防喷淋系统的防拆开关,保证电梯上安全和水平开关的功能,或操作微波炉的门互锁功能(其也负责检测影印机纸张堵塞)。了解更多

 

无线开关

无线开关的开关系统包括两个部分。其使用无线传输器的信号发送信息,因此可以被装在任何方便的表面,如墙上。该系统的优点多样,但最显著的是,和使用传统方法相比,布线要求更少。了解更多

 

总结

如今使用的电器开关的种类及其应用的多样性,说明若开关失灵,现代生活将迅速崩溃,并造成可能的灾难性影响。

如今的所有开关,从简单的摇臂开关到无线开关,在经过理论和设计流程后,都经过了严格检测。