Hvad du skal vide om kontakter

Kontakter er en integreret del af vores hverdag og tilbyder både variation og allestedsnærværelse. De findes i utallige former, fra bittesmå knapper til massive betjeningselementer, og de omfatter et bredt spektrum af funktioner. Denne mangfoldighed, der påvirkes af faktorer som mekanisk eller elektrisk drift og manuel eller elektronisk styring, kan ofte koges ned til personlige præferencer inden for æstetik og brugergrænseflader.

Mens elektroniske kontakter, der er baseret på teknologier som BJT'er, MOSFET'er, IGBT'er og andre halvlederdesign, får mere og mere opmærksomhed på grund af faldende omkostninger og flere funktioner, er mekanisk betjente kontakter stadig den foretrukne kontaktløsning. Denne artikel vil dykke ned i det grundlæggende om kontakter, med særligt fokus på fysisk betjente og aktiverede modeller, for at forstå, hvordan de bygger bro mellem form og funktion.

Grundlæggende om kontakter

Udgangspunktet for at vælge en kontakt kræver en forståelse af begreberne poler og kontaktpunkt (throws). Kort sagt angiver poler antallet af kredsløb, som en enkelt kontakt kan styre, mens kontaktpunkter angiver, hvor mange kontakter der kan vælges imellem. Dette begreb forstås mest effektivt gennem enkle visuelle repræsentationer.

Figur 1: SPST-kontaktdiagram. (Billedkilde: Same Sky)

Hvis der er tale om en kontakt med kun én pol og ét kontaktpunkt, også kaldet SPST, giver den kontrol over et enkelt kredsløb, hvor kontakten blot kan åbne og lukke en enkelt kontakt. Lad os sammenligne dette med en kontakt, der har en enkelt pol, men dobbelt kontaktpunkt, kendt som SPDT.

Figur 2: SPDT-kontaktdiagram. (Billedkilde: Same Sky)

I SPDT-kontakten er der stadig et enkelt kredsløb under kontrol, men kontakten kan skifte mellem to forskellige kontaktpunkter. I SPDT's verden er kontakten ikke begrænset til blot at åbne og lukke et kredsløb, men snarere til at omdirigere selve kredsløbet.

Figur 3: DPDT-kontaktdiagram. (Billedkilde: Same Sky)

Når det drejer sig om en DPDT-kontakt (double pole, double throw), tager en enkelt kontakt kontrol over to kredsløb, og hver kontakt i den navigerer mellem to kontaktpunkter. Selvom SPST, SPDT, DPST og DPDT er de mest udbredte kontaktkonfigurationer, er der ingen teoretisk begrænsning på antallet af poler og kontaktpunkter, som en kontakt kan have. Når der er mere end to poler eller kontaktpunkter, erstatter numeriske etiketter 'S' eller 'D'. For eksempel kan en kontakt med fire poler og fem kontaktpunkter være mærket som en 4P5T-kontakt af producenten. På samme måde kan en dobbeltpol med seks kontaktpunkter repræsenteres som DP6T.

Overvejelser om valg af kontakt

Ud over poler og kontaktpunkter er der flere andre kontaktspecifikationer, der skal overvejes under udvælgelsesprocessen. Listen nedenfor indeholder nogle af de mest almindelige funktioner, men er på ingen måde udtømmende.

• Størrelse: Som tidligere nævnt findes kontakter i mange former og størrelser. Fra kontakter, der er mindre end et riskorn, til dem, der er for store til at flytte med hånden, afhænger størrelsen typisk af den påtænkte anvendelse. Industrielle miljøer implementerer ofte større kontakter, hvor handsker er i spil, eller fine bevægelser er vanskelige, mens kompakte, indlejrede enheder normalt søger den mindst mulige kontakt.
• Standardtilstand: De fleste kontakter har ikke en foruddefineret tilstand, men der er momentane kontakter, som normalt udviser en forudindstillet tilstand, enten normalt åben (NO) eller normalt lukket (NC).
• Positioner: Denne parameter dikterer antallet af kontakter, der er indbygget i en enkelt enhed. Der kan være tilfælde, hvor dette begreb fejlagtigt forveksles med "kontaktpunkter", men det er afgørende at erkende, at positioner betyder diskrete kontakter inden for den samme enhed, der hver især kan aktiveres uafhængigt.
• Montering: Som enhver anden elektronisk komponent tilbyder kontakter en række forskellige monteringskonfigurationer. Overflademontering og gennemgående stilarter er normalt forbundet med mindre kontakter på PCB'er, mens panelmonterede og DIN-skinnemonterede kontakter har tendens til at være større. En afgørende faktor i både overflademontering og gennemgående huller er den parameter, der kaldes "benafstand", som angiver afstanden mellem ledningerne. I forbindelse med kontakter med gennemgående huller er benafstand af særlig betydning, da en passende benafstand gør det muligt at bruge breadboards.

Figur 4: Brug af gennemgående hulkontakt på et breadboard. (Billedkilde: Same Sky)

• Aktivering: Ud over at skelne mellem manuel og elektronisk aktivering, tilbyder kontakter forskellige aktiveringsmetoder. Dette kan inkludere manuel aktivering eller brug af små skruetrækkere eller værktøj. Den mest almindelige mulighed vil dog være at vælge mellem et hævet eller fladt aktuatorniveau.
• Strøm- og spændingsvurdering: Kontakter har et bredt spektrum af spændings- og strømværdier fra nogle få volt og ampere op til hundreder eller endda tusinder. Det er vigtigt altid at kontrollere, at en kontakt kan håndtere både den forventede strøm og spænding i den påtænkte anvendelse.
• Miljømæssige faktorer: Dette refererer typisk til indtrængningsbeskyttelse eller IP-klassificeringer, der bruges til at angive en kontakts niveau af beskyttelse mod støv og væske. Nogle kontakter kan dog have øget vibrationsfølsomhed eller vandalsikre funktioner.

Typer af mekaniske kontakter

Kontakttyperne nedenfor er mekanisk betjente og aktiverede, og de findes ofte, men ikke udelukkende, i mindre, bærbare eller indlejrede systemer.

• DIP-kontakter: DIP-kontakter fås i pakker til gennemgående huller eller overflademontering og er oftest en række SPST-kontakter. De passer godt på breadboards og i færdige produkter, hvilket muliggør semi-permanente valg. De findes i piano-, skyder- og drejeformer, der bruges til indstillinger i enheder, især i industrielle applikationer og udviklingskit. DIP-kontakter giver flere muligheder end jumpere og er brugervenlige, men ikke til hyppige justeringer.

Figur 5: Eksempel på DIP-kontakt. (Billedkilde: Same Sky)

• Roterende DIP-kontakter: Som en undergruppe af DIP-kontakter har disse et roterende format til valg af diskrete indstillinger (normalt 4 til 16 positioner) og har enten en flad eller hævet knap. Ligesom lineære DIP-kontakter fås de til montering gennem huller eller overflademontering. Men i modsætning til lineære DIP-kontakter kan de udlæses i BCD eller hex. De er kompakte og brugervenlige, men har kun et enkelt output og er ikke beregnet til kontinuerlig brug.

Figur 6: Eksempel på roterende DIP-kontakt. (Billedkilde: Same Sky)

• Skydekontakter: Skydekontakter, der almindeligvis kaldes strømafbrydere, betjenes ved at skubbe en aktuator. De er typisk SPST og kan klare hyppig brug. Nogle har flere poler eller kontaktpunkter, men det kan gøre det svært at placere dem præcist. Selvom de har højere kapacitet end DIP-kontakter, er de stadig strømbesparende og monteres ofte på overfladen eller gennem huller på PCB'er. Af og til fungerer de som mere tilgængelige DIP-kontakter i forbrugerelektronik, selvom det kan være en udfordring at afbalancere brugervenlighed med at undgå utilsigtet aktivering.

Figur 7: Eksempel på skydekontakt. (Billedkilde: Same Sky)

• Taktile kontakter: Taktile kontakter er kendt for deres mærkbare klik og er små, momentane knapper, der er designet til signaler med lav spænding og lav strøm. De kompenserer for deres beskedne elektroniske kapacitet med robusthed og lange livscyklusser i hundredtusindvis eller endda millioner. De er typisk enpolede, men kan også have flere udgange og høj IP-klassificering. Deres udbredte anvendelse i forbrugerelektronik, såsom spilcontrollere, fjernbetjeninger, garageporte og forskellige industrielle applikationer, understreger deres popularitet på grund af deres lille størrelse og holdbarhed.

Figur 8: Eksempel på taktil kontakt. (Billedkilde: Same Sky)

• Vippekontakter: Vippekontakter drejer i midten for at skifte mellem to muligheder, normalt ikke momentant. De bruges ofte som strømafbrydere til højspændingskredsløb, og nogle har LED- eller glødepærebelysning, der viser afbryderens status. De kan være IP-klassificerede til barske miljøer. Deres enkle interface og aktivering gør dem populære i forbrugerelektronik på trods af en lidt højere pris på grund af størrelse og funktioner. I industrielle miljøer supplerer de vippekontakter og kan have dæksler for at forhindre utilsigtet aktivering.

Figur 9: Eksempel på vippekontakt. (Billedkilde: Same Sky)

• Trykknapkontakter: Trykknapkontakter, ofte kaldet knapper eller trykknapper, har enkel ind-og-ud-aktivering. De kan være momentane, findes i forskellige former, og LED'er er ofte integreret til belysning eller til at indikere kontaktens tilstand. De håndterer en bred vifte af spændinger og strømme og monteres typisk på printkort eller paneler. Deres brugervenlighed passer til offentlige områder med konstante brugere. Trykknapper kan gøres robuste med anti-vandal-serier og høje IP-klassificeringer, der er ideelle til barske miljøer som elevatorer eller undergrundsbaner. Men deres størrelse, LED-muligheder og materialer kan føre til højere omkostninger sammenlignet med enklere, mindre trykknapmodeller.

Figur 10: Eksempel på trykknapkontakt. (Billedkilde: Same Sky)

• Vippekontakter: Vippekontakter er kendt for deres forlængede håndtag, hvilket gør dem velegnede til at bære handsker eller i situationer med begrænset finmotorisk kontrol. Det fremtrædende håndtag giver klar visuel feedback, hvilket eliminerer behovet for ekstra lysdioder, og deres store bevægelser sikrer umiskendelig omskiftning. De fås med forskellige poler og kontaktpunkter, men de er mindre almindeligt konfigurerede som øjebliksafbrydere. Vippekontakter er værdsat for deres nemme aktivering, hurtige feedback og sikkerhedsintegration, hvilket gør dem velegnede til industrielle eller videnskabelige applikationer. På grund af deres missionskritiske anvendelse i fly, kontrolinstrumenter og medicinsk udstyr har de en tendens til at være mere kostbare.

Figur 11: Eksempel på vippekontakt. (Billedkilde: Same Sky)

Sammenfatning

Kontakter er grundlæggende komponenter, der spiller en afgørende rolle i elektronik og elektriske systemer. Denne artikel har givet et omfattende overblik over de vigtigste aspekter af kontakter, herunder deres typer, funktion, anvendelser og overvejelser. Uanset om man designer en elektronisk forbrugerenhed eller arbejder på et komplekst industriprojekt, kan valget af den rette kontakt have stor betydning for et systems funktionalitet og pålidelighed. Same Sky har en række kontaktløsninger, der er klar til at opfylde en række forskellige kontaktbehov.