Pembahasan Mengenai Saklar, Teknologi Yang Memudahkan Manusia

Siapa yang tidak tahu saklar, setiap rumah pasti menggunakan yang namanya saklar untuk mematikan dan menghidupkan lampu atau sebagainya, Namun, tahukah kamu sebenarnya apa itu saklar? Nah, kali ini saya akan menjelaskan mengenai saklar tersebut. Penasara?

Dalam teknik elektro, saklar adalah komponen listrik yang dapat “membuat” atau “memecahkan” rangkaian listrik, mengganggu arus atau mengalihkannya dari satu konduktor ke konduktor lainnya. Mekanisme saklar menghapus atau mengembalikan jalur pengatur dalam rangkaian saat dioperasikan. Ini dapat dioperasikan secara manual, misalnya tombol lampu atau tombol keyboard, dapat dioperasikan oleh benda yang bergerak seperti pintu, atau dapat dioperasikan oleh beberapa elemen penginderaan untuk tekanan, suhu atau aliran. Saklar akan memiliki satu atau lebih rangkaian kontak, yang dapat beroperasi secara bersamaan, berurutan, atau bergantian. Saklar di sirkuit bertenaga tinggi harus beroperasi dengan cepat untuk mencegah busur yang merusak dan mungkin termasuk fitur khusus untuk membantu dengan cepat mengganggu arus yang berat.

Beberapa bentuk aktuator digunakan untuk operasi dengan tangan atau untuk merasakan posisi, tingkat, suhu atau aliran. Jenis khusus digunakan, misalnya untuk kontrol mesin, untuk membalikkan motor listrik, atau untuk merasakan tingkat cairan. Banyak bentuk khusus ada. Penggunaan yang umum adalah kontrol pencahayaan, di mana beberapa switch dapat dihubungkan ke satu rangkaian untuk memungkinkan kontrol yang mudah terhadap perlengkapan lampu.

Dengan analogi dengan perangkat yang memilih satu atau lebih jalur yang mungkin untuk arus listrik, perangkat yang mengarahkan informasi ke dalam jaringan komputer juga disebut “switch” ini lebih biasanya lebih rumit daripada tombol elektromekanik sederhana atau perangkat tombol tekan, dan beroperasi tanpa manusia langsung interaksi.

Deskripsi atau Gambaran

Bentuk saklar yang paling umum adalah perangkat elektromekanis yang dioperasikan secara manual dengan satu atau lebih rangkaian kontak listrik, yang terhubung ke sirkuit eksternal. Setiap rangkaian kontak bisa berada di salah satu dari dua negara bagian: keduanya “tertutup” yang berarti kontaknya menyentuh dan listrik dapat mengalir di antara keduanya, atau “terbuka“, yang berarti kontak dipisahkan dan saklar tidak bermasalah. Mekanisme yang menggerakkan transisi antara kedua negara (terbuka atau tertutup) biasanya (ada jenis tindakan lainnya), “tindakan alternatif” (flip saklar untuk terus menerus “on” atau “off“) atau “sesaat” (push untuk “on” dan release for “off“) type.

Saklar dapat dimanipulasi secara langsung oleh manusia sebagai sinyal kontrol ke sistem, seperti tombol keyboard komputer, atau untuk mengendalikan aliran daya di sirkuit, seperti tombol lampu. Saklar yang dioperasikan secara otomatis dapat digunakan untuk mengendalikan gerakan mesin, misalnya untuk menunjukkan bahwa pintu garasi telah mencapai posisi terbuka penuh atau alat mesin berada dalam posisi untuk menerima benda kerja lain. Saklar dapat dioperasikan oleh variabel proses seperti tekanan, suhu, arus, arus, voltase, dan gaya, bertindak sebagai sensor dalam suatu proses dan digunakan untuk mengendalikan sistem secara otomatis. Misalnya, termostat adalah saklar yang dioperasikan dengan suhu yang digunakan untuk mengendalikan proses pemanasan. Saklar yang dioperasikan oleh sirkuit listrik lain disebut relay. Saklar besar dapat dioperasikan dari jarak jauh oleh mekanisme penggerak motor. Beberapa switch digunakan untuk mengisolasi daya listrik dari sebuah sistem, memberikan titik isolasi yang dapat dikunci jika perlu untuk mencegah operasi mesin secara tidak disengaja selama perawatan, atau untuk mencegah sengatan listrik.

Sebuah saklar ideal tidak akan memiliki tegangan jatuh saat tertutup, dan tidak memiliki batasan pada voltase atau nilai arus. Ini akan memiliki waktu bangun dan turun nol selama perubahan keadaan, dan akan mengubah keadaan tanpa “terpental” antara posisi on dan off.

Saklar praktis tidak sesuai dengan ideal ini; mereka memiliki ketahanan, batas arus dan voltase yang dapat mereka tangani, waktu peralihan yang terbatas, dll. Peralihan ideal sering digunakan dalam analisis rangkaian karena sangat menyederhanakan sistem persamaan yang harus dipecahkan, namun hal ini dapat menyebabkan solusi yang kurang akurat. Perlakuan teoritis dari efek sifat non-ideal diperlukan dalam perancangan jaringan besar switch, seperti misalnya yang digunakan pada pertukaran telepon.

Kontak

Dalam kasus yang paling sederhana, sebuah saklar memiliki dua potongan konduktif, seringkali logam, yang disebut kontak, terhubung ke sirkuit eksternal, yang menyentuh untuk menyelesaikan (membuat) sirkuit, dan terpisah untuk membuka (memecah) sirkuit. Bahan kontak dipilih karena ketahanannya terhadap korosi, karena sebagian besar logam membentuk oksida pengisolasi yang akan mencegah pengalihan dari kerja. Bahan kontak juga dipilih berdasarkan konduktivitas listrik, kekerasan (ketahanan terhadap pakaian abrasif), kekuatan mekanis, biaya rendah dan toksisitas rendah.

Terkadang kontak dilapisi dengan logam mulia. Mereka mungkin dirancang untuk menyeka satu sama lain untuk membersihkan kontaminasi apapun. Konduktor nonmetalik, seperti plastik konduktif, kadangkala digunakan. Untuk mencegah pembentukan oksida pengisolasi, arus pembasahan minimum dapat ditentukan untuk perancangan saklar yang diberikan.

Terminologi Kontak

Dalam elektronik, switch diklasifikasikan menurut susunan kontak mereka. Sepasang kontak dikatakan “tertutup” saat arus bisa mengalir dari satu ke yang lain. Bila kontak dipisahkan oleh celah udara isolasi, mereka dikatakan “terbuka“, dan tidak ada arus yang mengalir di antara keduanya pada tegangan normal. Istilah “make” untuk menutup kontak dan “break” untuk membuka kontak juga banyak digunakan.

Istilah pole and throw juga digunakan untuk menggambarkan variasi kontak saklar. Jumlah “tiang” adalah jumlah saklar elektrik yang terpisah yang dikendalikan oleh satu aktuator fisik. Sebagai contoh, sebuah saklar “2-pole” memiliki dua sambungan paralel paralel yang terbuka dan tertutup bersamaan dengan mekanisme yang sama. Jumlah “throws” adalah jumlah pilihan jalur kabel terpisah selain “terbuka” yang bisa diadopsi oleh masing-masing tiang. Saklar satu lempeng memiliki satu pasang kontak yang bisa ditutup atau terbuka. Saklar pemukul ganda memiliki kontak yang dapat dihubungkan ke salah satu dari dua kontak lainnya, lemparan tiga kali memiliki kontak yang dapat dihubungkan ke salah satu dari tiga kontak lainnya, dsb.

Di saklar tempat kontak tetap berada dalam satu keadaan kecuali digerakkan, seperti tombol tekan, kontaknya bisa dibuka secara normal (disingkat “tidak“) sampai ditutup oleh pengoperasian saklar, atau biasanya tertutup ( “nc“) dan dibuka oleh tindakan switch. Peralihan dengan kedua jenis kontak ini disebut saklar ganti atau saklar lempar ganda. Ini mungkin “make-before-break” (“MBB” atau shorting) yang sebentar menghubungkan kedua sirkuit, atau mungkin “break-before-make” (“BBM” atau non-shorting) yang mengganggu satu rangkaian sebelum menutup yang lain. .

Istilah-istilah ini telah menimbulkan singkatan untuk jenis saklar yang digunakan dalam industri elektronik seperti “single-pole, single-throw” (SPST) (tipe paling sederhana, “on or off“) atau “single-pole, double-throw” (SPDT), menghubungkan dua terminal ke terminal umum. Dalam kabel daya listrik (yaitu, pemasangan kabel rumah dan bangunan oleh tukang listrik), nama umumnya melibatkan akhiran “jalan“; Namun, istilah ini berbeda antara bahasa Inggris Inggris dan Amerika Inggris (yaitu istilah dua arah dan tiga cara digunakan dengan makna yang berbeda).

Switch dengan jumlah tiang atau lemparan yang lebih besar dapat digambarkan dengan mengganti “S” atau “D” dengan angka (misalnya 3PST, SP4T) Atau dalam beberapa kasus huruf “T” (untuk “triple”) atau “Q“(untuk “empat kali lipat“). Di sisa artikel ini istilah SPST, SPDT dan intermediate akan digunakan untuk menghindari ambiguitas.

Kontak Bouncing

Kontak bouncing (juga disebut obrolan) adalah masalah umum dengan saklar dan relay mekanis. Kontak switch dan relay biasanya terbuat dari logam kenyal. Saat kontak saling bersentuhan, momentum dan elastisitas mereka bertindak bersama sehingga menyebabkan mereka terpental satu kali atau lebih sebelum melakukan kontak dengan mantap. Hasilnya adalah arus listrik yang berdenyut cepat alih-alih transisi bersih dari nol ke arus penuh. Efeknya biasanya tidak penting dalam rangkaian daya, namun menyebabkan masalah pada beberapa rangkaian analog dan logika yang bereaksi cukup cepat sehingga salah menafsirkan pulsa on-off sebagai aliran data.

Efek dari bounce kontak dapat dihilangkan dengan penggunaan kontak dengan air raksa, namun sekarang jarang digunakan karena bahaya pelepasan merkuri. Sebagai alternatif, tegangan rangkaian kontak bisa low-pass disaring untuk mengurangi atau menghilangkan banyak pulsa agar tidak muncul. Dalam sistem digital, beberapa sampel keadaan kontak dapat diambil dengan kecepatan rendah dan diperiksa untuk urutan yang stabil, sehingga kontak dapat diselesaikan sebelum tingkat kontak dianggap dapat diandalkan dan ditindaklanjuti. Bounce dalam sinyal kontak switch SPDT dapat disaring dengan menggunakan pemicu flip-flop SR (latch) atau Schmitt. Semua metode ini disebut sebagai ‘debouncing’.

Dengan analogi, istilah “debounce” telah muncul di industri pengembangan perangkat lunak untuk menggambarkan pembatas laju atau pelambatan frekuensi eksekusi metode.

Busur dan Pendinginan

Bila daya yang dinyalakan cukup besar, arus elektron di kontak saklar terbuka cukup untuk mengionisasi molekul udara melintasi celah kecil di antara kontak saat saklar dibuka, membentuk plasma gas, yang juga dikenal sebagai busur listrik. Plasma adalah resistansi rendah dan mampu mempertahankan aliran daya, bahkan dengan jarak pemisahan antara kontak saklar terus meningkat. Plasma ini juga sangat panas dan mampu mengikis permukaan logam dari kontak saklar. Arus listrik saat ini menyebabkan degradasi kontak yang signifikan dan juga gangguan elektromagnetik yang signifikan (EMI), yang memerlukan penggunaan metode penekanan busur.

Dimana tegangannya cukup tinggi, busur juga bisa terbentuk saat saklar tertutup dan pendekatan kontak. Jika potensi voltase cukup untuk melebihi tegangan rusaknya udara yang memisahkan kontak, bentuk busur yang dipertahankan sampai saklar ditutup sepenuhnya dan permukaan saklar melakukan kontak.

Dalam kedua kasus, metode standar untuk meminimalkan pembentukan busur dan mencegah kerusakan kontak adalah dengan menggunakan mekanisme saklar yang bergerak cepat, biasanya menggunakan mekanisme titik-titik yang dioperasikan musim semi untuk memastikan gerak cepat kontak saklar, terlepas dari kecepatan di mana Kontrol saklar dioperasikan oleh pengguna. Gerakan tuas kontrol saklar menerapkan ketegangan pada mata air sampai titik kritis tercapai, dan kontak tiba-tiba terbuka atau tertutup saat ketegangan pegas dilepaskan.

Seiring daya yang dinyalakan meningkat, metode lain digunakan untuk meminimalkan atau mencegah pembentukan busur. Sebuah plasma panas dan akan naik akibat arus udara konveksi. Busur dapat dipadamkan dengan serangkaian pisau non-konduktif yang mencakup jarak antara kontak saklar, dan saat busur naik, panjangnya meningkat saat ia membentuk pegunungan yang naik ke ruang antara baling-baling, sampai busurnya terlalu panjang untuk tetap dipertahankan. dan dipadamkan. Sebuah puffer dapat digunakan untuk meniup ledakan kecepatan tinggi mendadak gas melintasi kontak saklar, yang dengan cepat memperpanjang panjang busur untuk memadamkannya dengan cepat.

Saklar yang sangat besar dengan kapasitas 100.000 watt sering memiliki kontak switch yang dikelilingi oleh sesuatu selain udara untuk lebih cepat memadamkan busur. Misalnya, kontak saklar dapat beroperasi dalam ruang hampa udara, direndam dalam minyak mineral, atau heksafluorida belerang.

Dalam layanan listrik AC, arus secara berkala melewati nol; Efek ini membuat lebih sulit untuk mempertahankan busur saat membuka. Pabrikan dapat memberi nilai pada saklar dengan voltase rendah atau nilai arus saat digunakan di sirkuit DC.

Perpindahan Daya

Bila saklar dirancang untuk mengalihkan daya yang signifikan, keadaan transisi saklar serta kemampuan menahan arus operasi terus-menerus harus dipertimbangkan. Bila sebuah saklar ada di negara bagian, resistannya mendekati nol dan sedikit sekali daya yang jatuh pada kontak; Saat saklar berada dalam keadaan off, resistansinya sangat tinggi dan daya yang lebih sedikit dijatuhkan di kontak. Namun, saat saklar dinyalakan, resistansi harus melewati keadaan di mana seperempat daya pengenal muatan (atau lebih buruk lagi jika muatannya tidak murni resistif) akan terjatuh sebentar di saklar.

Untuk alasan ini, saklar daya yang dimaksudkan untuk mengganggu arus beban memiliki mekanisme pegas untuk memastikan transisi antara dan mematikan sesingkat mungkin, terlepas dari kecepatan pengguna menggerakkan rocker.

Saklar daya biasanya datang dalam dua jenis. Saklar on-off sesaat (seperti pada penunjuk laser) biasanya berbentuk tombol dan hanya akan menutup rangkaian saat tombol ditekan. Tombol on-off reguler (seperti pada lampu senter) memiliki fitur on-off yang konstan. Dual-action switch menggabungkan kedua fitur ini.

Beban Induktif

Bila beban induktif yang kuat seperti motor listrik dimatikan, arus tidak dapat langsung jatuh seketika; percikan akan melintas di kontak pembuka. Saklar untuk beban induktif harus dinilai untuk menangani kasus-kasus ini. Percikan akan menyebabkan gangguan elektromagnetik jika tidak ditekan; Jaringan snubber resistor dan kapasitor secara seri akan memadamkan percikan api.

Beban Pijar

Saat dinyalakan, lampu pijar menarik arus masuk yang besar sekitar sepuluh kali arus steady state; Saat filamen memanas, resistansi meningkat dan arus turun ke nilai steady-state. Sebuah saklar yang dirancang untuk beban lampu pijar dapat menahan arus masuk arus ini.

Membasahi Arus

Membasahi arus adalah arus minimum yang perlu mengalir melalui saklar mekanis saat dioperasikan untuk menerobos film oksidasi yang mungkin telah disimpan pada kontak saklar. Film oksidasi sering terjadi di daerah dengan kelembaban tinggi. Menyediakan sejumlah pembasahan yang cukup saat ini merupakan langkah penting dalam merancang sistem yang menggunakan switch halus dengan tekanan kontak kecil sebagai input sensor. Kegagalan untuk melakukan ini mungkin mengakibatkan saklar yang tersisa secara elektrik “terbuka” karena oksidasi kontak.

Tipe Khusus

Switch dapat dirancang untuk merespons semua jenis stimulus mekanis: misalnya getaran (tombol bergoyang), kemiringan, tekanan udara, tingkat cairan (saklar pengapung), putaran kunci (saklar kunci), gerakan linier atau rotasi. (saklar batas atau mikroswitch), atau adanya medan magnet (saklar buluh). Banyak switch dioperasikan secara otomatis oleh perubahan dalam beberapa kondisi lingkungan atau dengan gerak mesin. Saklar batas digunakan, misalnya, pada peralatan mesin untuk mengunci operasi dengan posisi alat yang tepat. Dalam sistem pemanas atau pendinginan, saklar layar memastikan bahwa aliran udara memadai di dalam saluran. Saklar tekanan merespons tekanan fluida.

Saklar Kemiringan Merkurius

Saklar merkuri terdiri dari setetes merkuri di dalam bola lampu kaca dengan dua atau lebih kontak. Dua kontak melewati kaca, dan dihubungkan oleh merkuri saat bola lampu dimiringkan untuk membuat merkuri bergulung ke arah mereka.

Peralihan jenis ini berkinerja jauh lebih baik daripada saklar kemiringan bola, karena sambungan logam cair tidak terpengaruh oleh kotoran, kotoran dan oksidasi, ia membiarkan kontak memastikan sambungan bebas hambatan yang sangat rendah, dan gerakan dan getaran tidak menghasilkan angka yang buruk. kontak. Jenis ini bisa digunakan untuk pekerjaan presisi.

Hal ini juga dapat digunakan di mana arcing berbahaya (seperti di hadapan uap peledak) karena seluruh unit disegel.

Saklar Pisau

Saklar pisau terdiri dari pisau logam datar, berengsel di salah satu ujungnya, dengan pegangan isolasi untuk operasi, dan kontak tetap. Saat saklar ditutup, arus mengalir melalui poros berengsel dan pisau dan melalui kontak tetap. Saklar seperti itu biasanya tidak tertutup. Pisau dan kontak biasanya dibentuk dari tembaga, baja, atau kuningan, tergantung pada aplikasinya. Kontak tetap mungkin didukung dengan pegas. Beberapa bilah paralel bisa dioperasikan bersamaan dengan satu pegangan. Bagian-bagiannya dapat dipasang pada dasar isolasi dengan terminal untuk pengkabelan, atau mungkin langsung dilemparkan ke papan saklar terisolasi dalam rakitan besar. Karena kontak listrik terpapar, saklar hanya digunakan di tempat orang tidak dapat secara tidak sengaja bersentuhan dengan saklar atau di mana voltase sangat rendah sehingga tidak menimbulkan bahaya.

Saklar pisau dibuat dalam berbagai ukuran mulai dari saklar miniatur hingga perangkat besar yang digunakan untuk membawa ribuan ampere. Dalam transmisi dan distribusi listrik, switch yang dioperasikan geng digunakan di sirkuit sampai tegangan tertinggi.

Kelemahan dari saklar pisau adalah kecepatan pembukaan yang lambat dan kedekatan operator dengan bagian aktif yang terbuka. Saklar pemutus keamanan tertutup logam digunakan untuk isolasi sirkuit dalam distribusi tenaga industri. Kadang-kadang pegas tambahan pegas dipasang yang sebentar lagi membawa arus penuh saat membuka, lalu dengan cepat bagian untuk cepat memadamkan busur.

Footswitch

Footswitch adalah saklar kasar yang dioperasikan dengan tekanan kaki. Contoh penggunaan ada dalam kendali alat mesin, yang memungkinkan operator memiliki kedua tangan bebas untuk memanipulasi benda kerja. Kontrol kaki gitar listrik juga merupakan footswitch.

Saklar Membalik

Sebuah saklar DPDT memiliki enam koneksi, namun karena pembalikan polaritas adalah penggunaan yang sangat umum dari switch DPDT, beberapa variasi dari saklar DPDT secara internal dihubungkan secara khusus untuk pembalikan polaritas. Switch crossover ini hanya memiliki empat terminal dan bukan enam. Dua terminal adalah input dan dua adalah output. Saat terhubung ke baterai atau sumber DC lainnya, saklar 4 arah memilih dari polaritas normal atau terbalik. Switch semacam itu juga dapat digunakan sebagai switch perantara dalam sistem switching multiway untuk mengendalikan lampu lebih dari dua switch.

Saklar Lampu

Dalam membangun kabel, saklar lampu dipasang di lokasi yang mudah digunakan untuk mengendalikan pencahayaan dan terkadang sirkuit lainnya. Dengan menggunakan switch multi-kutub, kontrol switching multiway dari lampu dapat diperoleh dari dua tempat atau lebih, seperti ujung koridor atau tangga. Lampu nirkabel memungkinkan remote control lampu untuk kenyamanan; Beberapa lampu termasuk saklar sentuh yang secara elektronik mengontrol lampu jika disentuh di manapun. Di bangunan umum beberapa jenis switch tahan perusak digunakan untuk mencegah penggunaan yang tidak sah.

Saklar Elektronik

Relai adalah saklar yang dioperasikan secara elektrik. Banyak relay menggunakan elektromagnet untuk mengoperasikan mekanisme switching secara mekanis, namun prinsip operasi lainnya juga digunakan. Solid-state relay mengendalikan sirkuit listrik tanpa komponen yang bergerak, namun menggunakan perangkat semikonduktor untuk melakukan switching-seringkali penyearah atau triac yang dikendalikan silikon.

Saklar analog menggunakan dua transistor MOSFET dalam susunan gerbang transmisi sebagai saklar yang bekerja seperti relay, dengan beberapa kelebihan dan beberapa keterbatasan dibandingkan dengan relay elektromekanik.

Transistor daya (s) pada regulator tegangan switching, seperti unit catu daya, digunakan seperti saklar untuk secara bergantian membiarkan aliran daya dan menghalangi aliran listrik.

Banyak orang menggunakan metonymy untuk memanggil berbagai perangkat “switch” yang secara konseptual menghubungkan atau melepaskan sinyal dan jalur komunikasi di antara perangkat listrik, serupa dengan cara saklar mekanis menghubungkan dan melepaskan jalur agar elektron mengalir di antara dua konduktor. Sistem telepon awal menggunakan switch Strowger yang dioperasikan secara otomatis untuk menghubungkan pemanggil telepon; pertukaran telepon berisi satu atau lebih tombol crossbar saat ini.

Sejak munculnya logika digital di tahun 1950an, istilah switch telah menyebar ke berbagai perangkat aktif digital seperti transistor dan gerbang logika yang fungsinya mengubah keadaan keluaran mereka di antara dua tingkat logika atau menghubungkan jalur sinyal yang berbeda, bahkan komputer, switch jaringan, yang fungsinya adalah untuk menyediakan koneksi antar port yang berbeda dalam jaringan komputer. Istilah ‘switched’ juga diterapkan pada jaringan telekomunikasi, dan menandakan sebuah jaringan yang circuit circuit diaktifkan, menyediakan sirkuit khusus untuk komunikasi antara node akhir, seperti jaringan telepon umum. Fitur umum dari semua penggunaan ini adalah perangkat yang mengendalikan keadaan biner: keduanya aktif atau tidak aktif, tertutup atau terbuka, terhubung atau tidak terhubung.

Saklar Lainnya

  • Centrifugal switch
  • Company switch
  • Dead man’s switch
  • Fireman’s switch
  • Hall-effect switch
  • Inertial switch
  • Isolator switch
  • Kill switch
  • Light switch
  • Latching switch
  • Load control switch
  • Membrane switch
  • Piezo switch
  • Pull switch
  • Push switch
  • Sense switch
  • Slotted optical switch
  • Stepping switch
  • Thermal switch
  • Time switch
  • Touch switch
  • Transfer switch
  • Zero speed switch

Nah, itulah penjelasan mengenai saklar, salah satu teknologi yang memudahkan manusia, bayangkan saja jika tidak ada saklar, mungkin lampu dirumah kita tidak pernah mati. Terima kasih telah membaca artikel diatas semoga bisa bermanfaat, hitung-hitung menambah wawasan.