میکروسوئیچ یک نوع از ابزارهای کلیدزنی در صنعت برق به شمار می رود و کاربردهای بسیار متنوعی در صنعت برق دارد به طوری که ما همه روزه از قطعاتی استفاده می کنیم که میکروسوئیچ در آنها به کار گرفته شده است. میکروسوئیچ ها در طیف وسیعی از مصارف برق صنعتی در تنظیمات مختلف سوئیچ ، مصالح خانه سازی، عملگرها و ... کاربرد دارند.
نام دیگر آن "کلید مینیاتوری ضربه ای سریع" است. نخستین میکروسوئیچ توسط فردی به نام پیتر مک‌گل در سال ۱۹۳۲ میلادی در فریپورت، ایلینویز ابداع شد. مک‌گل در آن زمان یکی از کارمندان شرکت باتری‌سازی برگس بود. او در سال ۱۹۳۷ یک شرکت با عنوان میکروسوئیچ بنیان نهاد. از آن زمان تا کنون نام تجاری میکروسوییچ برای اشاره به این نوع از سوئیچ‌ها رایج شده‌است و شرکت‌های زیاد دیگری هم به تولید آن می‌پردازند.
میکروسوئیچ درواقع کلیدی است که با فشار، حرکت و یا ضربه فیزیکی تحریک می شود وعمل قطع و وصل جریان الکتریکی مدار را کنترل می کند.این قطعه نوعی سوئیچ محدودکننده کوچک است که در مدارهای الکتریکی مورداستفاده قرار می گیرد و با نام های کلید محدودکننده مکانیکی و یا کلید مینیاتوری ضربه ای سریع نیز شناخته می شود.
معمولا یک مکانیسم فنری به سرعت عملکرد میکروسوئیچ کمک می کند و با کوچک ترین ضربه یا تحریک شاسی، عمل مکانیکی مورد نیاز برای تغییر وضعیت کنتاکت ها انجام خواهد شد. ولتاژ و جریان کار و طراحی بازوی (شاسی) میکروسوئیچ ها متناسب با کاربرد متفاوت خواهد بود. تفاوت میکروسوئیچ با کلیدهای ساده در استفاده از شاسی میکروسوئیج به صورت فنری می باشد و تا زمانی که روی آن فشار وارد شود جریان برق را قطع یا وصل می کند. و زمانی که رها شود به وضعیت و حالت اولیه خود بر خواهد گشت.
شاید باورش برای ما سخت باشد و میکروسوییچ ها و سنسور ها در زندگی امروزه ما انسان ها بسیار کاربرد دارد ما هر روزه با صدها مدل از این محصولات در دور و اطراف خود سروکار داریم.و شاید متوجه آنها هم نشده باشیم میکروسوئیچ ها از دو قسمت تشکیل می شوند.
1- قسمت که ضربه به صورت مکانیکی به میکروسوییچ وارد شده و آن قسمت را تحریک می نماید.
2- قسمتی که با تحریک قسمت اول جریان برق قطع و یا وصل می نماید.
میکروسوئیچ ها با مارک ها و برند های مختلفی تولید و تهیه می شود و از ابعاد بسیار کوچک تا ابعاد متوسط متغیر می باشد.میکروسوئیچ ها دارای کنتاکت جریان خروجی می باشند که بر حسب کاربرد متفاوت می باشند و در حالت معمولی دارای کنتاکت یکبار و یک بسته هستند. بدیهی است، انتخاب میکروسوئیچ از نظر نوع عملکرد متناسب با کاربرد موردنظر خواهد بود.
عملکرد سوئیچ ها بر اساس بخشی که با هدف برخورد می کند، به دو دسته کلی زیر تقسیم می شود:
1- اهرمی
2- پیستونی
در ادامه هر یک از این دو نوع میکروسوئیچ مورد بررسی قرار خواهند گرفت.
میکروسوئیچ های اهرمی به صورت شعاعی فعال می شوند، یعنی حول یک محور می چرخند.بنابراین با حرکت این اهرم به چپ و راست یا بالا و پایین سوئیچ عمل می کند.اهرم در این میکروسوئیچ ها می تواند متفاوت باشد.
در این نوع میکروسوئیچ با فشردن یا کشیدن پیستون متصل به عملگر، سوئیچ عمل خواهد کرد.متناسب با نوع کاربرد می تواند شامل یک غلتک یا فنر نیز باشد.
یک میکرو سوئیچ که گاهی اوقات "کلید مینیاتور سریع (فنری)" نامیده میشود، یک نوع کلید با اتصال آنی و لحظه ای است که بطور گسترده در ابزار خودرو، صنعت و پزشکی بعنوان سنسور استفاده می شود.
این سوئیچ به دلیل نام کمپانی Micro ، اولین شرکت سازنده ی این نوع کلید بصورت تجاری ؛ "میکرو" نام گرفت. محرک این سوئیچ ها اغلب دارای یک چرخ محوری در بالای یک دکمه ی فشاری است. این سوئیچ بطور گسترده ای در برنامه های سیستم کنترل از قبیل اتصالات سوئیچ های ایمنی در آسانسورها، دستگاه های فروش و غیره استفاده می شود.
میکروسوئیچ ها در رباتیک بسیار وسیله ای پر کاربرد می باشد.میکروسوئیچ ها با توجه به میزان ولتاژی که می توانند انتقال کنند تقسیم بندی می شوند که کاربردهای بسیار گوناگون و گسترده ای دارند. از کاربردهای بسیار رایج میکروسوئیچ ها می توان به کاربرد آن در کلیدهای تشخیص طبقه در آسانسورها و در دستگاههای کپی و ماوس و کیبورد و همچنین کاربرد بر روی مادربردها به منظور سوئیچ سریع بر یک مود دیگر نام برد.میکروسوئیچ هایی وجود دارند که می توانند موتورهای کوچک،لامپ ها و سیم پیچ ها را مسقیم قطع و وصل کند.
هر کلید مکانیکی از دو قسمت رسانا تشکیل می شوند که با اتصال آن دو مدار وصل و با جدا شدن آنها قطع می شود. این دوقطعه را کنتاک می نامند.کنتاک علاوه بر اینکه باید رسانا باشد و در برابر خوردگی نیز مقاومت داشته باشند باید دارای سختی متناسب برای مقابله و مقاومت مکانیکی در مقابل سایش را نیز داشته باشد.
یکی از روش های مناسب برای مقابله با ایجاد قوس الکتریکی در کلید در زمان قطع و وصل کردن افزایش سرعت به این عمل می باشد. برای افزایش سرعت در قطع و صل کردن در بسیاری از کلیدها از فنر استفاده می شود. به این ترتیب زمانی که فاصله کنتاک ها کم است و قابلیت ایجاد قوس الکتریکی وجود دارد را به حداقل می رساند.همچنین می توان از عایق های سرامیکی برای جلوگیری از قوس الکتریکی استفاده کرد.
اساس هر کلید مکانیکی را، دو قطعه رسانا (فلزی) تشکیل می‌دهد که با اتصال آن دو مدار وصل و با جداشدن آنها مدار قطع میشود. به این دو قطعه، کنتاکت گفته میشود. این قطعات باید در برابر خوردگی مقاوم باشند. چرا که اغلب فلزات به سادگی دچار اکسایش و کاهش شده و این موضوع عملکرد صحیح کلید را متوقف می‌کند. کنتاکت، نه تنها باید رسانا بوده و در برابر خوردگی مقاوم باشند، بلکه باید دارای سختی مناسب برای پیشگیری از سایش و مقاومت مکانیکی کافی باشند.
در کلیدها معمولا علاوه بر کنتاکت‌ها، بخشی وجود دارد که در دسترس کاربر بوده و کنتاکت را به حرکت در می‌آورد. وجود این بخش باعث میشود تا کاربر مستقیماً با کنتاکت تماس نداشته باشد. این بخش می‌تواند بسته به کاربرد کلید، شکل‌های گوناگون داشته باشد. اگر توان الکتریکی و یا پتانسیل الکتریکی جریان عبوری از کلید، از حدی بیشتر باشد، در هنگام قطع و وصل جریان، میان دو کنتاکت قوس الکتریکی برقرار میشود. این قوس الکتریکی باعث ایجاد حرارت بسیار زیادی در محل اتصال کنتاکت‌ها شده و باعث ذوب جزئی (خال زدن) آنها میشود. اثر مخرب ولتاژ بالا در ایجاد قوس الکتریکی، از اثر توان الکتریکی نیز بیشتر است.البته در زمان اتصال کوتاه نیز دقیقا چنین اتفاقی روی می دهد.
ساختار داخلی میکروسوئیچ ها دقیقاً مثل یک پوش باتن دوبل است ومعمولاً یک کنتاک NO (در حالت عادی باز) و یک کنتاکت NC (در حالت عادی بسته) دارند.میکروسوئیچ ها تماسی هستند اما قطعات مشابه، مانند سنسورهای مجاورتی القایی یا خازنی یا سنسورهای فوتو الکتریک بدون نیاز به تماس با جسم می توانند عملکردی مشابه میکروسوئیچ ها داشته باشند.البته میکروسوئیچ ها نسبت به سنسورهای مجاورتی قادر به تحمل جریان های بالاتر و فعالیت های مکانیکی سنگین تر هستند.
به طور کلی میکروسوئیچ متشکل از چهار جزء اصلی زیر است:
1- اهرمی که هدف با آن برخورد می کند. هر میکروسوئیچ یک شاسی دارد که
با برخورد جسم یا به عبارتی هدف با این شاسی، کنتاکت ها تغییر وضعیت خواهند داد.
2- عملگر بخشی است که به اهرم متصل است و حرکت خطی، عمودی و یا دورانی اهرم را به تغییر وضعیت در کنتاکت ها تبدیل می کند.
3- بدنه سوئیچ که شامل کنتاکت هاست و حالت آن توسط عملگر کنترل می شود.
4- پایانه های الکتریکی که به کنتاکت های سوئیچ متصل شده و سیم ها را از طریق پیچ های پایانه به سوئیچ متصل می کنند.
انتخاب یک میکروسوئیچ مناسب، مستلزم توجه به مشخصات مکانیکی و پارامترهای عملکردی ماشین های مختلف و عواملی مانند اندازه، نیروی عملیاتی، روش نصب، دقت و سرعت مورد نیاز است.علاوه بر این، درجه بندی الکتریکی یک میکروسوئیچ باید با سیستمی که قرار است کنترل کند مطابقت داشته باشد تااز خرابی ابزار جلوگیری شود.
میکروسوئیچ ها معمولاً بخشی از مدار فرمان هستند وبا یک ضربه کوچک می توانند کنتاکتور مربوط به ادوات بزرگ تر را فعال یا غیرفعال کنند.البته بعضی میکروسوئیچ ها قادر به کنترل مستقیم لامپ یا الکتروموتورهای کوچک نیز هستند.
میکروسوئیچ ها دارای چندین مزیت برای طراحی هستند که از جمله آن ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
1. از نظر طراحی مدار معمولاً ساده و سر راست هستند.
2. تقریباً در هر محیط صنعتی به خوبی کار می کنند.
3. دقت و تکرارپذیری بالایی دارند.
4. این قطعات مصرف برق کمی دارند و به اصطلاح کم مصرف هستند.
5. قابلیت سوئیچینگ بارهای القایی زیاد (High-Inductance Load) را دارند.
6. می توان از آن ها برای سوئیچینگ چندین بار استفاده کرد.
7. نصب آن ها ساده است.
8. مقاومت فیزیکی خوبی دارند و بنابراین در مکان های پرخطر قابل اعتماد هستند.
9. معمولاً کنتاکت های الکتریکی قدرتمندی دارند، بدین معنی که می توان از آن ها برای تغییر مستقیم جریان بالاتر بدون نیاز به استفاده از رله کنترل ثانویه استفاده کرد.
10. افت ولتاژ کمی دارند و در برابر نویز الکتریکی نیز مقاوم هستند.میکروسوئیچ ها معایبی نیز دارند؛ بنابراین ممکن است برای هر کاربردی مناسب نباشند ومحدودیت هایی ایجاد کنند.
1. از آن جاکه میکروسوئیچ ها به عملکرد مکانیکی متکی هستند، معمولاً در تجهیزاتی که با سرعت نسبتاً کم کار می کنند، استفاده می شوند.
2. این قطعات حسگرهای تماسی هستند، به این معنی که برای فعال شدن نیاز به تماس فیزیکی با هدف دارند.
3. ماهیت طراحی مکانیکی آن ها بدین صورت است که دستگاه ها به مرور زمان دچار سایش یا فرسودگی مکانیکی می شوند و در نهایت نیاز به تعویض خواهند داشت.
عمر مفید هر میکرو سوییچ در نوع کم کارکرد 1 میلیون بار و در مدل های صنعتی پر کاربرد به بیش از 10 میلیون بار چرخه کارکرد می رسد. میکرو سوئیچ ها کلید های بسیار حساسی هستند که با کوچک ترین فشار عمل می کنند و در طیف وسیعی از وسایل مانند لوازم الکترونیکی، عملگرها و …. استفاده می شوند.
عمر مفید بالای این قطعات و دیر خراب شدن میکروسوئیچ ها باعث پیشرفت زیاد استفاده از آنها در صنعت الکترونیک شده است و به سرعت حتی در لوازم خانگی مورد استفاده قرار گرفته اند.یکی از فرق های اصلی میکرو سوئیچ با دیگر کلید ها کوچک بودن و امکان جابجایی در دستگاه های متحرک به دلیل قرارگیری دکمه بر روی خود میکرو سوئیچ است. همین دلیل باعث می شود که بتوانید آن را در انواع دستگاه ها نصب کنید.
یکی دیگر از فرق های میکرو سوییچ ها واکنش سریع آنهاست که به محض احساس فشار عملیات قطع یا وصل برق را انجام می دهد . در تمام حالت ها و برای انجام تمام پروژه ها می توان از میکرو سوییچ استفاده کرد.در میکروسوئیچ ها تفاوت میزان جابه جایی کوچک محرک که باعث تغییر وضعیت میکرو سوئیچ می شود به نسبت میزان جابه جایی کنتاکت های الکتریکی میکروسوییچ که سرعت زیادی دارد بسیار مشهود است.
میکرو سوئیچ ضد آب ، سوئیچی است که توانایی محافظت خاصی از ذرات بزرگ مانند گرد و غبار و مایعات را دارد. با افزایش عمر مفید ، مواد ضد آب اکسید شده و غشای ضد آب ضعیف می شود. بنابراین ، هنگام انتخاب مواد نوع جنس میکروسوئیچ ضد آب یا واترپروف اهمیت زیادی دارد؛ بهترین انتخاب جنس سیلیکونی ضد خوردگی است. به این ترتیب ، فارغ از اینکه در دمای بالا ، محیط خشک یا مرطوب و سرد باشد ، میکروسوئیچ واترپروف می تواند عملکرد خوبی را داشته باشد.
هزینه ساخت میکرو سوئیچ های ضد آب نسبتاً کم است ، که این امر در بازار برای یک قطعه الکترونیکی که کاربردهای گسترده ای دارد ، مزیت قابل توجهی میباشد. میکرو سوئیچ ضد آب بسیار کوچک و سبک است.
میکروسوییچ واترپروف همچنین دارای خواص رسانایی خوبی است ، مدار آن را معمولا با خمیر کربن ، خمیر نقره یا ورق مس و غیره پوشانده میشود. لایه رسانا آن را می توان بدون هیچ مشکلی تا کرد ، و سوئیچ غشایی منحصر به فرد نیز می تواند ولتاژهای بالاتر را بدون آسیب تحمل کند .
در واقع اصل کار میکرو سوئیچ ضد آب در واقع همانند میکرو سوئیچ معمولی است. تفاوت در این است که میکرو سوئیچ ضد آب از طریق یک طراحی خاص ضد آب و گرد و غبار (مانند اضافه کردن حلقه آب بندی) به یک سطح خاص محافظت می کند. به دلیل خاصیت ضد آب بودن آن ، اغلب در محیط های خشن استفاده می شود. سری سوئیچ های میکرو ضد آب به طور گسترده ای در زمینه های زیر مورد استفاده قرار می گیرد: لوازم خانگی ، تجهیزات الکترونیکی ، تجهیزات اتوماسیون ، الکترونیک اتومبیل ، ماشین آلات کشاورزی ، تجهیزات اداری و غیره.
ویژگی های اصلی
- اثبات آب و اثبات گرد و غبار
ساختار محکم ، شکاف تماس کوچک ، اقدام سریع ، حساسیت بالا
طول عمر ، دقت بالا و قابلیت اطمینان
کاربرد گسترده ای در خودکار ، تجهیزات کشاورزی ، برنامه های کاربردی ، تجهیزات اداری و غیره
میکروسوئیچ صنعتی از نظر کارکرد، مشابه سایر میکرو سوئیچ ها عمل می کند. منتها ممکن است برخی قطعات این دستگاه برای استفاده های صنعتی دارای طول عمر بیشتری به نسبت سایر مدل های خود باشند.
انواع مختلفی از میکروسوئیچ صنعتی وجود دارد مثل: فشاری، غلطکی، سوزنی.از میکرو سوئیچ صنعتی در کارخانه ها و صنایع مختلفی برای کنترل حد، نمایش وضعیت، شمارش قطعات و … استفاده می کنند. میکروسوئیچ های صنعتی مانند سایر قطعات مزایا و معایبی دارند که عبارتند از:
1. استفاده و عملکرد راحت و آسان برای همه
2. پوشش بادوام و مقاوم در محیط های صنعتی مختلف
3. عمر با دوام و طولانی
4. استفاده برای جریان های بالا و مقاومت خوب به نسبت سایر سنسورها
5. مقاومت خوب در مقابل نویزها و اعوجاج الکتریکی و تداخل رادیویی
6. نداشتن جریان نشتی و کارکرد آسان تیغه های NO و NC
از معایب میکروسوئیچ صنعتی هم می توان به مواردی مثل:
1. عمر کمتر کنتاکتورها به نسبت سنسورهای غیر تماسی
2. اصطکاک و فرسودگی قطعات متحرک
3. قابلیت استفاده از این قطعات در تمام محیط های صنعتی وجود ندارد.
یکی از مهم ترین قطعات موجود در آسانسورها میکرو سوییچ ها هستند. در ابتدا و انتهای چاله آسانسور از این قطعات استفاده می شود تا از خطرات احتمالی برخورد کابین یا سقف آسانسور به زمین جلوگیری شود.
البته از میکرو سوئیچ آسانسور بین طبقات و برای شناسایی هر طبقه هم استفاده می کنند. تعداد میکروسوئیچ های استفاده شده برای کف و سقف چاله آسانسور به نوع تابلو فرمان نصب شده در آن بستگی دارد، اما در کل چیزی بین 4 تا 6 عدد در هر ردیف نصب می شود.هر کدام از این میکرو سوییچ های آسانسور کار خاصی را انجام می دهند. دو نوع از میکروسوییچ های مورد استفاده برای آسانسورها میکروسوئیچ غلتکی و پروانه ای است.
