Bir anahtar iki nokta arasındaki sürekliliği kontrol için kullanılan genellikle elektromekanik bir elektriksel aygıttır.

Transkript

1 Anahtar Tipleri Elektriksel bir anahtar bir devredeki elektronların akışını durdurmakta kullanılan herhangi bir aygıttır. Anahtarlar aslında ikili aygıtlardır: Ya tamamen açıktırlar ("kapalı") ya da tamamen kapalıdırlar ("açık"). Bir çok farklı anahtar türü vardır ve bu bölümde bu türlerin bir kısmını inceleyeceğiz. Bu kitap serisinin geldiğimiz bu aşamasında, bu temel elektrik konusunu anlatmak çok garip görünebilir, fakat takip eden konular katı-hal geçit devrelerinde ziyade mekanik anahtar kontağına bağlı sayısal teknolojinin eski alanını incelemektedir ve anahtar türlerini anlamak için gereklidir. Anahtar-tabanlı devrelerin fonksiyonunu öğrenirken aynı zamanda katı-hal mantık geçitleri hakkında öğrendikleriniz her iki konuyu kolaylıkla kavramanızı sağlar ve sayısal mantık devrelerinin arkasındaki matematik olan Boole cebrinde gelişmiş öğrenme deneyimi için basamak oluşturur. En basit anahtar türü tahrik mekanizmasının hareketi aracılığıyla birbiri ile kontaklanmış iki elektriksel iletkenin olduğu bir türdür. Bir miktar uyarıcı (ışık yada manyetik alan gibi) düşünceye bağlı olarak elektronik devreleri açma yada kapamayı barındıran diğer anahtarlar daha komplekstir. Her durumda herhangi bir anahtarın son çıkışı, anahtarların dahili kontak mekanizması aracılığıyla birbirine bağlanmış olacak ("kapalı") yada birbirine bağlanmamış olacak ("açık") olan devrebağlantılı terminal (en az) çifti olacaktır. Bir kişi tarafından çalıştırılmak için dizayn edilmiş herhangi bir anahtar genellikle el anahtarı olarak adlandırılır ve birçok farklı şekilde üretilirler: Eklemli anahtarlar iki yada daha fazla pozisyonun birinde açılı kol aracılığıyla harekete geçirilir. Eve ait kablolamada kullanılan genel ışık anahtarı eklemli anahtara bir örnektir. Çoğu eklemli anahtarlar kol pozisyonlarının herhangi birinde duracak iken kolu kati normal pozisyona döndüren dahili yay mekanizmasına sahip diğerleri "geçici" çalışma olarak adlandırılan şeye izin verir. Basma düğmeli anahtarlar basılıp bırakılan tuşla hareket ettirilen iki-pozisyonlu aygıtlardır. Çoğu basma düğmeli anahtarlar anlık işlem için tuşu kendisinin "dışına" yada "basılmamış" pozisyonuna getiren dahili yay mekanizmasına sahiptir. Bazı basma düğmeli anahtarlar tuşa her basışta açık yada kapalı mandallanabilecektir. Diğer basma düğmeli anahtarlar tuş dışarı çekilene kadar "içeri" yada "basılı" durumlarında kalacaktır. Bu son tür basma düğmeli anahtarlar genellikle kolay basmaçekme hareketi için mantar-şekilli tuşa sahiptir.

2 Seçici anahtarlar iki yada daha fazla pozisyondan birine döner düğme yada bir tür seçme kolu ile hareket ettirilir. Eklemli anahtarlar gibi seçici anahtarlar, pozisyonlarından herhangi birinde kalabilir yada anlık işlem için yaylı-döndürme mekanizmasını barındırır. Bir joystick anahtarı kolsuz taşınarak bir eksen hareketinden daha fazla hareket ettirilir. Birkaç anahtar mekanizmasından biri yada bir kaçı kolun hangi yöne basıldığına ve bazen ne kadar uzun basıldığına bağlı olarak harekete geçirilir. Anahtar sembolü üzerindeki çember-ve-nokta notasyonu kontağı harekete geçirmek için gereken joystick kol hareket yönünü gösterir. Joystick el anahtarları genellikle vinç ve robot kontrolünde kullanılır. Bazı anahtarlar insan operatörünün elinden ziyade makinenin hareketi ile çalıştırılmak için belirli bir biçimde dizayn edilmiştir. Bu hareket-etkili anahtarlar genellikle sınır anahtarları olarak adlandırılır çünkü onlar, çok uzağa hareket ettiğinde bileşeni harekete geçiren gücü kapatarak makinenin hareketini sınırlamak için sıklıkla kullanılır. El anahtarları gibi sınır anahtarları da birkaç farklılıkla gelir: Bu sınır anahtarları makine bölmesi yanına kaldıraca basılmayla sabitlenmiş sağlam basmalı yada seçmeli el anahtarlarına çok benzemektedir. Sıklıkla kaldıraçlar makine bölmesiyle tekrarlanan kontak tarafından manivelanın zamanla yok edilmesini önlemek için küçük silindir taşıyıcı ile tutturulmuştur. Yakınlık anahtarları manyetik yada yüksek-frekanslı elektromanyetik alan aracılığıyla metalik makine parça yaklaşımına duyarlıdır. Basit yakınlık anahtarları makine kısmı ne kadar dar (tipik olarak 1 inç yada daha az) olursa olsun kapalı anahtar mekanizmasını harekete geçirmek için kalıcı

3 mıknatıs kullanır. Daha kompleks yakınlık anahtar mekanizması, yüksek-frekanslı akım ile bobin teline enerji veren ve bu akımın şiddetini elektronik olarak gösteren bir metal detektör gibi çalışır. Eğer metalik kısım (manyetik olması gerekli değildir) bobine yeterince yakın olursa akım artacak ve gösterilen akımda hata yapacaktır. Yakınlık-anahtarı için anahtarı çevreleyen elmas-şeklinde kutu gibi belirtilerek burada gösterilen sembol elektronik bir türdür. Elektronik olmayan yakınlık anahtarı kol-hareketli sınır anahtarına benzer sembol kullanacaktır. Yakınlık anahtarının başka bir formu ışık kaynağı ve fotoseli kapsayan optik anahtardır. Makine pozisyonu ışık ışınının kesişmesi yada yansıması aracılığıyla algılanır. Optik anahtarları, ışık ışınının tehlikeli alana giren kişiyi algılamak için kullanıldığı güvenlik uygulamalarında da kullanışlıdır. Birçok endüstri sürecinde, anahtarlarla çeşitli fiziksel büyüklüğün gösterimi için o gereklidir. Bu şekildeki anahtarlar, sesli alarmlar olarak işlem değişkeninin normal parametreleri aştığını göstermek yada eğer değişkenler tehlikeli yada zararlı seviyelere ulaştıysa işlemi yada ekipmanı kapatmak için kullanılabilir. İşlem anahtarlarının çok farklı türleri vardır: Bu anahtarlar milin üzerine takılı merkezkaç ağırlık mekanizması yada bir çeşit kontak-olmayan optik yada manyetik gibi mil hareketinin algılanması aracılığıyla dönüş hızına duyarlıdır. Gaz yada sıvı basınç, basıncı mekanik kuvvete dönüştüren basınç eğer pistona, diyaframa yada daha aşağılara uygulanıyorsa anahtar mekanizmasını harekete geçirmek için kullanılabilir. Pahalı olmayan sıcaklık-algılama mekanizması "bimetalik şerit" tir: arka arkaya eklenmiş her biri farklı ısıl genleşme katsayısına sahip iki metalin ince bir şeridi. Şerit ısıtıldığında yada soğutulduğunda, iki metal arasındaki farklı ısıl genleşme katsayıları bükülmeye neden olur. Şeridin bükülmesi anahtar kontak mekanizmasını harekete geçirmek için kullanılabilir. Diğer sıcaklık anahtarları sıvı yada gazla doldurulmuş, basınç-algılama anahtarına ince tüpün hazneyi bağlanmasıyla madenden yapılma pirinç haznesi kullanır. Hazne ısıtıldığında gaz yada sıvı genleşir ve anahtar mekanizmasını harekete geçiren basınç artışını oluşturur.

4 Kayan bir nesne, tank içerisindeki sıvı seviyesi malum noktayı geçecek kadar arttığında anahtar mekanizmasını harekete geçirmek için kullanılabilir. Eğer sıvı elektriksel iletken ise, sıvının kendisi istenen derinlikte tank içerisine yerleştirilmiş iki metal çubuk arasında köprü oluşturacak iletken gibi kullanılabilir. İletkenlik tekniği genellikle iletken sıvı boyunca küçük bir miktar akım tarafından tetiklenmiş rölenin özel tasarımıyla yerine getirilir. Çoğu durumda sıvı boyunca devrenin tam akım yüklenecek şekilde anahtarın açılması elverişsizdir ve tehlikelidir. Seviye anahtarları odun kırıntısı, tohumu, kömürü veya depolama silosu, selesi yada kutusu içerisindeki hayvan yemi gibi katı maddelerin seviyesini algılamak için de dizayn edilebilir. Bu uygulama için genel bir tasarım, küçük bir elektrik motoru tarafından yavaşça döndürülen sele içerisine istenilen yükseklikte yerleştirilmiş küçük bir vapur çarkıdır. Katı malzeme selenin bu yüksekliğini hissettiğinde, malzeme vapur çarkının dönmesini önler. Küçük motor tork davranışı anahtar mekanizmasını harekete geçirir. Diğer bir tasarım istenen yükseklikte dışarıdan sele içerisine yerleştirilmiş "ses çatalı" biçimli metal sivri uç kullanır. Çatal elektronik devre ve mıknatıs/elektromıknatıs bobin takımı tarafından kendisinin yankılanan frekansında titreştirilir. Sele bu yüksekliği hissettiğinde katı malzeme çatalın titreşimini azaltır, titreşimin şiddeti ve/veya frekansındaki değişim elektronik devre aracılığıyla algılanır. Borunun içerisine yerleştirilmiş bir akış anahtarı, genellikle akış tarafından basılan küçük bir çark yada pervaneyle kesin eşiğin herhangi bir aşırı gaz yada sıvı akış oranını algılayacaktır. Diğer akış anahtarları, boru içerisine inşa edilmiş sınırlamaya karşı basınç düşüşünü ölçen basınç fark anahtarları gibi yapılmıştır. Seviye anahtarının sıvı yada katı malzeme için uygun olan başka bir türü nükleer anahtardır. Radyoaktif kaynak malzemesi ve radyasyon algılayıcısından oluşturulmuş ikili katı yada sıvı malzeme için depolama kabının çapına karşıdan karşıya monte edilmiştir. Kaynak/algılayıcı düzenleme seviyesinden ötede malzemenin herhangi bir yüksekliği algılayıcıya ulaşan radyasyonun şiddetini azaltacaktır. Algılayıcıdaki radyasyonda meydana gelen bu azalış ölçüm, alarm noktası yada kapak seviyesinin kontrolünde bile anahtar kontağını sağlamak için röle mekanizmasını tetiklemekte kullanılabilir.

5 Kaynak ve algılayıcının her ikisi kendisine radyasyon akısı haricinde hiçbir şekilde etkileme olmadan kabın dışarısındadır. Kullanılan radyoaktif kaynaklar oldukça zayıftır ve işçi yada bakım personelinin sağlığını tehdit etmemektedir. Her zamanki gibi, fiziksel bir işlemi yada operatör kontrolü gibi hizmet eden görüntüleme için anahtarlamayı gerçekleştirmenin birden fazla yolu vardır. Diğerlerine göre açıkça kesin avantaj sergilese de herhangi bir uygulama için genellikle "mükemmel" tek bir anahtar yoktur. Anahtarlar verimli ve güvenilir operasyon için göreve akıllıca seçilmelidir. ÖZET: Bir anahtar iki nokta arasındaki sürekliliği kontrol için kullanılan genellikle elektromekanik bir elektriksel aygıttır. El anahtarları insan dokunması ile harekete geçirilir. Sınır anahtarları makine hareketi ile harekete geçirilir. Süreç anahtarları bazı fiziksel süreçteki değişimlerle harekete geçirilir (sıcaklık, seviye, akış, v.b.)