ปุ่มและสวิตช์เชิงกลเป็นไปตามข้อกำหนดการออกแบบที่สำคัญ

หน้าจอสัมผัสและสวิตช์เมมเบรนมีประโยชน์สำหรับแผงควบคุมแบบภาพและแบบรายละเอียดต่ำ อย่างไรก็ตาม การใช้งานบางอย่างต้องการให้นักออกแบบเน้นความปลอดภัย ความสะดวกในการเข้าถึง การสลับแรงดันหรือกระแสไฟฟ้าสูง การกำหนดค่าที่รู้จักเมื่อเปิดเครื่อง หรือความทนทาน ในสถานการณ์เช่นนี้ สวิตช์และปุ่มเชิงกลมักจะเหมาะอย่างยิ่ง แต่นักออกแบบจำเป็นต้องเลือกอย่างรอบคอบ

มีสวิตช์เชิงกลหลายประเภทที่มีรูปร่าง ลักษณะ ขนาด ฟังก์ชัน ความสามารถด้านพลังงาน และพฤติกรรมเชิงกลที่แตกต่างกันไป บทความนี้จะช่วยนักออกแบบในการจัดเรียงพารามิเตอร์การเลือกและวิธีการใช้อุปกรณ์ล่าสุดบางตัวให้เกิดประโยชน์สูงสุด

จะใช้สวิตช์หรือปุ่มใด

ในการตัดสินใจว่าสวิตช์ใดเหมาะสมนั้นก่อนอื่นให้กำหนดข้อกำหนดสำหรับระบบก่อน ในการค้นหาสวิตช์เชิงกลสำหรับการใช้งาน ขั้นแรกให้ค้นหาฟอร์มแฟกเตอร์ของสวิตช์ที่เหมาะกับความต้องการด้านสรีระศาสตร์และกายภาพ จากนั้นเลือกสวิตช์ที่มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าและสิ่งแวดล้อมที่เหมาะสมซึ่งเหมาะกับฟอร์มแฟกเตอร์

หยุดฉุกเฉิน

ตัวอย่างที่ชัดเจนในเรื่องความปลอดภัยคือปุ่มหยุดฉุกเฉิน ระบบอุตสาหกรรมหลายแห่งจะต้องมีปุ่มสีแดงหรือสีส้มขนาดใหญ่พร้อมคำว่า “หยุดฉุกเฉิน” ที่มีตัวอักษรขนาดใหญ่ที่อ่านง่าย ปุ่มนี้ต้องอยู่ในตำแหน่งที่มองเห็นได้ชัดเจนและเข้าถึงได้ง่าย ต้องกดได้ง่าย และต้องมีการตอบสนองต่อการสัมผัสที่ชัดเจนเพื่อระบุว่าฟังก์ชันการสลับเสร็จสมบูรณ์แล้ว การไม่ปฏิบัติตามเกณฑ์นี้อาจเป็นอันตรายในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมบางแห่ง

วิธีแก้ปัญหาที่ยอดเยี่ยมสำหรับแอปพลิเคชันนี้คือ Lumotast 16 ปุ่มกดหยุดฉุกเฉินจาก RAFI USA ปุ่ม NO (ปกติเปิด) นี้มีปุ่มทรงกรวยรูปเห็ดขนาดใหญ่ที่คุ้นเคย (รูปที่ 1) เมื่อผู้ควบคุมกดปุ่มนี้ หน้าสัมผัสสีเงินทั้งสองจะเชื่อมต่อ ล็อค และยังคงสัมผัสกันแม้ว่ามือของผู้ควบคุมจะถูกถอดออก หากต้องการรีเซ็ตปุ่มไปที่ตำแหน่งเปิด หัวเห็ดจะหมุนไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง

รูปที่ 1: ปุ่มหยุดฉุกเฉินของ RAFI USA Lumotast 16 ติดตั้งง่ายและพอดีกับรูติดตั้งมาตรฐานขนาด 16.2 มม. (ที่มาของภาพ: RAFI)

Lumotast 16 สามารถรองรับกระแสไฟได้สูงสุด 6 แอมป์และ 250 วัตต์ และออกแบบมาเพื่อการทำงานที่มีความน่าเชื่อถือสูง การออกแบบสวิตช์ภายในมีหน้าสัมผัสสำรองสามชุดแบบขนาน ดังนั้นหากหน้าสัมผัสชุดหนึ่งไม่สามารถเชื่อมต่อได้ ชุดอีกสองชุดจะรับประกันว่าเหตุการณ์หยุดทำงานจะเชื่อถือได้ เพื่อยืนยันการเชื่อมต่อด้วยภาพ สวิตช์จะต่อสายเพื่อให้สว่างเป็นสีแดงเมื่อเปิดใช้งาน ด้านหน้าได้รับการจัดอันดับที่ IP67 ทำให้เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมที่รุนแรงที่สุด

ด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางปุ่ม 30 มิลลิเมตร (มม.) Lumotast 16 จึงใหญ่พอที่จะใช้ในแผงควบคุมอุตสาหกรรม และยังเล็กพอที่จะติดตั้งในกล่องควบคุมแบบพกพา

ในการติดตั้ง Lumotast 16 ก่อนอื่นต้องแน่ใจว่ามีระยะห่างจากความลึกในการติดตั้ง 18 มม. ใต้ตำแหน่งของสวิตช์ เจาะรูยึด 16.2 มม. วางปลอกคอรูยึดสีเหลืองที่มีคำว่า “หยุดฉุกเฉิน” เป็นตัวอักษรสีดำที่ด้านบนของรูยึด จากนั้นวางสวิตช์ Lumotast 16 ลงในรูยึดและยึดให้แน่นโดยใช้น็อตแหวนยึดที่ให้มา การเชื่อมต่อสายทำกับขั้วจอบเชื่อมต่อตัวผู้แบบมาตรฐานสองตัวที่ด้านล่าง

ความต้านทานต่อภัยคุกคาม

การใช้งานที่สำคัญอีกประการหนึ่งสำหรับปุ่มกดเชิงกลคือการป้องกันจากการถูกคุกคาม สวิตช์ต่อต้านการคุกคามจำเป็นต้องทนต่อความพยายามโดยเจตนาที่จะทำลายโครงสร้างของสวิตช์ เช่น การทุบซ้ำจากค้อนหรือการพยายามแงะสวิตช์ออก

สำหรับการใช้งานต่อต้านการคุกคาม E-Switch ได้สร้าง PVA3H2B0SS3R1 สวิตช์ปุ่มกดเรืองแสงป้องกันการทุบทำลายของ SPDT นี่คือสวิตช์ DC 2 แอมป์ 36 โวลต์ที่ระดับ IP65 มีวงแหวนไฟ RGB และโปรไฟล์ต่ำทำให้ทนทานต่อการก่อกวน (รูปที่ 2)

รูปที่ 2: E-Switch PVA3 พร้อมกรอบเรืองแสงสีแดง ติดตั้งเกือบจะชิดกับแผง ทำให้ทนทานต่อการทุบทำลายมากกว่าสวิตช์ที่มีโปรไฟล์สูงกว่า (แหล่งรูปภาพ: E-Switch)

สวิตช์นี้ติดตั้งได้เกือบชิดกับแผงใด ๆ ก็ตามที่มีรูขนาด 16 มม. ตรวจสอบให้แน่ใจว่าตำแหน่งการติดตั้งมีระยะห่างเพียงพอสำหรับเชื่อมต่อกับหน้าสัมผัสด้านล่าง นี่คือสวิตช์ SPDT ที่มีหน้าสัมผัสสี่หน้า พร้อมหน้าสัมผัส LED อีกสามหน้าสัมผัสสำหรับไฟ RGB พร้อมกราวด์ทั่วไป ทำให้มีการเชื่อมต่อทั้งหมดแปดรายการที่ต้องทำใต้แผงควบคุม วางแผนเค้าโครงแผงเพื่อให้การเชื่อมต่อทั้งหมดทำได้ง่ายโดยไม่ทำให้สายเชื่อมต่อเป็นตะคริวหรืองอ

แผงยึดมีความหนาตั้งแต่ 1 ถึง 8 มม. อย่างไรก็ตาม แผงที่หนาขึ้นจะช่วยป้องกันการทำลายล้างได้อย่างแข็งแกร่งยิ่งขึ้น

เลือกการกำหนดค่า PVA3 ที่เหมาะสมสำหรับการใช้งาน ไม่ว่าจะเป็นหน้าสัมผัสชั่วขณะหรือหน้าสัมผัสสลัก เปิดใช้งานสวิตช์โดยกดแอคชูเอเตอร์เข้าไปในตัวสวิตช์ แอ็คทูเอเตอร์แบบเรียบเสมอกับไหล่ของสวิตช์แสดงว่าปุ่มทำงานอยู่ ส่วนแอคชูเอเตอร์สูงแสดงว่าปุ่มไม่ได้ใช้งาน

เพื่อให้การตอบสนองที่มองเห็นได้ของสภาพสวิตช์ ให้ใช้สัญญาณไมโครคอนโทรลเลอร์หรือตัวควบคุมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้ (PLC) เพื่อให้ไฟ LED สีแดง เขียว และน้ำเงินสว่างขึ้นในวงแหวนแสดงสถานะ หากต้องการสร้างสีแบบกำหนดเอง ให้เชื่อมต่อ LED เข้ากับเอาต์พุตมอดูเลตความกว้างพัลส์จากไมโครคอนโทรลเลอร์หรือ PLC

สำหรับความต้านทานเพิ่มเติมต่อการก่อกวน สวิตช์มีให้เลือกระหว่างนิกเกิลหรือสเตนเลสสตีลสำหรับตัวสวิตช์และแอคทูเอเตอร์

การกำหนดค่าการอ่านเมื่อเริ่มต้น

บางครั้งสวิตช์ไม่จำเป็นสำหรับการควบคุมของผู้ใช้ แต่แทนที่จะใช้ในการพัฒนาหรือกำหนดค่าเบื้องหลัง ในขณะที่ EEPROM หรือแฟลชสามารถจัดเตรียมพื้นที่เก็บข้อมูลแบบไม่ลบเลือนที่สามารถอ่านได้เมื่อเริ่มต้นระบบ บางครั้งการกำหนดค่าต้องได้รับการยืนยันด้วยภาพก่อนที่จะจ่ายไฟให้กับระบบ สำหรับสถานการณ์เหล่านี้ นักพัฒนาได้พึ่งพาสวิตช์ DIP 8 ตำแหน่งที่ได้รับความนิยมมานานหลายปี เช่น A6FR-8101 จาก Omron Electronics (รูปที่ 3)

รูปที่ 3: สวิตช์ DIP ซีรีส์ Omron A6FR พร้อมแอคทูเอเตอร์แบบสั้น หรือที่เรียกว่าสวิตช์เปียโน ถูกติดตั้งผ่านรูในซ็อกเก็ตหรือบอร์ดพีซี (แหล่งรูปภาพ: Omron)

สวิตช์ DIP เหล่านี้ใช้เมื่อต้องตั้งค่าคอนฟิกูเรชันระบบหรือพารามิเตอร์การบู๊ตก่อนที่จะจ่ายไฟให้กับระบบ ในขณะที่สวิตช์ DIP สามารถปรับตำแหน่งได้โดยใช้นิ้วมือ ปลายปากกาช่วยให้ควบคุมได้ง่ายขึ้น สวิตช์เหล่านี้ใช้ได้กับแอคทูเอเตอร์แบบสั้นหรือแบบยาว และสามารถติดตั้งเข้ากับซ็อกเก็ต DIP แบบ 16 พินหรือบัดกรีเข้ากับบอร์ดพีซีได้โดยตรง ไม่เหมือนกับการออกแบบสวิตช์ DIP แบบเก่า A6FR ใช้หน้าสัมผัสแบบสไลด์คู่เพื่อให้แน่ใจว่ามีความน่าเชื่อถือสูงในการเปิด/ปิดการเชื่อมต่อ สวิตช์ DIP เหล่านี้ได้รับการจัดอันดับสำหรับ 25 mA ที่ 24 โวลต์ DC ทำให้เหมาะสำหรับวงจรดิจิตอล

การควบคุมแรงดันและกระแสสูง

บางครั้งจำเป็นต้องมีการควบคุมแรงดันและกระแสที่ง่ายและยาก สำหรับสวิตช์ซอฟต์เมมเบรนเพื่อดำเนินการควบคุมพลังงานสูง จำเป็นต้องมีวงจรอินเทอร์เฟซซึ่งอาจทำให้การทำงานซับซ้อนโดยไม่จำเป็น โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากการควบคุมไม่ได้ขึ้นอยู่กับระบบอื่น สำหรับสถานการณ์เหล่านี้ สวิตช์โยกสามารถให้การควบคุมแรงดันและกระแสอย่างปลอดภัยด้วยความน่าเชื่อถือสูง

ตัวอย่างเช่น E-Switch สร้าง RA811C1121 สวิตช์โยกไฟฟ้าแบบมีไฟส่องสว่างที่ทนทาน (รูปที่ 4) สามารถรองรับ 16 แอมป์ @ 125 โวลต์ AC

รูปที่ 4: สวิตช์โยกซีรีส์ E-Switch RA8 มีตัวคั่นพลาสติกเพื่อป้องกันขั้วทั้งสองจากการลัดวงจรโดยไม่ตั้งใจ ซีรีส์นี้มีตัวเลือกที่หลากหลายรวมถึงสี ขั้วต่อแบบตรงหรือแบบมุมฉาก และการกำหนดค่าสวิตช์ (แหล่งรูปภาพ: E-Switch)

E-Switch RA8 ซีรีส์ติดตั้งอยู่ในรูสี่เหลี่ยมขนาด 19 x 13 มม. ในขณะที่สวิตช์โยกสามารถใช้งานได้ง่าย ส่วนที่ยากที่สุดของการสร้างต้นแบบสามารถสร้างรูสี่เหลี่ยมเพื่อให้สวิตช์โยกเสียบเข้าไปได้ เทคนิคทั่วไปคือการใช้ดอกสว่านที่เล็กกว่าความกว้างของรูสี่เหลี่ยมเล็กน้อย ซึ่งในกรณีนี้คือ 13 มม. ขั้นแรกให้วาดรูสี่เหลี่ยมด้วยดินสอ จากนั้นเจาะรูสองรูที่อยู่ติดกันในแผง ระวังอย่าให้ออกนอกเส้นดินสอ ต่อไป ใช้ตะไบโลหะทำรูสี่เหลี่ยมโดยเอาขอบคมออก

RA8 สามารถใช้ในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมที่ไม่เป็นมิตร ช่วงอุณหภูมิในการทำงานอยู่ที่ -20 ถึง +85°C และด้วยฝา PVC นั้นได้รับการจัดอันดับที่ IP54 ความต้านทานหน้าสัมผัส 30 mΩ ช่วยลดความร้อนที่แรงดันไฟฟ้าสูง

เมื่อจัดการกับสวิตช์ไฟฟ้าแรงสูง ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้แยกการเชื่อมต่อแต่ละจุดออกจากกันเพื่อหลีกเลี่ยงการลัดวงจรโดยไม่ตั้งใจ RA8 ช่วยให้สิ่งนี้ง่ายขึ้นโดยการจัดหาตัวคั่นพลาสติกเพื่อแยกขั้วออกจากกัน

แม้ว่าการเดินสายเทอร์มินอลที่มีความร้อนจะไม่แนะนำอย่างยิ่ง แต่บางครั้งในสภาพแวดล้อมการผลิตก็ไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้ ในขณะที่ RA8 สามารถลดโอกาสของอุบัติเหตุที่เกิดขึ้นระหว่างการเดินสายไฟที่ร้อน ให้ใช้มาตรการป้องกันเพื่อความปลอดภัยทั้งหมด รวมถึงการสวมถุงมือที่หุ้มฉนวน

สรุป

สวิตช์เชิงกลเหมาะสำหรับบางสถานการณ์ รวมถึงการควบคุมไฟฟ้าแรงสูง ความปลอดภัย ความปลอดภัย ความสะดวกในการเข้าถึง หรือใช้ร่วมกัน มีตัวเลือกมากมายสำหรับสวิตช์เชิงกล และตัวเลือกที่เหมาะสมสามารถสร้างความอุ่นใจให้กับทั้งผู้ออกแบบและลูกค้าปลายทาง