انواع المفاتيح
ما هو المفتاح الكهربائي؟
المفتاح الكهربائي هو أي جهاز يُستخدم لقطع تدفق الإلكترونات في الدائرة. المفاتيح الكهربائية هي في الأساس أجهزة ثنائية: إما أن تكون في وضع التشغيل التام ("مغلق") أو في وضع الإيقاف التام ("مفتوح"). هناك أنواع عديدة من المفاتيح الكهربائية، وسنتناول بعضًا منها في هذا الفصل.
تعرف على أنواع المفاتيح المختلفة
أبسط أنواع المفاتيح هو النوع الذي يتم فيه توصيل موصلين كهربائيين مع بعضهما البعض عن طريق حركة آلية التشغيل.
هناك مفاتيح أخرى أكثر تعقيدًا، وتحتوي على دوائر إلكترونية قادرة على التشغيل أو الإيقاف اعتمادًا على بعض المحفزات الفيزيائية (مثل الضوء أو المجال المغناطيسي) التي يتم استشعارها.
على أية حال، فإن الناتج النهائي لأي مفتاح سيكون (على الأقل) زوجًا من محطات توصيل الأسلاك التي سيتم توصيلها معًا بواسطة آلية الاتصال الداخلية للمفتاح ("مغلقة")، أو غير متصلة ببعضها البعض ("مفتوحة").
أي مفتاح مصمم ليتم تشغيله بواسطة شخص يسمى عمومًا مفتاح يدوي ، ويتم تصنيعه في عدة أنواع:
مفاتيح التبديل
تُشغَّل مفاتيح التبديل بواسطة رافعة مائلة في أحد وضعين أو أكثر. مفتاح الإضاءة الشائع الاستخدام في توصيلات المنازل هو مثال على مفتاح التبديل.
تستقر معظم مفاتيح التبديل في أي من مواضع الرافعة الخاصة بها، في حين أن البعض الآخر يحتوي على آلية زنبركية داخلية تعيد الرافعة إلى وضع طبيعي معين ، مما يسمح بما يسمى بالتشغيل "اللحظي".
مفاتيح الضغط
مفاتيح الضغط هي أجهزة ثنائية الوضع، تُشغَّل بالضغط على زر وتحريره. تحتوي معظم مفاتيح الضغط على آلية زنبركية داخلية تُعيد الزر إلى وضع "الخروج" أو "عدم الضغط عليه" للتشغيل اللحظي.
بعض مفاتيح الضغط تُغلق بالتناوب عند كل ضغطة زر. بينما تبقى مفاتيح ضغط أخرى في وضع "الداخل" أو "الضغط" حتى يُسحب الزر للخارج.
عادةً ما يحتوي هذا النوع الأخير من مفاتيح الضغط على زر على شكل فطر لسهولة عملية الدفع والسحب.
مفاتيح الاختيار
يتم تشغيل مفاتيح الاختيار باستخدام مقبض دوار أو رافعة من نوع ما لاختيار أحد وضعين أو أكثر.
مثل مفتاح التبديل، يمكن لمفاتيح التحديد أن تستقر في أي من مواضعها أو تحتوي على آليات عودة زنبركية للتشغيل اللحظي.
مفاتيح عصا التحكم
يُشغَّل مفتاح عصا التحكم بواسطة رافعة حرة الحركة في أكثر من محور حركة. تُشغَّل آلية أو أكثر من آليات تلامس المفتاح بناءً على اتجاه دفع الرافعة، وأحيانًا بناءً على مدى دفعها.
يشير رمز الدائرة والنقطة على رمز المفتاح إلى اتجاه حركة ذراع التحكم اللازمة لتشغيل جهة الاتصال. تُستخدم مفاتيح التحكم اليدوية عادةً للتحكم في الرافعات والروبوتات.
تم تصميم بعض المفاتيح خصيصًا لتشغيلها عن طريق حركة آلة بدلاً من يد المشغل البشري.
تُسمى هذه المفاتيح التي تعمل بالحركة عادةً بمفاتيح الحد ، لأنها تُستخدم عادةً للحد من حركة الآلة عن طريق إيقاف تشغيل أحد مكوناتها إذا تحرك بعيدًا جدًا. وكما هو الحال مع المفاتيح اليدوية، تتوفر مفاتيح الحد بأنواع متعددة:
مفاتيح نهاية الشوط
تشبه مفاتيح الحد هذه بشكل وثيق مفاتيح التبديل أو التحديد اليدوية القوية المزودة برافعة يتم دفعها بواسطة جزء الماكينة.
في كثير من الأحيان، يتم تزويد الرافعات بمحمل أسطواني صغير، مما يمنع تآكل الرافعة بسبب الاتصال المتكرر مع جزء الماكينة.
مفاتيح القرب
تستشعر مفاتيح القرب اقتراب جزء من آلة معدنية إما عن طريق مجال مغناطيسي أو مجال كهرومغناطيسي عالي التردد.
تستخدم مفاتيح القرب البسيطة مغناطيسًا دائمًا لتشغيل آلية التبديل المختومة عندما يقترب جزء الماكينة (عادةً 1 بوصة أو أقل).
تعمل مفاتيح القرب الأكثر تعقيدًا مثل جهاز الكشف عن المعادن، حيث تقوم بتزويد ملف من الأسلاك بتيار عالي التردد، ثم تقوم بمراقبة حجم هذا التيار إلكترونيًا.
إذا اقترب جزء معدني (ليس بالضرورة مغناطيسيًا) بدرجة كافية من الملف، فسوف يزداد التيار، مما يؤدي إلى تعثر دائرة المراقبة.
الرمز الموضح هنا لمفتاح القرب هو من النوع الإلكتروني، كما هو موضح بواسطة الصندوق الماسي الشكل المحيط بالمفتاح.
سوف يستخدم مفتاح القرب غير الإلكتروني نفس الرمز الموجود في مفتاح الحد الذي يتم تشغيله بواسطة الرافعة.
هناك نوع آخر من مفاتيح القرب وهو المفتاح البصري، الذي يتكون من مصدر ضوء وخلية ضوئية. يُكتشف موقع الجهاز إما بانقطاع شعاع الضوء أو انعكاسه.
تُعد المفاتيح البصرية مفيدة أيضًا في تطبيقات السلامة، حيث يمكن استخدام أشعة الضوء للكشف عن دخول الأفراد إلى منطقة خطرة.
أنواع مختلفة من مفاتيح العمليات
في العديد من العمليات الصناعية، من الضروري مراقبة كميات فيزيائية مختلفة باستخدام المفاتيح.
يمكن استخدام مثل هذه المفاتيح لإطلاق الإنذارات، للإشارة إلى أن متغير العملية قد تجاوز المعلمات الطبيعية، أو يمكن استخدامها لإيقاف العمليات أو المعدات إذا وصلت هذه المتغيرات إلى مستويات خطيرة أو مدمرة.
هناك العديد من أنواع مفاتيح العملية المختلفة.
مفاتيح السرعة
تستشعر هذه المفاتيح سرعة دوران العمود إما عن طريق آلية وزن الطرد المركزي المثبتة على العمود، أو عن طريق نوع من الكشف غير التلامسي لحركة العمود مثل الكشف البصري أو المغناطيسي.
مفاتيح الضغط
يمكن استخدام ضغط الغاز أو السائل لتشغيل آلية التبديل إذا تم تطبيق هذا الضغط على مكبس أو غشاء أو منفاخ، مما يحول الضغط إلى قوة ميكانيكية.
مفاتيح درجة الحرارة
آلية استشعار درجة الحرارة غير المكلفة هي "الشريط ثنائي المعدن": وهو شريط رفيع من معدنين متصلين ظهرًا لظهر، ولكل معدن معدل مختلف من التمدد الحراري.
عندما يسخن الشريط أو يبرد، يؤدي اختلاف معدلات التمدد الحراري بين المعدنين إلى انحناء الشريط. يمكن بعد ذلك استخدام انحناء الشريط لتشغيل آلية تلامس المفتاح.
تستخدم مفاتيح درجة الحرارة الأخرى لمبة نحاسية مملوءة إما بسائل أو غاز، مع أنبوب صغير يربط اللمبة بمفتاح استشعار الضغط. عند تسخين اللمبة، يتمدد الغاز أو السائل، مما يؤدي إلى زيادة في الضغط تُفعّل آلية المفتاح.
مفتاح مستوى السائل
يمكن استخدام جسم عائم لتشغيل آلية التبديل عندما يتجاوز مستوى السائل في الخزان حدًا معينًا. إذا كان السائل موصلًا كهربائيًا، فيمكن استخدامه كموصل للربط بين مسبارين معدنيين مُدخلين في الخزان عند العمق المطلوب.
عادةً ما تُطبَّق تقنية التوصيل باستخدام مُرحِّل بتصميم خاص، يُفعَّل بتيار كهربائي ضئيل يمر عبر سائل موصل. في أغلب الحالات، يكون تحويل تيار الحمل الكامل للدائرة عبر سائل غير عملي وخطير.
يمكن أيضًا تصميم مفاتيح المستوى للكشف عن مستوى المواد الصلبة مثل رقائق الخشب أو الحبوب أو الفحم أو علف الحيوانات في صومعة التخزين أو الصندوق أو القادوس.
التصميم الشائع لهذا التطبيق هو عجلة مجداف صغيرة، يتم إدخالها في الصندوق على الارتفاع المطلوب، والتي يتم تدويرها ببطء بواسطة محرك كهربائي صغير.
عندما تملأ المادة الصلبة الصندوق إلى هذا الارتفاع، تمنع هذه المادة عجلة القيادة من الدوران. ثم تُفعّل استجابة عزم دوران المحرك الصغير آلية التبديل.
تصميم آخر يستخدم سنًا معدنيًا على شكل "شوكة رنانة"، يُدخل في الصندوق من الخارج بالارتفاع المطلوب. تهتز الشوكة بترددها الرنان بواسطة دائرة إلكترونية وملف مغناطيسي/كهرومغناطيسي.
عندما يمتلئ الصندوق إلى هذا الارتفاع، تعمل المادة الصلبة على تخفيف اهتزاز الشوكة، والتغير في سعة الاهتزاز و/أو التردد الذي يتم اكتشافه بواسطة الدائرة الإلكترونية.
مفتاح تدفق السائل
يتم إدخال مفتاح التدفق في الأنبوب، ويقوم باكتشاف أي معدل تدفق للغاز أو السائل يتجاوز عتبة معينة، وعادةً ما يكون ذلك باستخدام مجداف أو ريشة صغيرة يتم دفعها بواسطة التدفق.
يتم تصنيع مفاتيح التدفق الأخرى كمفاتيح ضغط تفاضلية، لقياس انخفاض الضغط عبر القيد المدمج في الأنبوب.
مفتاح المستوى النووي
نوع آخر من مفاتيح المستوى، مناسب للكشف عن المواد السائلة أو الصلبة، هو المفتاح النووي. يتكون من مادة مصدر مشع وكاشف إشعاع، ويُركّبان على قطر وعاء تخزين للمواد الصلبة أو السائلة.
أي ارتفاع للمادة يتجاوز مستوى ترتيب المصدر/الكاشف سيُخفِّف من شدة الإشعاع الواصل إلى الكاشف. يمكن استخدام هذا الانخفاض في الإشعاع عند الكاشف لتشغيل آلية ترحيل لتوفير نقطة اتصال للقياس، أو نقطة إنذار، أو حتى التحكم في مستوى الوعاء.
يقع المصدر والكاشف خارج الوعاء، دون أي تدخل سوى تدفق الإشعاع نفسه.
إن المصادر المشعة المستخدمة ضعيفة إلى حد ما ولا تشكل أي تهديد صحي مباشر لموظفي العمليات أو الصيانة.
جميع المفاتيح لها تطبيقات متعددة
كما هو الحال عادة، هناك أكثر من طريقة لتنفيذ مفتاح لمراقبة عملية مادية أو العمل كعنصر تحكم للمشغل.
لا يوجد عادةً مفتاح مثالي لأي تطبيق، مع أن بعض المفاتيح تتميز بمزايا واضحة عن غيرها. يجب أن تتوافق المفاتيح بذكاء مع المهمة لضمان تشغيل فعال وموثوق.
مراجعة:
- المفتاح هو جهاز كهربائي، عادة ما يكون كهروميكانيكي، يستخدم للتحكم في الاستمرارية بين نقطتين.
- يتم تشغيل مفاتيح اليد عن طريق اللمس البشري.
- يتم تشغيل مفاتيح الحد عن طريق حركة الآلة.
- يتم تشغيل مفاتيح العملية عن طريق التغييرات في بعض العمليات الفيزيائية (درجة الحرارة، المستوى، التدفق، وما إلى ذلك).
💬 اترك تعليق