انواع المفاتيح الكهربائية
تنقسم المفاتيح الكهربائية إلى نوعين أساسين:
- المفاتيح الميكانيكية
- المفاتيح الإلكترونية
الفرق بين المفاتيح الميكانيكية والمفاتيح الإلكترونية هو أن المفاتيح الميكانيكية هي مفاتيح مادية يجب تنشيطها ماديا عن طريق تحريك أو ضغط أو تحرير أو لمس جهات الاتصال الخاصة بها، أما المفاتيح الالكترونية لا تتطلب أي اتصال مادي من أجل التحكم في الدائرة حيث يتم تنشيطها عن طريق عمل أشباه الموصلات.
المفاتيح الميكانيكية
يمكن تصنيف المفاتيح الميكانيكية إلى أنواع مختلفة بناء على عدة عوامل مثل طريقة التشغيل وعدد جهات الاتصال وعدد الأقطاب والحالة و التشغيل والبناء ...الخ.
مفاتيح فصل وتشغيل (switch on-off) SPST:Single Pole Single Throw
|
| مفاتيح فصل وتشغيل SPST |
هذا هو مفتاح التشغيل والإيقاف الأساسي الذي يتكون من دخل واحد و خرج واحد، يقوم بتبديل دائرة واحدة ويمكنه إما تشغيل أو إيقاف الحمل.
مفتاح أحادي القطبية ثنائي الخرج SPDT:Single Pole Double Throw
يسمى أيضا مفتاح ذو طريقين أو ذو طرفين، تتحكم التلامسات في مرور التيار في الدائرة لأحد المخارج حيث يمكن التوصيل بين طرف C بطرف A أو طرف C بطرف B.
مفتاح ثنائي القطبية ثنائي الخرج DPDT:Double Pole Double Throw
|
| مفتاح ثنائي القطبية ثنائي الخرج DPDT |
يمثل مفتاح إيقاف وتشغيل مزدوج، حيث يمكن التوصيل بين طرف بطرف A في نفس وقت توصيل طرف E مع طرف D أو طرف C بطرف B في نفس وقت توصيل طرف E مع طرف F.
نلاحظ أن نقطتين الدخل هما (C وE) والخرج الأول الخاص بالدخل C هما B وA، كذلك الخرج الثاني الخاص بالدخل (E) هما D وF.
مما سبق نستنتج أن هذا مفتاح تشغيل / إيقاف مزدوج يتكون من وضعين للتشغيل، يحتوي على ستة أطراف ، اثنان عبارة عن جهات اتصال إدخال والأربعة المتبقية هي جهات اتصال الإخراج.
يتصرف مثل تكوين SPDT منفصلين ، يعملان في نفس الوقت، يتم توصيل اثنين من جهات اتصال الإدخال بمجموعة واحدة من جهات اتصال الإخراج في موضع واحد وفي موضع آخر ، يتم توصيل جهات اتصال الإدخال بالمجموعة الأخرى من جهات اتصال الإخراج.
مفاتيح التشغيل والإيقاف بالضغط Push Button Switches
|
| مفاتيح التشغيل والإيقاف بالضغط Push Button Switches |
تستخدم هذه المفاتيح لتوصيل وفصل جهد التحكم بملفات الكونتاكتور (Contactor)وبالتالي تشغيل وفصل الحمل المتصل بالكونتاكتور،إنه مفتاح اتصال مؤقت يقوم بإجراء الاتصال أو قطعه طالما تم تطبيق الضغط (أو عند الضغط على الزر) بشكل عام يتم توفير هذا الضغط من خلال زر يتم الضغط عليه بإصبع شخص ما، يعيد هذا الزر وضعه الطبيعي بمجرد إزالة الضغط، يتم تصنيف الأزرار الانضغاطية إلى حد كبير إلى أزرار ضغط مفتوحة يكون لونها أخضر عادة وأخرى مغلقة يكون لونها أحمر عادة.
مفاتيح نهاية الأشواط Limit Switches
|
| مفاتيح نهاية الأشواط Limit Switches |
تحتوي هذه المفاتيح على عددا من نقاط التلامس المفتوحة والمغلقة ويوجد منها أشكال مختلفة وأحجام مختلفة وتستخدم بكثرة في المصاعد الكهربية وخطوط الإنتاج الصناعية.
Toggle Switch
يتم تشغيل المفتاح يدويا بدفعه لأعلى أو لأسفل بواسطة مقبض ميكانيكي أو رافعة أو
آلية اهتزاز. هذه تستخدم عادة كمفاتيح تحكم في الضوء، ومتوفرة في تصنيفات وأحجام
وأنماط مختلفة وتستخدم لأنواع مختلفة من التطبيقات.
المفاتيح الإلكترونية (الحساسات المستشعرات) ELECTRONIC SWITCHES
تسمى المفاتيح الإلكترونية عمومًا بمفاتيح الحالة الصلبة نظرا لعدم وجود أجزاء متحركة فعلية وبالتالي لا توجد جهات اتصال مادية ويتم التحكم في معظم الأجهزة بواسطة مفاتيح تبديل أشباه الموصلات مثل محركات المحركات ومعدات التكييف.
هناك أنواع مختلفة من مفاتيح الحالة الصلبة المتوفرة في السوق الاستهلاكية والصناعية والسيارات اليوم بأحجام وتصنيفات مختلفة، تتضمن بعض مفاتيح تبديل الحالة الصلبة هذه الترانزستورات و SCR و MOSFET و TRIAC و IGBT.
يوجد العديد من الحساسات نتيجة للتقدم العلمي، منها ما يلي:
- حساسات القوة
- حساسات قوة التلامس
- حساسات القوة لفحص القوى والعزوم المؤثرة
- حساسات التلامس
- مفتاح تحديد نهاية شوط التلامس الكهربائي
- مفتاح تحديد نهاية الشوط الهوائي
- حساسات لا تلامسيه
- حساسات التقارب الكهروضوئي
- الحساسات التحريضية
- الحساسات السعوية
- حساسات تقاربية عاملة بالهواء المضغوط
- حساسات الوضعية
- حساسات قياس السرعة
- حساسات قياس الزاوية
- حساسات قياس تغيرات الطول
- حساسات بصرية
- الخلايا الكهروضوئية
- حقول الدايودات الضوئية
- خطوط الدايود الضوئي والكاميرا الخطية
- الكاميرا التلفزيونية
وفيما يلي نقوم بشرح مبسط عن أهم الأنواع المستخدمة في التحكم الصناعي بسوق العمل
الحساسات التقاربية أو البادئات Proximity Sensors (بروكسمتي)
|
| الحساسات التقاربية أو البادئات Proximity Sensors (بروكسمتي) |
lnductive: لاستشعار المواد المعدنية
Capacitive: لاستشعار المواد غير المعدنية
ويصنف أي نوع منهما، سواء كان (lnductive) أو (Capacitive)، إلى أحد الصنفان (Flush) يكون الجزء الخاص بالاستشعار بارز، لكي يستشعر من الأمام ومن الجوانب (Non-Flush) يكون الجزء الخاص بالاستشعار غاطس، فلا يستطيع أن يستشعر غير الأشياء التي أمامه.
يتكون أي حساس (sensor) من ٢ أو ٣ أو ٤ أطراف، وقد يكون مصدر تغذيته ٢٤ فولت أو ١٢ فولت، تنتمي المبدأت إلى مجموعة الحساسات اللاتلامسية، وهي تساعد عمليات البحث، فحص المشغولات ومراقبة وإظهار المشغولات، إن التقنيات الأكثر أهمية والتي يعتمد عليها هي المبادئ المستعرضة في الحساسات
الأشعة تحت الحمراء (lnfrared)
الأمواج فوق الصوتية (Ultrasonic)
الليزر (Laser)
وبهذه الأساليب يتحسس الأجسام بواسطة قياس الإشارات المرسلة، من الفرق بين زمن إرسال الإشارة وزمن استقبال الصدى، يمكن أن يحدد المسافة التي يبعد فيها الجسم، وهناك أيضا نوع أخر وهو الحساسات التقاربية العاملة بالهواء المضغوط حيث تعتمد في عملها على مبدأ إطلاق الهواء المضغوط عبر نفاثة هواء على الجسم المراد تحسسه، مما يؤدي إلى توليد الإشارة.
حساس التقارب الكهروضوئي Photto Cell Sensors
|
| حساس التقارب الكهروضوئي Photto Cell Sensors |
إن العناصر الكهروضوئية هي أنصاف نواقل أشباه موصلات (Semiconductors) تبدي رد فعل بشكل تحسس للإشارات أو أنها تصدر الضوء، والضوء إما أن يكون من المجال المرئي أو من المجال الغير مرئي من الأشعة تحت الحمراء، هذه الخواص للعناصر الكهروضوئية قادت إلى تطوير أشكال عديدة جدا من الحساسات، يوجد في حساس التقارب الضوئي عنصر مرسل وعنصر مستقبل، إن مبدأ الحاجز الضوئي العامل على الأشعة تحت الحمراء هو كما يلي: عند مرور التيار الكهربائي من خلال العنصر المرسل فإنه يبعث الأشعة تحت الحمراء، والعناصر من هذا النوع معروفة بالدايودات الباعثة للضوء (E)، أما العنصر المستقبل فهو مفتاح إلكتروني (ترانزستور) والذي يتأثر بالأشعة تحت الحمراء، إنه يغلق عند تعرضه للأشعة تحت الحمراء ويفتح الدائرة عند عدم تعرضه لها، و الترانزستور الذي يتميز بهذه المواصفات يدعى بالترانزستور الضوئي.
الحساسات التحريضية
|
| الحساسات التحريضية |
يقوم بعكس الشعاع من على أي جسم سواء كان معدني أو غير معدني، وأفضل مثال على هذا النوع من الحساسات هو الأبواب الأوتوماتيك، حيث يقوم باستشعار أجساد الناس الذين يريدون دخول المكان ومن ثم يقوم بالفتح.
الحساسات السعوية Capactive Sensors
هي حساسات تتعلق بقياس السعة (قيمة المكثف) فهي في مبدأ عملها مشابهة جدا للحساس التحريضي، وهي تبدي رد فعل مختلف تماما عند اختلاف المواد، لهذا فإن التشغيل الخاطئ قد يحدث بسهولة عند حدوث تغير في الظروف المحيطة بالحساس مثل وجود رطوبة أو تلوث، ولضمان تشغيل خالي من المشاكل فإن التعليمات للمنتجين يجب أن تدرس بحرص.
المصادر
كتاب التحكم التقليدي الأساسي