Одним из наиболее распространенных в использовании компонентов в электронике является переключатель. Это – очень простые, но очень важные компоненты, позволяющие  контролировать открытость или замкнутость определенного участка электрической цепи.

Переключатели представляют собой механические устройства с двумя или более клеммами (проводами), которые внутренне соединены с металлическими контактами и могут их замыкать  или размыкать при оказании определенного воздействия со стороны человека.

В зависимости от того, как человек воздействует на переключатель, различают следующие их виды:

1. Кнопочный переключатель

В кнопочных переключателях или просто кнопках замыкание (размыкание) контактов происходит при приложении некоторого, заданного конструктивно, усилия вдоль (или в пределах допустимого угла отклонения) воображаемой оси нажатия, которая чаще всего перпендикулярна к плоскости крепления кнопки.

Кнопки с 4 контактами стоит рассматривать, как 2 пары рельс, которые соединяются при нажатии.

В качестве примера построим несложное электронное устройство, имитирующее работу карманного фонарика: если кнопка нажата, то он светиться, иначе – не светиться. Для этого:

• Зайдите в свое рабочее пространство TinkerCad.
• Создайте новое электронное устройство.
• На рабочее поле добавьте резистор, светодиод, кнопку и источник питания. С помощью проводников создайте замкнутую электрическую цепь.

• После запуска симуляции мы сможем увидеть фонарик в действии.

Однако, редко встречаются фонарики, которые светятся только при нажатой кнопке. Большинство из них работают немного по другому: человек включает фонарик с помощью небольшого переключателя и фонарик светиться до тех пор, пока не измениться положение переключателя.

Реализовать фонарик в таком исполнении нам помогут другие типы переключателей.

2. Тумблер

Переключатели этого типа оснащены рычажком, который перемещается из стороны в сторону. Это позволяет либо замыкать/размыкать цепь, либо переключать направление тока.

Тумблеры могут отличаются друг от друга количеством полюсов (англ. pole) и направлений  (англ.  throw).

Количество полюсов на переключателе определяет количество отдельных цепей, которыми он может управлять. Например, переключатель с одним полюсом может влиять только на один контур в цепи, двухполюсный переключатель может отдельно управлять уже двумя различными контурами в цепи.

Количество направлений (позиций) – это фактически количество возможных положений переключателя. Например, если вы можете выполнить переключение переключателя или вернуть его обратно, то этот переключатель имеет только два возможных положения, поэтому он называется двухпозиционным переключателем или переключателем на два положения.

Часто в названии переключателей можно встретить разные буквы английского алфавита, например P, T, S, D и т.д, которые фактически и указывают на количество полюсов и позиций переключателя. Например, однополюсный двухпозиционный переключатель имеет аббревиатуру SPDT (single-pole, double-throw).

Схематически работу тумблеров можно изобразить таким образом:

В случае переключателей SPST имеем: если пластина находится слева, соединения между контактами a и b нет, а если справа – соединение есть, и благодаря этому ток может перейти от одного контакта к другому.

В случае переключателей SPDT имеем: если металлическая пластина находится слева, т.е. соединяет контакты a и b, то ток проходит через контакт а к контакту b. Если пластина находится справа, то она соединяет контакты a и c, и в результате ток идет от a к c.

Аналогично можно объяснить принципы действия всех остальных типов тумблеров.

Вернемся теперь к задаче с фонариком. Очевидно, что для технической его реализации нам необходимо использовать переключатель SPST. Но мы решим эту задачу с использованием переключателя SPDT (это связано с тем, что в среде TinkerCad нет одиночного SPST-переключателя).  Для этого:

• Зайдите в свое рабочее пространство TinkerCad.
• Создайте новое электронное устройство.
• На рабочее поле добавьте резистор, светодиод, переключатель Slideswitch и источник питания. С помощью проводников создайте замкнутую электрическую цепь.

• После запуска симуляции мы сможем убедиться в правильности нашей схемы.

Задания:

Задание 5. Создайте виртуальное устройство, имитирующее работу светофора: с помощью переключателей происходит включение (выключение) отдельных цветов светофора.

Задание 6. Создайте виртуальное устройство, имитирующее работу проходного выключателя (проходной выключатель используется для организации управления светом независимо из нескольких мест). В схеме устройства необходимо использовать два переключателя:

• Каждый из переключателей может по отдельности включить или выключить свет.
• Если свет был включен с помощью одного переключателя, то выключить его можно как с помощью первого переключателя, так и с помощью второго переключателя.

Предоставьте общий доступ к своим виртуальным устройствам и отправьте ссылки на решения с помощью формы.