Auswahl und Verwendung von Ultraminiatur-Schiebeschaltern

Der erste Schaltkreis, den Sie oder ich je gebaut haben, enthielt wahrscheinlich eine Batterie, ein Licht und einen Schalter; wenn Sie den Schalter schlossen, ging das Licht an, und wenn Sie den Schalter öffneten, ging das Licht aus. So lernten wir die Rolle von Schaltern im Elektronikdesign kennen. Der Schlüssel zur Auswahl des besten Schaltertyps für eine Konstruktion liegt in der Bestimmung der Funktion des Schalters, des benötigten Schaltertyps und der erforderlichen Nennwerte für Strom und Spannung. Hier konzentrieren wir uns auf Schiebeschalter, die in kompakten Designs verwendet werden. Die Zielanwendung erfordert Ultraminiatur-Schiebeschalter mit kompakten Abmessungen und niedrigen Profilen, die eine hohe Leiterplattendichte und enge Stapelung ermöglichen.

NKK Switches bietet die Ultraminiatur-Schiebeschalter der SS-Serie für Anwendungen an, die das Schalten von Logikpegeln und niedrigen Leistungen für diese Anforderungen benötigen. Die Serie umfasst von oben und von der Seite betätigte Ausführungen mit kompakten Abmessungen. Sie sind in einer breiten Palette von Konfigurationen erhältlich, die alle eine reibungslose Funktion mit positiver Rastung und verbesserter Kontaktstabilität bieten. Bevor wir uns mit den Einzelheiten befassen, sollten wir einige Grundlagen zum Schiebeschalter besprechen.

Grundlagen der Schiebeschalter

Wie die meisten Schaltertypen haben auch Schiebeschalter die gleichen wesentlichen Komponenten im Inneren des Gehäuses, darunter einen beweglichen Kontakt, der an der gemeinsamen Klemme befestigt ist, und feststehende Kontakte, die mit den Ausgangsklemmen verbunden sind (Abbildung 1).

Abbildung 1: Die Abbildung zeigt eine vereinfachte Innenansicht eines Ultraminiatur-Schiebeschalters der Serie SS. (Bildquelle: NKK Switches)

Der Schiebeschaltermechanismus besteht aus einem beweglichen Kontakt, der über einen der beiden feststehenden Kontakte gleitet. In den Schaltern der SS-Serie verwendet NKK Switches gleitende Doppelkreuzkontakte (STC), die einen äußerst zuverlässigen Kontaktmechanismus bieten. Der Schalter ist leichtgängig, fühlt sich gut an, hat eine positive Rastung und eine erhöhte Kontaktstabilität. Der bewegliche Kontakt trifft rechtwinklig auf den festen Kontakt, wodurch sich die Fläche seines Kontaktpunktes verringert, was zu einem stabileren Übergangswiderstand führt. Die doppelten Querstreben klemmen die stationären Kontakte ein und bieten so eine Kontaktredundanz für mehr Zuverlässigkeit. Die selbstwischende Bewegung reinigt die Schaltkontakte bei jeder Betätigung.

Pole, Verbindungen und Positionen

Schalter werden anhand der Anzahl der vom Schalter gesteuerten Stromkreise und der Anzahl der Kontakte in jedem Stromkreis identifiziert (Abbildung 2).

Abbildung 2: Beschreibung der Schaltkreisanschlüsse für jede Position von drei gängigen Schaltertypen. (Bildquelle: NKK Switches)

Pol bezieht sich auf die Anzahl der Stromkreise, die von dem Schalter gesteuert werden. Ein einpoliger Schalter (SP) steuert nur einen einzigen Stromkreis. Zweipolige Schalter (DP) steuern zwei unabhängige Stromkreise. Die Schalterverbindung (Throw) beschreibt die Anzahl der Ausgangsverbindungen, die jeder Schalterpol haben kann. Die SS-Serie von NKK Switches ist in SP- und DP-Konfigurationen mit Doppelverbindung (DT) oder Dreifachverbindung (3T) erhältlich.

Beispiele für Ultraminiatur-Schiebeschalter der Serie SS

Ein SPDT-Schiebeschalter wie der SS12SDP2 von NKK Switches hat einen einzigen gemeinsamen Anschluss und zwei Ausgangsanschlüsse (Abbildung 3).

Abbildung 3: Der SS12SDP2 verfügt über drei externe Anschlüsse und zwei Schiebepositionen. Der mittlere Anschluss ist der gemeinsame Anschluss (Pin 2), der rechte (1) und der linke (3) sind die beiden Ausgangsanschlüsse. (Bildquelle: NKK Switches)

Dieser SPDT-Schalter hat beispielsweise einen einzelnen Pol und zwei verschiedene Schaltausgangsoptionen.

Bei der SPDT-Reihe in Abbildung 2 ist der gemeinsame Anschluss (Stift 2 in der Mitte) mit dem rechten Ausgang (Stift 1) verbunden, wenn sich der Schieber in der rechten Position befindet. Ähnlich verhält es sich, wenn sich der Schieber in der linken Position befindet (wie in Abbildung 3 dargestellt): Die gemeinsame Anschlussklemme ist mit der linken Ausgangsklemme (Pin 3) verbunden.

Das Kontakt-Timing bezieht sich auf die Reihenfolge, in der der Schieber benachbarte Kontakte miteinander verbindet. Der SS12SDP2 ist ein kurzschliessender oder brückender Schalter (MBB) oder ein Kurzschlusskontakt-Schalter. Der gemeinsame und der Ausgangsstift werden kurzzeitig verbunden, wenn der Schieber seine Position ändert. Der alternative Typ ist ein unterbrechender oder nicht-brückender Schalter (BBM) oder ein nicht-kurzschliessender Schalter. Der Schieberegler in einem BBM-Schalter verbindet die Ausgangsklemmen nicht, während er geschaltet wird. Ein BBM-Schalter wäre erforderlich, um einen Kurzschluss zu verhindern, wenn ein SPDT-Schalter eine gemeinsame Leitung zwischen zwei verschiedenen Spannungsquellen verbindet.

Der SS12SDP2 ist für niedrige Stromstärken bis zu 100 Milliampere (mA) bei bis zu 30 Volt Gleichspannung (VDC) ausgelegt. Bei Leistungen von mehr als 0,4 Voltampere (VA) werden die Kontaktflächen versilbert und haben einen spezifizierten Kontaktwiderstand von 20 Milliohm (mΩ) oder weniger.

Der SS12SDP2 ist ein Ultraminiatur-Schiebeschalter mit einem sehr kompakten Design (Abbildung 4).

Abbildung 4: Der SS12SDP2 ist für ein 0,1-Zoll-Lochraster ausgelegt. (Bildquelle: NKK Switches)

Die Abmessungen des Schalters betragen 0,402 Zoll (in.) (10,2 Millimeter (mm)) für die Länge, 0,157 Zoll (4 mm) für die Breite und 0,177 Zoll (4,5 mm) für die Höhe. Sie verdienen eindeutig den Titel Ultraminiatur. Die Kontaktstifte haben einen Abstand von 2,54 mm (0,100 Zoll), damit sie in dieses übliche Lochraster für Leiterplatten passen.

Der SS22SDH4 von NKK Switches ist ein DPDT-Schiebeschalter mit rechtwinkliger Befestigung, d. h. der Schieber befindet sich an der Seite des Schaltergehäuses und wird als seitlich betätigter Schalter bezeichnet (Abbildung 5).

Abbildung 5: Der SS22SDH4 ist ein rechtwinkliger DPDT-Ultraminiatur-Schiebeschalter mit zwei gemeinsamen Anschlüssen und zwei Ausgangskontakten pro gemeinsamen Anschluss. (Bildquelle: NKK Switches)

In der DPDT-Reihe in Abbildung 2 hat der DP-Schalter zwei gemeinsame Klemmen mit jeweils zwei möglichen Ausgangsanschlüssen. Wie der SS12SDP2 ist auch der SS22SDH4 ein MBB-Schalter.

Der SS22SDH4 ist für Logikpegel mit geringer Leistung unter 0,4 VA bei 28 Volt Wechselspannung (VAC) oder Gleichspannung (VDC) ausgelegt. Dieser Logikbetrieb mit niedriger Leistung wird als trockener Stromkreis bezeichnet; beim Öffnen oder Schließen der Kontakte bei diesen niedrigen Spannungspegeln kommt es zu keiner Lichtbogenbildung. Das bedeutet, dass der Belag auf den Kontakten nicht weggebrannt wird und wachsen kann, was den Übergangswiderstand erhöht. Für diese Gebrauchsklasse wird eine Goldbeschichtung der Kontaktflächen mit einem Nennkontaktwiderstand von 40 mΩ oder weniger verwendet.

Die Abmessungen des Schalters sind 10,2 mm (0,402 Zoll) für die Länge, 6,54 mm (0,257 Zoll) für die Breite und 5 mm (0,197 Zoll) für die Höhe. Die Kontaktstifte sind ebenfalls so angeordnet, dass sie in das übliche Lochraster von 2,54 mm (0,100 Zoll) auf der Leiterplatte passen.

Der SS14MDP2 von NKK Switches ist ein SP3T-BBM-Schalter. Er hat einen einzigen gemeinsamen Kontakt und drei Ausgangskontakte (Abbildung 6).

Abbildung 6: Der SP3T-Schalter ist ein von oben betätigter Schalter mit drei Schiebepositionen, die es ermöglichen, den gemeinsamen Kontakt individuell mit jedem der drei Ausgangskontakte zu verbinden. (Bildquelle: NKK Switches)

Dieser SP3T-Schalter hat drei Schiebepositionen. In der in Abbildung 6 gezeigten Mittelstellung sind die Klemmen 3 und 2 verbunden. In der Stellung ganz links ist die Klemme 1 mit der gemeinsamen Klemme 3 verbunden, in der Stellung ganz rechts sind die Klemmen 3 und 4 verbunden. Als BBM-Schalter werden beim Bewegen des Schiebers die Kontakte mit dem aktuellen Klemmenpaar unterbrochen, bevor die nächste Verbindung hergestellt wird.

Der SS14MDP2 ist für 100 mA bei 30 VDC ausgelegt und verwendet versilberte Kontaktflächen mit einem Kontaktwiderstand von 20 mΩ oder weniger.

Die Abmessungen des Schalters sind 15,8 mm (0,622 Zoll) für die Länge, 4 mm (0,157 Zoll) für die Breite und 4.5 mm (0,177 Zoll) für die Höhe. Die Kontaktstifte sind so angeordnet, dass sie in das übliche Lochraster von 0,100 (2,54 mm) Zoll auf der Leiterplatte passen.

Unser letztes Beispiel ist der SS12SBP2 von NKK Switches, ein SPDT-Schiebeschalter, der sich von den anderen Schaltern dadurch unterscheidet, dass die Klemmen im metrischen Lochabstand von 2 mm (0,079 Zoll) angeordnet sind. Mit Ausnahme des Klemmenabstands hat er die gleichen Spezifikationen und Abmessungen wie der SS12SDP2.

Alle hier vorgestellten Schalter der Serie SS haben eine mechanische und elektrische Lebensdauer von 10.000 Betätigungen. Sie arbeiten in einem Temperaturbereich von -15°C bis 60°C und verfügen über umspritzte Anschlüsse, um Flussmittel, Lösungsmittel und andere unerwünschte Verunreinigungen auszuschließen.

Fazit

Bei der SS-Serie von NKK Switches handelt es sich um Ultraminiatur-Schiebeschalter mit kompakten Abmessungen für die Montage auf Leiterplatten mit hoher Packungsdichte und zum Stapeln. Ihr STC-Mechanismus bietet den Vorteil einer sanfteren Bewegung mit positiver Rastreaktion und hoher Kontaktstabilität.