摇臂开关

摇臂开关概述

摇臂开关是一种通过又宽又平的杠杆的摇臂动作开关电路的电子元件。这使其与其他通过跳闸动作启动的开关有所不同。换句话说,当摇臂开关一侧被按压时,另一侧升起,很像一个摇摆木马或跷跷板。通常,这类开关的一端标有一个小圆圈,表明装置“开启”,另一端标有一条横线或破折号,表明装置“关闭”。

摇臂开关在欧洲、亚洲许多国家、美国和澳大利亚使用广泛,如今其被设计带有一个几乎像薄饼一样的墙板。其一般被安装到墙上,带有最小的突出物。澳大利亚的趋势是使用极小的摇臂开关,带有16毫米的摇臂结构。这些微缩版的主要优势是比英国和美国通常使用的大号版所占空间更少。比如,在单一标准的英国摇臂开关的“所占面积”内,可以安装最多六个澳大利亚摇臂开关结构。 

即使摇臂开关使用金属面板,其外部零件也无需接地(装饰性金属面板仅在塑料外壳顶部滑动)。

工程师应该注意墙板、盖板和开关本身若由不同制造商制造,其一般不可通用。

广义上,摇臂开关有四种主要类型:

  • 单刀双掷(SPDT)
  • 单刀单掷(SPST)
  • 双刀双掷(DPDT)
  • 双刀单掷(DPST)

单刀单掷开关利用致动器的摇臂动作,仅仅通过关闭或打开切断或制造回路。单刀双掷开关允许两个可用端子中的一个接至主要电路,如操作同一照明电路的楼上和楼下开关。双刀单掷摇臂开关有四个端子连接或断开两对端子,该两个照明电路(如地下室及一楼电路),每个都有打开/关闭开关。双刀双掷摇臂开关有六个端子,允许一对端子连接另两对端子。

如今可用的电子摇臂开关类型极多。其中包括:

  • 照明电源摇臂开关
  • 微型单刀(SPST)摇臂开关
  • 微型咬合电源摇臂开关
  • 微型双刀(DPST)电源摇臂开关
  • 微型摇臂及杠杆手柄开关
  • 微型照明电源摇臂开关
  • 微型电源摇臂开关
  • 超小型摇臂开关
  • 微型电源摇臂开关
  • 电源摇臂开关
  • 电源摇臂及杠杆手柄开关
  • 单极电源摇臂开关
  • 防水摇臂开关

 

摇臂开关的历史

在照明开关出现之前,科学就意识到了电流的潜力。法拉第的实验和名为William Hyde Wollaston的物理学家提出的重要观点,见证了对设计利用电磁技术的一般理解的发展。然而,在照明开关出现前的1884年,摇臂开关是居住在纽卡斯尔的先驱John Henry Holmes工作的结果。这一新型装置实用“速断技术”—该技术如今照明开关仍在使用。

Holmes的创新为阻碍了开关发展的“跳火问题”提供了技术解决办法。过去,开关中电触点的退化很快,因为其被电跳火反复损伤。这使得其中一个触点凹陷,并在另一个触点上覆盖非导电残渣。如其名字所示,无论开关使用者使出多少压力,快断技术使触点以光速接触或分离。由于元件迅速接触和分离的时间太短,无法形成跳火,这意味着由跳火导致的损坏也同时减少。

22年后的1916年,依旧使用Holmes的技术,纽约人William J. Newton和Morris Goldberg发明了一种新式照明开关设计:触发开关,其由凸杆或杠杆的“拨动”动作启动。

 

技术方面

一般而言,在简单的单刀双掷(STDP)摇臂开关中,双孔内的摇臂杠杆或致动器枢轴位于开关外壳内部(“体”)。在致动器的内表面有两个凹槽,凹槽内有一个导电金属“致动器棒”。该棒随后通过“压缩弹簧”被向下压至一个平的导电金属板—“公共接触棒”,其由铜制作,且不受小型金属棒上枢轴的束缚,该金属棒固定于公共端子之上。然而,由于压缩弹簧施加的压力,公共接触棒总是被压向两个触点中的一个,打开或关闭电路(其可纵向滑动,但受开关本身构造的制约,不可横向滑动)。

当按下致动器时,动能作为势能被转移到压缩弹簧,直到致动器通过中间位置(“过中心”或端点),此时弹簧释放其储存的能量,并通过滑动致动器棒直到其压至另一触点,迫使公共接触棒向相反方向改变。

在计算摇臂开关时,制造商考虑两个主要变量:元件的电子寿命和机械寿命。虽然在市场上有数以万计的摇臂开关体现这些标准,但很快就会明确该标准很少(如果有过的话)均等。开关的电子寿命总是比其机械寿命短,主要是因为其被在关闭状态下通过的电流压力所削弱。

 

在制造业中摇臂开关的用途

这些元件是电流等级不超过20安培时,简洁、经济开关的理想元件。

其在工业中应用广泛,被用于海洋环境、工业应用、电脑电源供电、显示器、咖啡机和除此之外的众多应用中。几乎所有需要打开/关闭开关的事物都可使用摇臂开关。它们也被应用于计算器、厨房电器、磁力锁、电话按键和许多其他室内及商业电子装置。

 

摇臂开关与其他开关有何不同

虽然摇臂开关与触发开关应用相同速断技术,二者的内部启动机构却相当不同。触发开关中旋转肘的两个杠杆被摇臂开关中的致动器棒、压缩弹簧和公共接触棒所取代。摇臂开关的开关过程也更容易,由于致动器棒的移动及压缩弹簧从势能到动能的迅速转化,用户需要施加较小的力,以滑动开关打开或关闭电路。