Elementy

Przycisk (ang. push button) jest urządzeniem mechaniczno-elektrycznym i służy do sterowania. Przyciski spotykasz w różnych urządzeniach, np. w klawiaturze twojego komputera:

Zasada działania przycisku jest prosta: nacisk powoduje zwarcie/rozwarcie styków wewnątrz obudowy przycisku. W ten sposób przycisk może coś włączać/wyłaczać.

Na schematach elektrycznych stosuje się różne symbole dla przycisków w zależności od ich własności i pełnionej w obwodzie funkcji. My najczęściej będziemy stosować taki symbol:

W Eagle symbole przycisków mogą wyglądać inaczej:

Przyciski znajdziesz w bibliotekach switch*.lbr.

Oto prosty schemat obwodu, w którym naciśnięcie przycisku zaświeca diodę LED, a zwolnienie gasi ją:

W praktyce elektronika spotkasz się z dwoma podstawowymi rodzajami przycisków:

Przyciski sieciowe umożliwiają sterowanie urządzeń pracujących pod napięciem 240V. Stosowane są np. w zasilaczach sieciowych.

Przyciski niskonapięciowe są stosowane w układach elektronicznych pracujących pod niskim napięciem. Zwykle mogą być lutowane do płytek drukowanych (wersje przewlekane i SMD).

Przycisk działa tak długo, jak użytkownik go naciska. Po zwolnieniu powraca do położenia podstawowego.

Przełącznik pod wpływem nacisku trwale przełącza swoje styki (zmienia konfigurację połączenia). Po zwolnieniu nacisku styki pozostają w ustawionym położeniu. Ponowne naciśnięcie powoduje powrót styków do stanu podstawowego. Istnieje bardzo wiele rozwiązań przełączników. Na szczęście nie musisz ich wszystkich stosować w swoich urządzeniach. Poniżej przedstawiono typowe przełączniki, u góry w wersji THT, na dole w wersji SMT:

W środkowej kolumnie są tzw. przełączniki typu DIP. Stosuje się je głównie do konfiguracji urządzenia cyfrowego. Przesunięcie suwaka w kierunku położenia ON powoduje zwarcie naprzeciwległych wyprowadzeń.

Teraz omówimy krótko najczęściej stosowane przyciski i przełączniki.

Przełącznik kołyskowy

Stosowany jest głównie przy napięciu 250V/10A do włączania/wyłączania urządzenia. Istnieją również wersje niskonapięciowe na 12V.  Naciśnięcie wystającej części przycisku kołyskowego powoduje przełączenie styków, które zwierają lub rozwierają wyprowadzenia. Często przełączniki te wyposażone są w małą neonówkę, która po włączeniu zapala się i sygnalizuje światłem stan przełącznika.

Do przycisku podłącza się przewody za pomocą lutowania lub za pomocą specjalnych końcówek zaciskowych, które ułatwiają szybki montaż/demontaż:

W obudowie urządzenia przełączniki kołyskowe montuje się na wcisk. Posiadają one po bokach małe ząbki, które blokują przełącznik w otworze.

Przełącznik dźwigienkowy

Działa podobnie jak przełącznik kołyskowy. Naciśnięcie na dźwigienkę powoduje przełączenie styków. Montaż za pomocą kabli lub lutowania do płytki drukowanej. Konstruowany zwykle na napięcie 250V, lecz spotyka się również przełączniki na napięcie 12V.

Przycisk tact switch

Jest to bardzo prosty przycisk niskonapięciowy. Naciśnięcie powoduje zwarcie styków, zwolnienie rozwiera styki.

Przyciski te najczęściej posiadają cztery wyprowadzenia, istnieją też wersje z dwoma wyprowadzeniami:

Poniższy rysunek przedstawia numerację końcówek przycisku oraz sposób ich połączeń wewnątrz obudowy:

Końcówki naprzeciwległe są ze sobą połączone elektrycznie. Po naciśnięciu przycisku styki zwierają końcówki 1-2 z 3-4.

Przyciski tact switch są małe, dlatego chętnie się je stosuje na płytkach drukowanych.

Przełącznik suwakowy

Przełącznik posiada ruchomy suwak, którego przesunięcie zwiera pary styków. Przełączniki suwakowe produkowane są w całej gamie rozmiarów oraz typów. Najczęściej stosuje się je do przełączania obwodów.

Przełączniki suwakowe mogą być wielopozycyjne. Najczęściej posiadają 3 lub 6 końcówek. Przesunięcie suwaka zwiera skrajne końcówki ze środkowymi.

Przełącznik DIP switch

Tego typu przełączniki są w działaniu podobne do suwakowych. Przez przesunięcie suwaka zostają zwarte lub rozwarte styki. Najczęściej przełączniki DIP switch są produkowane w grupach po 2, 4, 6, 8 sztuk w jednej obudowie:

Stosuje się je do konfiguracji urządzeń cyfrowych.

Mikroprzełączniki

Pod wpływem nacisku powodują zwierają naprzemiennie pary styków. Lutuje się je zwykle na płytkach drukowanych.

W oznaczeniach mikroprzełączników możesz spotkać symbole:

Sposób numeracji i łączenia styków znajdziesz w danych technicznych u producenta. Np. pokazany na zdjęciu powyżej mikroprzełącznik DPDT ma następujące działanie:

Przy wyciśniętym przycisku zwarte są wyprowadzenia 1-2 i 4-5. Gdy przycisk jest wciśnięty zwarte są wyprowadzenia 1-3 i 4-6.

Na kursie Eagle przedstawiliśmy sposób tworzenia elementu bibliotecznego dla tego przycisku.

Impulsatory

Impulsator jest urządzeniem, które pod wpływem obrotów ośki generuje ciąg impulsów. Inna nazwa to enkoder obrotowy (ang. rotary encoder).

Zwykle impulsatory posiadają również przycisk uaktywniany naciśnięciem ośki.

Wewnątrz impulsatora umieszczony jest dysk z polami stykowymi. Pola zewnętrze są połączone z wyjściem A. Pola wewnętrzne są połączone z wyjściem B. Do ośki przymocowany jest styk/zbierak, który się wraz z nią obraca i zwiera się do pól A oraz B. Zatem przy obrotach ośki cyklicznie zwierane są wyjścia A-C i B-C. Ponieważ pola stykowe są przesunięte w fazie, to zwieranie występuje w różnych położeniach kątowych zbieraka. Na tej podstawie można wykryć kierunek obrotu ośki:

Podstawą jest poziom A. Jeśli styk A jest rozwarty z C, to badamy krawędź B. Jeśli opada, to ośka obraca się zgodnie z ruchem wskazówek zegara. Jeśli narasta, to ośka obraca się przeciwnie do ruchu wskazówek zegara.

Typowy impulsator posiada 5 wyprowadzeń: 2 z jednej strony i 3 z drugiej strony. 2 wyprowadzenia są połączone z wewnętrznym przyciskiem: naciśnięcie ośki powoduje zwarcie tych wyprowadzeń ze sobą. Pozostałe 3 wyprowadzenia, to A, B i C. Kolejność musisz poszukać w danych producenta, ponieważ stosowane są różne rozwiązania. Najczęściej będzie tak (ale to sobie zawsze sprawdź):

Ponieważ w trakcie pracy impulsatora styki mogą wykonywać drgania przy łączeniu i rozłączaniu, zwykle podłącza się go z wykorzystaniem prostych filtrów RC:

Filtry tłumią drgania i minimalizują błędy odczytu. Porty mikrokontrolera powinny być wewnętrznie podpięte do oporników podciągających (ang. pull-up resistors).

Przyciski znajdziesz w wielu bibliotekach Eagle:

• switch-dil.lbr – przełączniki typu DIL
• switch-misc.lbr – przełączniki różne
• switch-omron – przyciski
• switch.lbr – przełączniki
• Sparkfun-Switches.lbr – przyciski, przełączniki, impulsatory (polecam!)