スイッチを理解する: 設計に最適なオプションを選択する

最新のスイッチにはさまざまな形式があります。 単純なプッシュ ボタンから産業用のトグルまで、スイッチを使用することで、単純な作業から複雑な回路制御まであらゆる操作を実行できます。それでも、ほとんどすべてのスイッチの基本特性は共通しており、極と投で説明できます。スイッチには多くの場合、SPDT (単極双投) などの頭字語が関連付けられています。スイッチを選択する前に、これらの属性や、極と投の違い、さらにラッチ機能付きスイッチとモメンタリ スイッチの違いを理解することが重要です。

スイッチは、オペレータが電気回路を開閉できる単純なデバイスです。 開いた状態では、回路は遮断されており、電流は流れません。閉じると電気回路は完結し、電流が流れます。

これは最も単純なタイプのスイッチです。入力 (極) が 1 つで、対応する出力 (投) も 1 つです。スイッチが閉じると回路が完結し、電流が入力から出力に流れます。そのためこの配置は単極単投 (SPST) スイッチと呼ばれます。このタイプのスイッチを使用できるタスクは、リビングルームの照明スイッチからロケットの発射回路まで、無限に存在するように思えます。 

双極単投 (DPST) スイッチの主な特長は SPST タイプと同じです。すべての入力に対して、出力は 1 つです。ただし、DPST の入力は 1 つではなく 2 つ (双極) で、それぞれの入力に対応する出力が 1 つ (単投) です。2 つの回路は互いに独立していますが、同じ動作で開閉します。そのため DPST スイッチは、マシンを安全に切り離す場合や、2 つのモータを同時に作動させる場合に最適です。

逆に、双投スイッチは、入力ごとに 2 つの出力を備えています。 このスイッチは、入力を 2 つの出力のいずれかに接続することで機能します。スイッチを作動すると接点が一方から他方に移動し、そのため一方の回路が開くと他方が閉じます。

単極双投 (SPDT) スイッチは、オペレータが 2 つのオプションを切り替える必要がある用途での使用に最適です。SPDT スイッチは、モータの方向を反転させる場合や、ライトの 2 段階の輝度レベルを切り替える場合に役立ちます。

単投スイッチに双極のものがあるように、双投スイッチにも双極のもの、双極双投 (DPDT) スイッチがあります。 DPDT スイッチには入力が 2 つあり、それぞれの入力に出力が 2 つずつあります。DPST スイッチと同様に、独立した回路が 2 つあり、それぞれが単一のスイッチによって作動します。DPDT スイッチは、家庭環境か産業用制御かにかかわらず、複数のデバイスを同時に制御する場合に最適です。

スイッチの特性は、極と投のみで決まるわけではありません。 スイッチが解放された後の動作を理解することが重要です。スイッチによっては新たな状態を維持するものがあり、ラッチ機能付きスイッチと呼ばれます。これは、ライトをオンにしたり、モータを作動したりするために使用される典型的なスイッチです。 

ラッチ機能付きスイッチの反対は、ラッチ機能のないモメンタリ タイプです。この場合、スイッチは解放されると元の状態に戻ります。アクチュエータが解放されると、回路は遮断されます。ラッチ機能のないスイッチの最も単純な例は、玄関のベルです。

利用できるスイッチは膨大な数があるため、適切な製品を選択するのは困難な作業のように感じられるかもしれません。 しかし、いくつかの重要な質問をしてみるだけで、エンジニアは自分の要件を深く理解することができます。その用途で必要なのは、オン/オフ スイッチですか? それとも、どちらかを選択するスイッチですか?単投スイッチはオン/オフ用途に最適ですが、双投タイプはより柔軟性が高く、設計者は 2 つの回路のどちらかを選んで切り替えられます。

次にエンジニアは、解放された後のスイッチの動作方法を知る必要があります。 スイッチは新たな状態を維持する必要がありますか? それとも前の状態に戻る必要がありますか?この質問に対する答えから、設計者はラッチ機能付きスイッチとモメンタリ スイッチのどちらが必要なのかがわかります。 

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