Продажа квадроциклов, снегоходов и мототехники
second logo
Пн-Чт: 10:00-20:00
Пт-Сб: 10:00-19:00 Вс: выходной

+7 (812) 924 3 942

+7 (911) 924 3 942

Содержание

Урок 14. Принцип работы сетевого коммутатора Ethernet

 

Сегодня мы поговорим о том, как все же работает коммутатор.

Как мы уже знаем коммутаторы являются L2 устройствами, так как работают на канальном уровне. Они обрабатывают заголовок Ethernet кадра, а точнее MAC адреса получателя и отправителя, а также контрольную сумму.

Каждый коммутатор составляет таблицу MAC адресов (CAM table) всех хостов, подключенных в его порты.

 

Каким же образом он составляет эту таблицу? 

При включении питания коммутатора его таблица пуста.

Далее начинается процесс обучения, который представлен ниже

При поступлении каждого кадра на вход коммутатора, МАС адрес отправителя вносится в таблицу МАС адресов с указанием интерфейса, принявшего данный кадр.

Далее анализируется МАС адрес получателя. Если его нет в таблице, то коммутатор ретранслирует принятые кадры на все порты, кроме принявшего.

Если же МАС адрес получателя найден в таблице, то кадр направляется указанному в таблице интерфейсу.

Таблица адресов динамическая и сохраняется только  в оперативной памяти, то есть при отключении питания таблица удаляется. 

Все МАС адреса хранятся в таблице ограниченное время (aging-time), которое в некоторых коммутаторах можно изменить.

 

Почему нельзя сохранять адреса вечно? 

Дело в том, что может понадобиться реконфигурация сети и некоторые хосты могут быть отключены от портов коммутатора, поэтому таблица адресов уже будет неактуальна, что приведет к неправильному функционированию сети.

 

 

Режимы коммутации

Коммутаторы могут работать в одном из 3-х режимов: 

  • С промежуточным хранением (Store and forward). Коммутатор принимает кадр, затем проверяет на наличие ошибок. Если кадр не содержит ошибок, то коммутатор пересылает его получателю.
  • Сквозной (Cut-through). Коммутатор считывает МАС адрес получателя и сразу пересылает его получателю. Проверка на ошибки в данном режиме отсутствует.
  • Бесфрагментный (Fragment-free). Принимаются первые 64 байта, которые анализируются на наличие ошибок и коллизий, а затем кадр пересылается получателю.

 

В целом процесс коммутации происходит довольно быстро.

 

А с чем это связано? 

Во-первых, сам процесс происходит на втором уровне (канальный уровень), что снижает время на обработку данных. Во-вторых, коммутация происходит не программно, а аппаратно. То есть для этого используются специализированные чипы ASIC.

 

А что это? 

Это специальные микросхемы, которые разрабатываются для решения узкопрофильных задач. Кроме того, они отличаются быстротой работы.

Широковещательный домен и домен коллизий

Как мы знаем, благодаря коммутации, каждому хосту выделяется канал связи. В то время, как в концентраторе эта возможность отсутствует. То есть имеется общий канал для всех хостов, благодаря чему и возникают коллизии. Поэтому такое подключение или сеть (с общим каналом) называют доменом коллизий.


      

 

Как видно из рисунка в сети с концентратором в определенный момент времени может вести передачу только один компьютер. В то время как остальные ждут, когда он закончит. Такой режим связи называется полудуплексным (half duplex).

Ситуация усугубляется, когда в сети растет количество компьютеров, так как времени на передачу для каждого компьютера выделяется все меньше и меньше.

 

То есть, чем больше компьютеров и концентраторов, тем хуже? 

Верно. Пропускная способность такой сети (домена коллизий) значительно снижается.

 

А как называется подключение с коммутатором? 

Так как  в коммутаторе коллизии в принципе исключены, то каждый его порт считается доменом коллизий. То есть в принципе, к порту можно подключить несколько хостов посредством концентратора, но пропускная способность при этом изменится только в рамках конкретного порта, к которому подключен концентратор. В сети с коммутаторами все хосты могут принимать и передавать данные одновременно, не мешая друг другу. Такой режим связи называется дуплексным (full duplex). 

Сама же сеть, в которой присутствуют только коммутаторы называется широковещательным доменом, так как коммутаторы обрабатывают и пропускают широковещательный (broadcast) трафик.

Что такое широковещательный (broadcast) трафик? 

Это когда в качестве получателя указывается адрес, говорящий, что данный пакет/кадр предназначен всем хостам.

 

Как выглядит такой адрес? 

В МАС адресе устанавливаются все единицы, то есть FF.FF.FF.FF.FF.

 

Как называется обычный трафик, когда в качестве получателя указывается конкретный получатель? 

Такой трафик называется одноадресатный (unicast).

Маршрутизаторы широковещательный трафик не пропускают, поэтому каждый порт маршрутизатора образует широковещательный домен.

 

Комментарии для сайта Cackle

Принцип работы коммутатора интернет коммутатор

Режимы коммутации

Существует три способа коммутации. Каждый из них — это комбинация таких параметров, как время ожидания и надёжность передачи.

  1. С промежуточным хранением (Store and Forward). Коммутатор читает всю информацию в кадре, проверяет его на отсутствие ошибок, выбирает порт коммутации и после этого посылает в него кадр.
  2. Сквозной (cut-through). Коммутатор считывает в кадре только адрес назначения и после выполняет коммутацию. Этот режим уменьшает задержки при передаче, но в нём нет метода обнаружения ошибок.
  3. Бесфрагментный (fragment-free) или гибридный. Этот режим является модификацией сквозного режима. Передача осуществляется после фильтрации фрагментов коллизий (первые 64 байта кадра анализируются на наличие ошибки и при её отсутствии кадр обрабатывается в сквозном режиме).

Задержка, связанная с «принятием коммутатором решения», добавляется к времени, которое требуется кадру для входа на порт коммутатора и выхода с него, и вместе с ним определяет общую задержку коммутатора.

Симметричная и асимметричная коммутация

Свойство симметрии при коммутации позволяет дать характеристику коммутатора с точки зрения ширины полосы пропускания для каждого его порта. Симметричный коммутатор обеспечивает коммутируемые соединения между портами с одинаковой шириной полосы пропускания, например, когда все порты имеют ширину пропускания 10 Мб/с или 100 Мб/с.

Асимметричный коммутатор обеспечивает коммутируемые соединения между портами с различной шириной полосы пропускания, например, в случаях комбинации портов с шириной полосы пропускания 10 Мб/с или 100 Мб/с и 1000 Мб/с.

Асимметричная коммутация используется в случае наличия больших сетевых потоков типа клиент-сервер, когда многочисленные пользователи обмениваются информацией с сервером одновременно, что требует большей ширины пропускания для того порта коммутатора, к которому подсоединён сервер, с целью предотвращения переполнения на этом порте. Для того чтобы направить поток данных с порта 100 Мб/с на порт 10 Мб/с без опасности переполнения на последнем, асимметричный коммутатор должен иметь буфер памяти.

Асимметричный коммутатор также необходим для обеспечения большей ширины полосы пропускания каналов между коммутаторами, осуществляемых через вертикальные кросс-соединения, или каналов между сегментами магистрали.

Буфер памяти

Для временного хранения фреймов и последующей их отправки по нужному адресу коммутатор может использовать буферизацию. Буферизация может быть также использована в том случае, когда порт пункта назначения занят. Буфером называется область памяти, в которой коммутатор хранит передаваемые данные.

Буфер памяти может использовать два метода хранения и отправки фреймов: буферизация по портам и буферизация с общей памятью. При буферизации по портам пакеты хранятся в очередях (queue), которые связаны с отдельными входными портами. Пакет передаётся на выходной порт только тогда, когда все фреймы, находившиеся впереди него в очереди, были успешно переданы. При этом возможна ситуация, когда один фрейм задерживает всю очередь из-за занятости порта его пункта назначения. Эта задержка может происходить даже в том случае, когда остальные фреймы могут быть переданы на открытые порты их пунктов назначения.

При буферизации в общей памяти все фреймы хранятся в общем буфере памяти, который используется всеми портами коммутатора. Количество памяти, отводимой порту, определяется требуемым ему количеством. Такой метод называется динамическим распределением буферной памяти. После этого фреймы, находившиеся в буфере, динамически распределяются выходным портам. Это позволяет получить фрейм на одном порте и отправить его с другого порта, не устанавливая его в очередь.

Коммутатор поддерживает карту портов, в которые требуется отправить фреймы. Очистка этой карты происходит только после того, как фрейм успешно отправлен.

Поскольку память буфера является общей, размер фрейма ограничивается всем размером буфера, а не долей, предназначенной для конкретного порта. Это означает, что крупные фреймы могут быть переданы с меньшими потерями, что особенно важно при асимметричной коммутации, то есть когда порт с шириной полосы пропускания 100 Мб/с должен отправлять пакеты на порт 10 Мб/с.

Cisco Learning | Принцип работы коммутатора

Вот мы и добрались до одного из первых интересных устройств. Коммутатор – одно из ключевых устройств каждой сети.

Рисунок 3.2 Принцип работы коммутатора

 

Прежде чем переходить к подробному разбору работы коммутатора, поясним некоторые элементы рисунка 3.2. 03FA – MAC-адрес записан не полностью для экономии места, Fa0/1 – номер порта (отверстие, в которое вставляется провод), Fa – FastEthernet, означает что максимальная скорость передачи данных на этом интерфейсе 100 Мб/с, 0/1 – порядковый номер порта.

Рассмотрим пример на рисунке 3.2 пошагово

Шаг 1. ПК1 формирует фрейм, предназначенный ПК3, указывая свой MAC-адрес в качестве отправителя (адрес отправителя 03FA, source 03FA) и MAC-адрес ПК3 в качестве получателя (адрес получателя 05FE, destination 05FE, допустим, что ПК1 уже знал MAC-адрес ПК3).

Рисунок 3.3 Фрейм от ПК1 к ПК3

 

Шаг 2. Коммутатор (далее Switch) принимает фрейм, смотрит на адрес отправителя (source 03FA) и ищет его в своей таблице коммутации (таблице MAC-адресов). Если такой адрес отсутствует, добавляет в таблицу (Fa0/1 | 03FA). Такая запись будет означать для него, что такой-то MAC-адрес сидит на таком-то порту и, если фрейм будет предназначен для этого МАС-адреса (МАС-адрес получателя совпадет со строчкой в таблице коммутации), то он отправит его на этот порт.

Т.е. в самом начале switch изучает сеть, заполняет таблицу коммутации MAC-адресами и портами. После того, как он разобрался с адресом отправителя, он смотрит на адрес получателя (destination 05FE), в нашем случае его еще нет в таблице коммутации, тогда логика switch – отправить на все порты, кроме того порта, от которого данный фрейм пришел.

Шаг 3. Начнем с ПК2, который тоже примет фрейм, но сразу же его отбросит, т.к. адрес получателя не его адрес. ПК3 примет фрейм и обработает его (передаст на уровень выше). Допустим ПК3 формирует ответ, указывая свой MAC-адрес в качестве отправителя (05FE) и MAC-адрес ПК1 в качестве получателя (03FA)

Рисунок 3.4 Фрейм от ПК3 к ПК1

 

Шаг 4. По аналогии с шагом 2, первым делом switch смотрит на MAC-адрес отправителя и, если его нет в таблице МАС-адресов, добавляет (в нашем случае добавляет), в противном случае обновит таймер, по истечении заданного промежутка времени строчка с этим адресом будет удалена. Далее switch смотрит на МАС-адрес получателя, в нашем примере он находит его в своей таблице коммутации, и, значит, передаст фрейм напрямую через порт fa0/1.

Итоги нашего примера


Switch (коммутатор) после включения начинает изучать сеть, он узнает, на каком порту находится тот или иной MAC адрес. Switch смотрит на MAC адрес источника полученного фрейма и добавляет его в свою таблицу коммутации, если такого нет (очень важная информация!). Далее switch смотрит на адрес получателя и ищет его в своей таблице, если не находит, то рассылает на все порты кроме того, от которого тот был получен.

Главное – не только понимать, как это работает, но еще уметь представлять, как ходит фрейм по сети, поэтому ниже представлена “гифка”, которая визуализирует выше описанный пример (рисунок 3.4). В “гифке” показано, когда и как заполняется таблица коммутации. В конце коричневый фрейм (для автора это коричневый) идет прямиком от ПК1 до ПК3. Это говорит о том, что таблица коммутации заполнена, и коммутатор знает, на какие порты отправлять этот фрейм.

Рисунок 3.5 Заполнение таблицы коммутации

 

Широковещательный фрейм


Широковещательный фрейм (broadcast frame) – фрейм, где адресом получателя (destination) является широковещательный адрес (broadcast) – FFFF.FFFF.FFFF. Также у switch есть стандартное поведение при получении широковещательного фрейма – рассылает его на все порты, кроме того откуда он пришел (очень важная информация!).

Преимущество Switch над Hub:

  1. Возможность передавать и принимать фреймы одновременно (это и есть full-duplex).
  2. Избавление от коллизий (при условии full-duplex).
  3. Возможность передавать несколько потоков фреймов за счет буферизации (временного хранения в памяти).
  4. Switch может понимать фреймы, а, значит, может передавать их на требуемые порты (за счет таблицы коммутации, таблицы MAC-адресов).

Если вы нашли в тексте ошибку, выделите текст и нажмите Ctrl + Enter

ID: 80 Created: Oct 19, 2016 Modified Sep 29, 2020

Что такое сетевой коммутатор?

Виды коммутаторов и их функции


Сетевой коммутатор – это устройство обеспечивающее соединение узлов компьютерной сети для организации единой системы доступа пользователей к программным, техническим и информационным ресурсам. Узлом сети считается любое устройство с IP-адресом способное совершать обмен данными.

Основой для разработки коммутаторов послужила технология сетевого моста, которая подразумевают последовательную передачу пакетов информации. Коммутаторы, как устройства следующего поколения, обеспечивают одновременную передачу пакетов данных для всех своих портов.

Принцип функционирования коммутатора

Принцип работы коммутатора основывается на заполнении логической матрицы MAC-адресами в контентно-адресуемой памяти устройства. Каждый из адресов соответствует определенному узлу сети и ему назначается отдельный порт коммутации. Для того чтобы заполнить матрицу MAC-адресами, при первом включении устройство отправляет входящие на один из портов фреймы (или их еще называют «кадры») с данными на все остальные существующие порты. После анализа всех фреймов, коммутатор заполняет таблицу MAC-адресами хостов сети и локализует трафик.

Типология коммутаторов

Коммутаторы подразделяются по степени управляемости:

  1. Неуправляемые коммутаторы – устройства, независимо управляющие передачей пакетов с данными, без вмешательства пользователя. Такие модели подойдут для домашнего использования и для небольших компаний. Недостаток неуправляемых коммутаторов – небольшая производительность, которая затрудняет администрирование сети и существенно ограничивает их использование.
  2. Управляемые коммутаторы – это модели коммутаторов, поддерживающие помимо автономного режима работы еще и пользовательское управление. Данная функция упрощает администрирование сети и увеличивает производительность устройства по сравнению с неуправляемыми аналогами. Такие коммутаторы подходят для установки на больших предприятиях, обеспечивая стабильную и быструю работу компьютерной сети.

Классификация коммутационных устройств по уровням OSI:

  • 2 уровень - коммутаторы. Обеспечивается работа только в одном сегменте локальной сети (Ethernet) с MAC-адресами хостов. IP-адреса не поддерживаются.
  • 3 уровень - маршрутизаторы. Устройства обладают бóльшими возможностями и поддерживают сетевые протоколы IPv4, IPv6, IPX и др., опознавание IP-адресов и сетевые протоколы типа PPTP, PPPoE, VPN и др.
  • 4 уровень - маршрутизаторы с расширенным функционалом. Такие устройства идентифицируют трафик приложений благодаря опознаванию IP-адресов, битов SYN/FIN и портов протоколов TCP/UDP. Подобные коммутаторы самостоятельно перенаправляют сетевой трафик исходя из анализа входных данных.

По способу коммутации:

  1. Store-and-Forward – коммутатор с промежуточным хранением данных, то есть устройство полностью считывает фрейм. При отсутствии ошибок устройство отсылает фрейм по выбранному порту.
  2. Cut-through – коммутатор со сквозной передачей данных. Такие модели уменьшают задержку за счет того, что коммутатор прочитывает адрес фрейма и сразу же отсылает его. В таком случае проверка на присутствие ошибок не производится.
  3. Fragment-free – коммутатор с бесфрагментной передачей данных, осуществляет фильтрацию фрагментов коллизий первых 64 байтов фрейма и затем выполняет сквозную коммутацию. Такой режим также называется гибридным.

По ширине полосы пропускания каждого порта:

  • Ассиметричные коммутаторы, комбинирующие в одном устройстве порты с разной пропускной способностью, используются для сетевых потоков типа клиент-сервер.
  • Симметричные коммутаторы содержат порты только с идентичной пропускной способностью.

Выбор коммутатора

Прежде чем купить подходящий коммутатор, необходимо составить план будущей сети и определиться с ее основными характеристиками. Рекомендуется обратить более пристальное внимание на следующие критерии.

Количество портов. Рекомендуется выбирать коммутатор с некоторым запасом, если в будущем планируется расширение сети.

Скорость передачи данных каждого из портов может варьироваться в зависимости от модели. Исходя из нее, вычисляется пропускная способность коммутатора – максимальный объем трафика, проходящий через устройство за единицу времени, путем перемножения количества портов на скорость передачи данных. Если получившееся число больше заявленной производителем внутренней широты пропускания, то такое коммутационное устройство не справится с большими нагрузками сети.

Немаловажен размер матрицы MAC-адресов, если она небольшая, то адреса будут перезаписываться, а скорость приема и отправки данных уменьшится.

При работе с трафиком коммутатор может предусматривать встроенную функцию управления потоком для осуществления передачи данных без потерь в условиях высокой нагрузки на сеть. Для гигабитных сетей могут понадобиться расширенные пакеты Jumbo Frame, которые способны увеличить производительность сети до 300 процентов.

Практически все коммутационные устройства автоматически согласуют полудуплексный и полнодуплексный режимы, что позволяет обойти ряд проблем при эксплуатации устройств с разными режимами. Для ЛВС, в которых трафик будет состоять по большей части из медиафайлов, необходима функция приоритизации трафика (стандарт IEEE 802.1p). Если есть необходимость в дроблении сети на несколько частей, то в таком случае будет важно наличие поддержки VLAN (стандарт IEEE 802.1q).

Если планируется стекирование коммутаторов, или соединение нескольких коммутаторов в единый модуль, то лучше отдать предпочтение устройству с наибольшим количеством портов.

Обычно современные устройства также обладают функциями диагностики кабеля, защиты от вирусного трафика, энергосбережения, которые позволяют защитить коммутатор от перегрузок, зависаний и других неполадок.

В каталоге Интернет-магазина Маринэк представлен широкий выбор промышленных коммутаторов производства LG-ERICSSON, а также различное сетевое оборудование, включающее в себя Wi-Fi-роутеры, маршрутизаторы и сетевые коммутаторы. Специалисты Маринэк проконсультируют вас при выборе и помогут купить подходящее для вас устройство. Вас также может заинтересовать весьма популярный производитель сетевого оборудования MikroTik, предлагающий недорогие сетевые устройства с широкими возможностями создания гибкой IT-инфраструктуры.

Глава 41 : Коммутаторы (Свитчи)

Глава 41 : Коммутаторы (Свитчи)

« Предыдущая

   Сегодня, как и раньше, среду передачи данных технологии Ethernet продолжают обвинять в ненадежности и низкой степени стабильности. Во многом это не далеко от истины, ведь алгоритм CSMA/CD остается неизменным при любых типах программных решений. Чтобы ликвидировать часть указанных недочетов в 1990 году была разработана технология коммутации сегментов Ethernet, предложенная фирмой Kalpana. Спустя несколько лет данную компанию приобрела корпорация Cisco. В результате применения этой технологии разделяемая среда больше не разграничивалась маршрутизаторами и мостами - она была полностью ликвидирована.
   Такое изобретение не являлось принципиально логическим. Способ функционирования этой технологии основывался на труднодостижимом в то время принципе - одновременной обработке входящих кадров разными портами. Это означало то, что мосты обрабатывали кадр за кадром, последовательно. В результате коммутаторы Kalpana могли обрабатывать кадры между парой портов вне зависимости от других портов. Так идея отказа от разделяемой среды получила реальное воплощение.
   Сущим везением для технологии Ethernet можно считать то, что появление коммутаторов опередило внедрение технологии АТМ. Выражалось оно в том, что у пользователей появилась хорошая альтернатива, которая давала возможность повысить качество сети без существенных финансовых затрат. Для реализации этого преимущества достаточно было просто заменить концентраторы коммутаторами, или же, в некоторых случаях, внедрить коммутаторы с целью разделения сегментов растущей сети. Таким образом, большое число уже применяемого оборудования конечных узлов, концентраторов, кабельных систем и повторителей не подлежало замене. В итоге происходила значительная экономия финансов, делающая переход на какую-нибудь новую технологию нерентабельным.
   Маршрутизаторы не распознают протоколы сетевого уровня. Такой подход дал возможность не изменять главный принцип работы сетей между собой.
   Укажем так же, что на рост популярности коммутаторов оказала влияние легкость их установки и простата настройки. Данное устройство относится к категории "самообучающихся", что позволяет отказаться от его конфигурирования. Для его работы достаточно просто грамотно подключить кабельную систему к свитчу. Дальнейшее его функционирование может происходить без контроля со стороны администратора сети без потери в качестве выполнения поставленных задач.
   Как и ранее на сегодняшний день коммутаторы остаются самым универсальным, удобным и мощным классом оборудования для ЛВС. В одной из простейших своих вариаций устройство является многопортовым мостом Ethernet. Однако технический прогресс оставил свой отпечаток и на этом оборудовании - его свойства значительно изменились и дополнились. В результате главный принцип работы и назначение коммутаторов стало весьма сложно разглядеть среди этих дополнений.

Техническая реализация коммутаторов.

   С технической точки зрения принцип работы коммутатора не очень сложен. Объяснить его можно следующим образом: входящий кадр сначала попадает в source port, а затем направляется destination port. При этом активный портом, принявшив кадр, будет только тот, к которому подсоединено  устройство с МАС-адресом, совпадающим с адресом назначения полученного кадра.
   Таким образом, первая задача, которую решает данная технология - это соответствие MAC-адресов портов коммутатора подключенным устройствам. Для этих целей коммутатор формирует специальную таблицу соответствия - САМ (content-addressable memory). Данная таблица появляется в течение процесса самообучения коммутатора. Принцип ее создания будет следующим: когда порт получает отзыв от устройства с физическим адресом Х, он заносит в content-addressable memory запись об этом соответствии.
   При поступлении кадра с адресом, указанном в такой таблице, он отправляется на соответствующий порт. Если кадр был предназначен для всех узлов или адрес пункта назначения коммутатору еще не известен, то такой кадр попадает на все активные порты. На протяжении рабочего периода подключенного оборудования его физический адрес может измениться. В таком случае коммутатор делает новую запись в таблице. В случае отсутствия места для новой записи происходи стирание самой старой записи - работает принцип вытеснения.
   Если какие-то из записей не используются длительное время, они автоматически стираются. Этот подход освобождает место в таблице САМ и, таким образом, увеличивается скорость выборки нужного адресата.
   Стоит заметить, что такой жесткий подход используется только в неуправляемых коммутаторах Dumb. Dumb - это простое и не дорогое сетевое оборудование. Такие коммутаторы практически полностью сместили хабы в несложных сетях. Обычно эти модели обладают средними техническими параметрами, имеют небольшое число портов, в них отсутствует возможность управления со стороны администратора.
   На порядок выше, в техническом плане, стоят настраиваемые коммутаторы - Smart. Данная модель дает возможность администратору сети изменять важные настройки работы порта. Для этих целей может использоваться микро-клавиатура, Ethernet или порт RS-232. Внесенные изменения считываются при загрузке и только один раз. Обычно изменение в конфигурации необходимо чтобы отключить возможность коммутатора самостоятельно составлять статическую таблицу соответствия портов МАС-адресам. Эту функцию применяют так же для установки фильтров, назначения скорости и других целей.
   Лидером по числу дополнительных возможностей среди коммутаторов является управляемые Intelligent. Эти модели обладают собственной памятью и управлять ими можно с помощью компьютера. Изменение параметров и контроль над этими устройствами происходит без перезагрузки. Данная модель позволяет отслеживать проходящие пакеты, измерять трафик и прочее.
   Здесь стоит указать на то, что последний рассмотренный вид коммутатора значительно дороже предыдущих, но принцип его работы тот же. К каждому из узлов подведен отдельный канал со своей полосой пропускания (но это только в том случае, если нет одновременного обращения нескольких устройств к данному). В таких условиях узлы имеют возможность функционировать не зависимо друг от друга. Опасность для сети, организованной с помощью этого оборудования, представляют "бродкастовые" штормы. "Бродкастовый" шторм - это лавинообразно растущая перегрузка сети широковещательными кадрами. Но и эта проблема вполне разрешима: управляемые коммутаторы позволяют разделить одну крупную сеть на несколько виртуальных подсетей. Кроме того, возникновение такого шторма возможно только в очень крупных компьютерных сетях.
   Теперь становится отчетливо видно, что основные свойства и ограничения разделяемой среды передачи данных Ethernet не могут быть применимы к сетям, организованным с помощью коммутаторов. Ведь в таких сетях нет коллизий, нет ограничений на количества подключенных устройств и максимальной длины линии.
   К примеру, на практике могут применяться линии из оптического волокна, протяженностью в сотни километров, по которым передаются кадры Ethernet. В тоже время локальные сети позволяют объединить тысячи работающих серверов или станций.

Классификация коммутаторов.

Чтобы процессор коммутатора определил порт назначения для кадра Ethernet, он должен иметь доступ к его заголовку. Эта информация попадает в буфер. На этом основании коммутаторы разделяют по способу продвижения кадра:
   1.    cut-through - на лету;
   2.    Store-and-Forward - с буферизаций.
   При первом способе коммутации (на лету) входящие кадры не направляются в быфер целиком. Помещение их в буфер целиком происходит только в ситуации, когда занята шина или порт, а так же если необходимо согласовать скорости передачи. В результате при больших размерах трафика основная часть данных будет подлежать буферизации в различной степени.
   Проще говоря, коммутатор "смотрит" только на адрес пункта назначения пакета в его заголовке, а затем сверяет его с САМ-таблицей. Далее, согласно таблице, он отправляет кадр в нужный порт. Сверка с таблицей занимает от 10 до 40 мкс. К числу обычных относится ситуация, когда кадр еще полностью не был передан на входящий порт, но его заголовок уже начал передаваться через выходящий.
   При втором методе - Store-and-Forward (полной буферизации) каждый кадр подлежит полной записи, и только после этого процессор порта передает его или отфильтровывает. Такой способ продвижения кадра имеет отрицательную сторону - время задержки достаточно велико. К положительным сторонам относятся поддержка разнородных сетей и уничтожение испорченного кадра. Основная масса современных коммутаторов работает именно по этому второму принципу.
   Существует ряд еще более сложных моделей, которые могут автоматически адаптироваться (изменять механизм работы). На то какой режим стоит применять в той или иной ситуации влияет ряд факторов, среди которых, например, объем трафика и масса испорченных кадров.
   Кроме описанной выше классификации коммутаторов их так же делят по виду внутренней логической архитектуры:
   1. коммутационная матрица;
   2. многовходовая разделяемая память;
   3. общая шина.

   Коммутационная матрица.

   Это был самый скоростной промышленный коммутатор. Принцип работы состоит в следующем: вначале процессор порта анализирует заголовок поступившего кадра, затем в этот заголовок добавляется номер порта назначения, который определяется согласно таблице коммутации. После этого кадр оказывался в двухмерной матрице логических переключателей. Управляли этими переключателями определенные биты из номера порта назначения.
   Сама коммутационная матрица устанавливала путь следования до нужного порта. Таким образом, если это было возможно, кадр попадал в нужный порт, последовательно пройдя через ряд переключателей.
   Если на момент поступления кадра нужный порт был занят, то он останавливался в буфере входного порта. Тем временем коммутационная матрица создавала новый путь, который ожидал процессор.
   Здесь нужно обратить внимание на одну особенность таких коммутаторов - этот вид коммутирует физические каналы. При таком подходе если возникает ситуация, когда на один и тот же порт попадают несколько кадров одновременно, то пройти переключатель матрицы они смогут только последовательно. Еще один недостаток таких коммутаторов - чем больше портов, тем выше сложность. Другими словами - такое решение плохо масштабируемо. В результате сейчас оно почти не применяется на практике.

Многовходовая разделяемая память.

   В этом виде коммутаторов входные и выходные блоки соединяются через общую память. Подключением к блокам памяти занимается менеджер очередей выходных портов. Данный менеджер так же формирует в памяти очереди данных, число которых равно числу портов. Тем временем входные блоки посылают менеджеру запросы на запись данных в определенную очередь для соответствующего исходящего порта.
   Использование такого подхода предполагает наличие очень дорогой и быстродействующей памяти, а сама система получается достаточно сложной. Ее преимущества не достаточно весомы, по сравнению с гораздо более дешевой шинной архитектурой. В итоге, как и предыдущий вид, эти коммутаторы не нашли широкого применения.

Архитектура с общей шиной.

   В данном случае процессоры портов связываются одной шиной. Чтобы система имела высокие показатели производительности, ее скорость должна быть выше скорости поступления кадров в порт коммутатора (примерно в C/2 раза, где C это сумма скоростей всех портов).

 


Коммутация с использованием общей шины

 

   Кроме скорости большое значение имеет сам способ передачи кадров по шине. Здесь очевидно то, что передавать кадр сразу полностью не эффективно. Связано это с тем, что во время данного процесса все остальные порты будут простаивать. Для ликвидации такого ограничения используется метод, схожий с АТМ. Суть его в следующем: сначала кадр разбивается на блоки, длиной в несколько десятков байт, а потом эти части передаются "почти" параллельно сразу нескольким портам.
   Другими словами этот подход использует метод временной коммутации частей кадров (ячеек, как в АТМ). Такие системы надежны и легко масштабируемы. Описанные преимущества обеспечили данной архитектуре лидирующие позиции на рынке подобных устройств.
   Следующий признак, согласно которому коммутаторы можно условно разделить на группы - это область применения:
   1.    настольные коммутаторы;
   2.    коммутаторы для рабочих групп
   3.    магистральные коммутаторы

   Настольные коммутаторы.
   Являются достойной альтернативой концентраторов 10/100Base-T. Основная область применения - небольшое количество пользователей. Чаще всего они не большого размера, обладают 8-16 портами и могут размещаться на столе или на стене здания. Управлять такими коммутаторами невозможно (из-за этого отсутствует ряд полезных возможностей), но они просты в обслуживании и установке.
   Из-за невысокой цены на порты (до 20$) коммутатор используется для решения большого спектра задач. Самыми популярными моделями настольных решений являются Surecom 808X и Compex 2208.

Коммутаторы для рабочих групп.
   Коммутаторы данного типа служат для объединения в единую сеть настольных коммутаторов (или концентраторов 10/100Base-T) с ее дальнейшим подключением к магистральной СПД. Чтобы выполнять данные функции разрабатывается специальная большая таблица маршрутизации, насчитывающая нескольких десятков тысяч MAC-адресов на коммутатор. Кроме того необходимы эффективные средства мониторинга трафика, фильтрации и построения виртуальных сетей. В таких системах обязательна возможность удаленного управления. Здесь так же распространен протокол SNMP.
   Эти коммутаторы обычно включают порты 1000baseT либо условия для создания транковых соединений. Порты 1000baseT служат для подключения серверов или соединения нескольких свитчей между собой. Так же используются встроенные модули для оптического волокна и прочие конвертеры физических сред.
   Цена такого решения составляет $30-100 за один порт 10/100baseT. Более дешевые модели это Surecom EP-716X и SVEC FD1310. Самые популярные и более дорогие модели это 3com 4400 и Cisco 2950.

Магистральные коммутаторы.
   Предназначены для объединения ЛВС в сети передачи данных. Чаще всего имеют модульное исполнение, сложную и мощную конструкцию. Обладают рядом дополнительных возможностей настройки, которая может включать маршрутизацию на III уровне по модели OSI. Так же эти коммутаторы могут содержать резервные источники питания, поддерживать приоритезацию и протоколы Spanning Tree, 802.1q.
  Цена на такие магистральные коммутаторы в расчете на один порт колеблется в пределах от 100$ до 1000$. Самым популярным оборудованием этого класса являются тяжелые коммутаторы серии Cisco Catalyst.

Разница между свитчем и роутером — ликбез в 3 разделах

Как Switch, так и Router являются оборудованием сетевого назначения, но при этом они — очень разные. Ниже — информация о том, что собой представляют такие девайсы и чем они отличаются друг от друга.

Что такое свитч?

Свитч — коммутатор, который обеспечивает прямое взаимодействие нескольких гаджетов через Ethernet. Подобное оборудование передает информацию только получателю напрямую: сеть локализована.

Как функционирует

1. Хранит в памяти коммутационную табличку, где отображается, какой порт соответствует МАСу узла.

2. Когда прибор включается, таблица пустует: в это время оборудование обучается. Пока коммутационный аппарат «учится», данные, которые идут на какой-то из портов, передаются и на все остальные.

3. В процессе обучения свитч исследует кадры (фреймы) и выявляет МАС, который принадлежит отправителю данных. Эта информация и хранится в таблице.

4. Потом, если фрейм, чей адрес уже есть в таблице, придет на один из портов свитча, девайс передаст кадр через тот порт, который запомнил.

5. Если же МАС от получателя девайсу не знаком, то кадры отправятся на все порты кроме того, с которого отправились.

Такой способ работы приводит к полной локализации сети и высоким показателям скорости, с которой устройство пересылает информацию.

Свитчи делят на 2 вида:

1. Неуправляемые — все параметры заранее прописаны в прошивке: настройка недоступна юзеру.

2. Управляемые — оснащены микропроцессором, можно вносить изменения в настройки, например, разделять сеть с помощью VLAN. Стоят дороже.

Пригодится: 10 лучших Powerline-адаптеров для дома

Что такое роутер?

Роутер — это уже не просто коммутационное устройство, ведь он отвечает за объединение всех узлов, которые входят в сеть, и передает между ними информационные пакеты.

Маршрутизатор (второе название этого устройства), в отличие от Switch, способен работать с различными сетями, поскольку относится к тем девайсам, что работают на 3 уровне OSI.

Интересно: Как сделать роутер из компьютера — 2 способа создания Wi-Fi маршрутизатора на базе ПК

Принцип действия

  • Роутер работает с адресом получателя, который указывается в заголовке блока данных. Информация, которая хранится в таблице маршрутизации, задает путь, по которому он будет их передавать. Если же он не обозначен, то девайс отбросит пакет.
  • Помимо вышеописанного метода, прибор может определять путь используя и IP отправителя, а также другую информацию, которая отображена в заголовках инфо пакетов.
  • Современные маршрутизаторы умеют транслировать адреса как отправителя, так и получателя. Кроме того, они способны выступать фильтром в плане доступа (если админ указал ограничения), шифровать информацию.

Все эти возможности роутера дают возможность уменьшить нагрузку на сеть. Используют такое оборудование в основном для того, чтобы объединить разнотипные сети, например, Ethernet и WAN.

Интересно: как роутер можно использовать не только специальное устройство, но и обычный ПК и даже смартфон. Правда, большой скорости соединения ждать не следует.

В тему: Как работает роутер: принцип действия и устройство маршрутизатора в 6 разделах

Разница между свитчем и роутером

Основное отличие роутера от свитча связано с функциональностью. Так, свитчи нужны для того, чтобы два или больше компьютеров могли обмениваться данными внутри одной сети. Роутеры же представляют собой более сложные аппараты: данными могут обмениваться и те ПК, которые входят в разные сети.

Оба аппарата работают с таблицами, однако маршрутизационные таблицы сложнее коммутационных. Принцип работы девайсов, разумеется, различается. Свитч, в отличие от роутера, передает инфо по запросу отправителя именно на тот компьютер, который отмечен как получатель, а к глобальной сети самостоятельно присоединиться не может.

Смотрите также: Как открыть порты на роутере: инструкция и 3 способа решения возможных проблем

С помощью роутера же все компьютеры в сети могут взаимодействовать между собой через Ethernet или по вай-фай. При этом он работает не только в локальной сети, но и дает доступ подключенным устройствам к интернету.

Помимо этого роутеры отличаются от свитчей тем, что обладают большим набором функций. Так, они могут выполнять функцию файрволла, защищая подключение, шифруют данные и трансляцию адресов, что обеспечивает более высокий уровень сетевой безопасности.

К тому же, устройства функционируют на разных уровнях OSI. Свитч — на втором, а роутер — на более продвинутом третьем. Это означает, что коммутатор не только принимает сигналы, но и мониторит содержимое пакетов данных, чтобы определить МАС-адрес получателя. Маршрутизатор же мониторит пакеты для того, чтобы узнать IP.

Любопытно: Как настроить роутер как свитч: инструкция из 12 простых шагов

В целом, оба прибора предназначены для того, чтобы соединять гаджеты в одну сеть. Но разница — большая. Она резюмируется ниже.

Как видно, роутер — более прогрессивный, чем свитч. Он устроен мудренее, но зато функциональнее, да и сеть защищает лучше.


Коммутатор (switch) - что это такое, принцип работы и как выглядит?

Привет, дорогой товарищ! Сетевой путь привел тебя к магистру знаний, который без зазрения совести поделится тайнами сетевой магии. Ни слова более, ибо сегодня я поведаю тебе – что такое свитч или коммутатор. Это нехитрое устройство может называться по-разному: network switch, switching hub, bridging hub или самое распространенное название коммутатор. Начнем с определения.

Коммутатор – это устройство, предназначенное подключать несколько сетевых машин: компьютеров, ноутбуков, серверов, сетевых принтеров или даже самих коммутаторов. Имеет вид коробки с большим количеством сетевых LAN портов. Подобные порты ты уже видел на компьютере или ноутбуке. Для подключения чаще всего используют витую пару, но бывают случаи с коаксиальным кабелем или оптоволокном.

В чем отличие коммутатора и свича? Никакой разницы и определенных различий нет. Слово «Switch» — это просто англоязычное название.

Вот так примерно выглядит Коммутатор

Принцип работы коммутатора на примере

Вот у нас есть коммутатор или свитч с большим количеством портов – например, их 5. Ко всем 5 портам подключены компьютеры. Отлично, у нас образовалась локальная сеть. Принцип работы свитча в том, что он грамотно распределяет пакеты информации по таблице коммутации, где хранятся MAC адреса всех подключенных устройств. Пока не понятно? – дальше разберем поподробнее.

Правда изначально эта таблица полностью пустая. Давайте рассмотрим, как работает коммутатор на примере:

  1. 1-ый компьютер отправляет пакет информации 5-му компу.
  2. Пакет доходит до коммутатора;
  3. Коммутатор смотрит в свою таблицу и видит, что она полностью пустая. Оно и понятно, его только включили;
  4. Тогда коммутатор решает вопрос гениально – он отправляет данный пакет всем компьютерам, подключенным к портам. Но отправляет не просто так, а с запросом, чтобы ему пришел ответ от нужного устройства.
  5. Все компьютеры принимают пакет и смотрят на адрес получателя. В итоге ответ приходит только от 5 компьютера, которому и отправлялся пакет.
  6. Коммутатор смотрит, с какого порта пришел ответ. И записывает в таблицу коммутации к какому порту подключен 5 компьютер. В запись входит – номер порта и MAC-адрес устройства.

А теперь давайте подумаем – а для чего нужна эта таблица коммутации. Она как раз нужна для того, чтобы коммутатор при работе сети отправлял пакет только нужному адресату, а не всем сегментам сети. Как в прошлом примере, после того как коммутатор записал адрес 5-ой машины, в следующий раз он будет отправлять пакет не всем устройствам, а только на определенный порт, к которому подключен нужный комп.

Ну и главный вопрос: а для чего он нужен? Да в принципе только для соединения большого количества устройства в одну локальную сеть. Часто применяют на предприятиях. Например, у нас есть огромное количество отделов: бухгалтерия, отдел кадров, отдел безопасности, юристы. У каждого сотрудника есть свой компьютер. Чтобы соединить все эти устройства в одну сеть и используют свитч. Для коннекта могут использовать разные кабели и порты:

Отличие от концентратора

Теперь вы знаете – что такое свитч, но его очень часто путают с маршрутизатором и концентратором. Поэтому нужно разобрать и эти понятия.

Концентратор (или ХАБ по-другому) – это чем-то похожее устройство на коммутатор, но есть небольшое отличие. А отличие как раз в принципе работы. Hub при получении пакета информации отправляет этот же пакет всем сегментам сети и делает это постоянно. То есть, например, в сети идет связь 2 компьютеров и они активно отправляют друг-другу пакеты.

Но также одновременно концентратор отправляет или дублирует пакеты данных всем остальным подключенным устройствам. Проблема такого подключения в том, что в сети создается мусорный и ненужный трафик, что может привести к перегрузке сети и потери пакетов, если устройств будет слишком много. Тогда пакеты начнут теряться из-за недостаточной ширины канала.

Вот представьте, если бы вам постоянно приходили письма всех соседей вашего дома. У вас бы не хватило времени читать все письма. А работники почтовой службы сбились бы с ног.

В данный момент Хабы уже почти не используются. Хотя возможно их можно встретить в древних локальных сетях. Также минусом данного подключения является маломерность – то есть большое количество устройств вы просто не подключите.

Разновидности

Коммутаторы бывают нескольких видов:

  • Управляемые или программируемые – у таких устройств внутри также заложена система настроек портов. В такой системе системный администратор или инженер может назначить гибкую работу сети. Например, с помощью коммутатора можно разделить все подключённые устройства на разные подсети, чтобы пакеты информации были только в одной подсети и не выходили за её пределы. Например, в организации есть обычные менеджеры и бухгалтерия – и с помощью коммутатора их можно разделить. Чтобы доступ к документам имел только свой отдел.
  • Неуправляемые – это обычные аппараты, работающие по простому принципу, который я описал выше. Проблема таких устройств в том, что они не имеют четкого ограничения и при желании все устройства имеют доступ к друг-другу. Подобные свичи можно использовать внутри определенной подсети или в маленьких офисах. Часто используют дома, так как сегментов не так много.

Ещё коммутаторы могут различаться по уровню, на котором они работают по модели OSI. Данную модель должен знать каждый уважающий себя IT инженер или системный администратор. Но на всякий случай приведу удобную табличку.

2 уровня – работает с получением кадров и MAC-адресами. Не работают с IP адресами и понимают информацию вида: MAC-адрес и приоритетный тег (IEEE 802.1p).

3 уровня – работает со всеми видами IP (IPv4, IPv6, IPX, IPSec), также может работать с защитой трафика на подобном уровне. Можно также называть и маршрутизатором, так как данный аппарат может работать с протоколами: PPPTP, PPPoE, VPN и т.д.

4 уровень – более высокий уровень адресации, который можно настроить не только между устройствами, но и при использовании определенных приложений. Работает также со всеми другими уровнями: 2 и 3.

Отличие от маршрутизатора

Маршрутизатор или роутер – работает примерно так же как и коммутатор, но при этом в своем арсенале имеет полноценную операционную систему. За счет этого маршрутизатор имеет более гибкую систему настройки сети, также у маршрутизатора есть возможность раздавать сетевые настройки подключенным сегментам (по-другому функция DHCP).

Роутер имеет возможность фильтровать трафик, настраивать пропускную способность, а также работать с внешней глобальной сетью – интернет. В таком случае маршрутизатор выступает как управляемый шлюз между двумя сетями. При этом аппарат будет иметь два IP адреса:

  • Внешний – обычно выдается провайдером;
  • Внутренний – чаще задается заводскими настройками, но его также можно переписать. Самые популярные адреса: 192.168.1.1 и 192.168.0.1.

Советую прочитать полный разбор роутера – по этой ссылке.

Параметры

Итак, у нас есть вот такие нехитрые коробочки с сетевыми портами. Как я уже и говорил, порты могут быть разного вида. То есть работать как с витой парой, так и с коаксиальным и оптоволоконным кабелем. Есть совмещенные коммутаторы.

Например, есть два офиса: центральный (где находится сервер) и второстепенный. Второстепенный можно подключить с помощью оптоволокна. То есть связующий порт будет оптический. Но вот далее все остальные локальные порты будут типа Ethernet. Как видите коммутаторы могут иметь разное количество портов – всё зависит от потребности пользователя. Мелкие обычно используют в домашних условиях или небольших офисах. Большие же часто применяют в крупных организациях.

Также порты могут иметь разную скорость. Чаще используют входные порты по 1000 Мбит/с в секунду, а локальные по 100 Мбит/с. Если в организации используется более оживленный трафик, то локальные порты могут быть 1-2 Гбит/с или вообще использовать оптоволокно с более высокой скоростью.

PoE

Помимо всего у некоторых моделей есть поддержка PoE портов. PoE порт – это специальный вход, который позволяет питать устройство по сетевому кабелю. Например, у вас есть камера, которую нужно установить в труднодоступном месте, где нет отдельных розеток. Тогда питание можно подать по PoE выходу. То есть устройство одновременно будет подключено к сети и к питанию.

SFP

SFP-порты позволяют использовать «оптику» для подключения отдаленных устройств. Обычно витая пара имеет небольшую дистанцию действия – 50-100 метров. Оптоволокно может бить куда дальше. Также оптический кабель надежнее защищен от электромагнитного воздействия и имеет меньший диаметр.

Mpps

Ещё одна очень важная характеристика, а именно скорость обслуживания пакетов. Из названия понятно, что данный параметр должен быть достаточно высокий в больших локальных сетях. Измеряется в Mpps (million packet per second – миллион пакетов в секунду). В малых сетях используют слабые аппараты от 2,0 до 10,0 Mpps. В крупных компаниях, работающих с трафиком, до 71,4 Mpps. Понятно дело, что чем больше этот показатель – тем дороже switch.

Размер таблицы

У нас используется таблица именно-MAC адресов. Если локальная сеть будет слишком сложной и таблицы не будет хватать, то сеть может подтормаживать, так как коммутатору нужно будет перезаписывать новый адреса, на старые. Один адрес занимаем 48 бит. В некоторых случаях инженеру нужно изначально подсчитать – какого размера будет таблица.

Способ крепления

Можно разделить на два вида: настольный и настенный. Первый вариант обычно устанавливают в серверные шкафы. Второй вариант можно крепить в любой место и прикручивать хоть на потолок, хоть на стену. Подобные виды используют именно вдали от сервера при подключении большого количества машин.

Возможности и функции

Если вам нужен сетевой коммутатор, то я вам советую посмотреть важные функции, которые должен поддерживать тот или иной аппарат. В зависимости от поддержки будет расти или падать цена. В некоторых случаях определенные возможности не нужны, и поэтому не стоит за них переплачивать. Все зависит от загруженности сети.

  • Flow Control или управление потоком – есть во всех свитчах. Грамотное управление потоком позволяет снизить риск зависание сети;
  • Storm Control – или защита от широковещательного шторма. Шторм – это возникновение ситуации, когда в сети у коммутатора возникает слишком много пакетов, в результате они начинают теряться, какая-то информация не доходит или вовсе перестает передаваться. Очень часто возникает в результате петель. Важная функция для больших сетей.
  • Jumbo Frame или увеличенные пакеты – используются только в больших сетях. Тогда есть реальная возможность увеличить размер пакета, чтобы ускорить передачу данных. Для этого нужно, чтобы принимающее устройство также поддерживало эту функцию, а канал имел определенный размер.
  • IGMP Snooping – часто применяют в IP телевидении. Когда трафик распределяется точечно на определенного пользователя. С одной стороны, сеть разгружается. С другой стороны, коммутатор должен обладать не малой мощью, чтобы постоянно просчитывать пути и откликаться на запросы новых пользователей.
  • Поддержка режимов:
    • Полудуплекс – поддержка отправки пакетов в обе стороны, но одновременная передача запрещена. То есть передается по очереди
    • Дуплекс – одновременная передача.

  • Стекирование или расширение – используется, если на стандартном коммутаторе не хватает количества портов. Тогда подключают ещё один или несколько свичей. Технологии у каждой фирмы разные, и нужно учитывать скорость шины стекирования у определенной модели.
  • Поддержка QoS – приоритезация трафика по стандарту стандарт IEEE 802.1p. Когда более приоритетный трафик пропускают, а остальной сидит в очереди. Также за счет этой технологии выравнивается скорость передачи данных в сети. В результате уменьшается шанс заторов на линии.
  • Агрегирование каналов по стандарту IEEE3ad. Поддерживаются только дорогие аппараты. Возможность отправлять пакеты данных по нескольким кабелям и портам, чтобы увеличить скорость;
  • VLAN– разделение сеть на подсети. Например, бухгалтерия не видит отдел кадров и не имеет доступ к их сети, и наоборот.
  • Loopback Detection – помогает защитить сеть от петель – когда пакеты начинают бесконечно гулять в сети. Проблема в том, что отправитель может также бесконечно отсылать пакеты в сеть и забить её;
  • Сегментация трафика – разделение портов на отдельные сегменты. Разделение идет на физическом уровне для большей надежности;
  • Зеркалирование трафика – простая проверка всего трафика для обеспечения безопасности в сети.
  • Поддержка интернет протоколов – тут все понятно, аппарат должен помимо обычных функций уметь распределять трафик из глобальной сети.
  • Поддержка Wi-Fi – для подключения к локальной сети с помощью радиоволн по стандарту IEEE 802.11.

Более подробно про Wi-Fi можно прочитать тут.

Назначение

  • Дома – во многих статьях почему-то пишут первым именно домашнее использование. Да, ранее их действительно часто использовали дома и подключали соседей, а также друзей, чтобы порубиться в Counter Strike. Но сейчас в век интернета их уже редко увидишь, и на их смену пришли Wi-Fi роутеры.

  • Небольшие предприятия – сеть ограничивается только количеством компьютеров. Обычно их до 48 + сервер.

  • Умный дом – данная система достаточно популярна в частных домах. Также её могут использовать на небольших предприятиях.

  • Видеонаблюдение – если система становится слишком большой, то начинают использовать коммутаторы;

  • Промышленные сети – для правильного распределения трафика между сложными аппаратами.

ПОМОЩЬ СПЕЦИАЛИСТА! Если у вас ещё остались вопросы или вас нужно проконсультировать по данной теме – пишем в комментарии.

Видео

КАК РАБОТАЕТ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ В ЦЕПИ

КАК РАБОТАЕТ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ В ЦЕПИ

Электрический выключатель - это устройство, которое прерывает поток электронов в цепи. Выключатели - это в первую очередь бинарные устройства: они либо полностью включены, либо выключены, а выключатели света имеют простую конструкцию. Когда переключатель выключен, цепь размыкается и поток мощности прерывается. Цепи состоят из источника питания и нагрузки. Нагрузка - это устройство с питанием от источника энергии. Функция электрического переключателя заключается в регулировании тока между нагрузкой и источником питания.Источником энергии являются электроны, проталкивающие цепи. Напряжение - это сила или давление, прилагаемое источником питания. Источники питания должны иметь отрицательную и положительную конечную точку. Отрицательный вывод подключается к заряду, и электроны проходят через цепь. Нагрузка принимает ток и возвращает его через положительный вывод к источнику питания. В эту петлю вставлен электрический выключатель.

Функция

Выключатели электрические работают по базовой конструкции.Наиболее распространенными переключателями являются переключатели включения / выключения. Трехполосные и диммерные схемы схожи по конструкции. Трехходовые схемы состоят из двух отдельных переключателей, которые управляют одним и тем же устройством, а схема диммера контролирует только количество проходящего электричества. Электрические цепи работают, когда электричество может двигаться в непрерывном цикле. Электричество отключается, когда круг разрывается. Вот здесь-то и вступает в действие переключатель. Схема включения / выключения прерывает ток, когда он выключен. Current or loop завершает работу, когда находится в положении «включено».

Компоненты

Блок предохранителей - это источник питания в доме. Чтобы электрический выключатель работал, он должен быть подключен к блоку предохранителей и нагрузке. Кабель определенного типа используется для подключения источника питания к коммутатору и розетке, которая питает нагрузку. Внутри этого изолированного кабеля есть три провода: горячий провод, нейтральный провод и заземляющий провод.

  1. Hotwire подключается к одному из выводов коммутатора и розетке питания нагрузки.
  2. Нейтральный провод соединяет другую клемму с нагрузкой.
  3. Провод заземления подключается к розетке.

Электрические контакты внутри переключателя соединяют две клеммы вместе. Ссылка подключений при включении переключателя. При выключении переключателя эти контакты размыкаются. Сила тока регулируется положением переключателя.

Существуют различные типы переключателей, такие как тумблеры, переключатели-джойстики, кнопочный переключатель и некоторые из них.Тумблеры и кнопочные переключатели - это обычные выключатели света, используемые в домашнем хозяйстве. Производитель кабелей Finolex Finoswitch предлагает ряд переключателей высочайшего качества. Они долговечны, выдерживают более 100 000 нажатий и имеют флуоресцентную полоску, которая светится в темноте и действует как ориентир. Приобретение продуктов хорошего качества всегда выгодно в долгосрочной перспективе.

Различные типы переключателей со схемами и приложениями

Переключатель - это электрическое устройство, которое используется для разрыва или замыкания электрической цепи вручную или автоматически.Принцип работы переключателя зависит от механизма включения / выключения. В различных электрических или электронных схемах используются переключатели для управления или запуска схемы совы. Типы переключателей зависят от соединений в цепи, которую они делают. Два основных компонента, такие как полюс и сквозной, могут подтвердить, какие типы соединений может выполнять переключатель. Эти два компонента также используются для определения вариантов переключающего контакта.

Здесь шесты и броски могут быть определены как; когда количество цепей управляется переключателем, называется полюсами, тогда как ходы можно определить как количество положений, которые может принимать переключатель.Переключатель одиночного хода состоит из одной пары контактов, таких как открытый или закрытый. Переключатель двойного хода включает в себя контакт, который может быть подключен к двум другим контактам. Когда переключатель активирован, ток протекает между двумя выводами переключателя. Когда переключатель находится в положении ВЫКЛ, ток не течет между двумя выводами переключателя.

Типы переключателей

Типы переключателей подразделяются на четыре типа, а именно:

  • SPST (однополюсный, односторонний)
  • SPDT (однополюсный, двойной ход)
  • DPST (двухполюсный, одинарный)
  • DPDT (двухполюсный, двойной ход)

SPST (однополюсный, односторонний)

SPST - это базовый переключатель ВКЛ / ВЫКЛ, который используется для подключения или разрыва соединения между двумя клеммами.Электропитание для схемы совы обеспечивается этим переключателем. Ниже показан простой переключатель PST.

Применение выключателя SPST - это выключатель света, указанный ниже, и он также называется тумблером. Этот тип переключателя имеет один вход и один выход. Эта схема переключателя света управляет одним проводом и выполняет одно соединение. Это переключатель ВКЛ / ВЫКЛ, когда переключатель в приведенной ниже цепи включен или замкнут, ток течет через две клеммы, и лампочка в цепи будет мигать.Когда переключатель находится в положении ВЫКЛ. Или разомкнут, ток не проходит через две клеммы.

SPDT (однополюсный, двусторонний)

Переключатель SPDT представляет собой трехконтактный переключатель, одна клемма используется как вход, а оставшиеся две клеммы используются как выходы. Он соединяет общий терминал с одним или другим из двух терминалов. В переключателе SPDT вместо других клемм просто используйте клемму COM. Например, мы можем использовать COM & A или COM & B.

Применение переключателя SPDT в основном задействовано в трехсторонней схеме для включения / выключения света из двух мест, например, сверху и снизу лестницы.В приведенной ниже схеме, когда переключатель A замкнут, ток течет через клеммы, но будет светиться только индикатор A, а индикатор B погаснет. Когда переключатель B замкнут, ток течет через клеммы, и только индикатор B будет светиться, а индикатор «A» погаснет. Ее два контура будут управляться одним источником или одним способом.

DPST (двухполюсный, одинарный)

Переключатель DPST состоит из двух полюсов, что означает, что он включает в себя два идентичных переключателя, расположенных рядом.Этот переключатель приводится в действие одним переключателем, что означает, что две дискретные цепи управляются одновременно одним нажатием.

Этот переключатель используется для включения / выключения двух цепей и состоит из четырех клемм, а именно двух входов и двух выходов. Основное назначение этого переключателя - регулировать устройство на 240 В, где оба напряжения питания должны быть включены, тогда как несмещенный провод может быть всегда подключен. Когда этот переключатель включен, ток начинает течь по двум цепям, а когда он выключается, он выключается.

DPDT (Double Pole Double Throw)

Этот переключатель аналогичен двум переключателям SPDT, это означает две отдельные цепи, соединяющие два входа каждой цепи с одним из двух выходов. Положение переключателя контролирует количество путей, и от двух контактов каждый контакт может быть направлен.

Когда он находится в режиме ВКЛ-ВКЛ или ВКЛ-ВЫКЛ-ВКЛ, они работают как два дискретных переключателя SPDT, управляемых аналогичным приводом. Одновременно могут быть включены только две нагрузки. Переключатель DPDT можно использовать в любом приложении, где требуется открытая и закрытая система проводки.

Лучшим примером этого является моделирование железной дороги, в котором используются небольшие железные дороги и поезда, автомобили и мосты. Закрытый позволяет системе быть включенным в любое время, в то время как открытый позволяет включать или запускать дополнительный элемент через реле. Из следующей схемы, соединения A, B и C от одного полюса переключателя и соединения D, E и F от другого полюса переключателя. Связи B и E взаимны на каждом из полюсов.

Если + V входит в соединение B, а переключатель зафиксирован в самом верхнем положении, то соединение A становится + ve, и двигатель будет вращаться в одном направлении.Если переключатель установлен в самое нижнее положение, источник питания инвертируется и соединение D становится + ve, тогда двигатель будет вращаться в противоположном направлении. В среднем положении источник питания не связан с двигателем и не вращается. Этот тип переключателя в основном используется в некоторых контроллерах двигателей, где скорость этого двигателя должна быть инвертирована.

Специальные приложения с сенсорным управлением
Сенсорный выключатель нагрузки

Основная цель этого проекта - разработать сенсорный выключатель нагрузки.В этом проекте таймер 555 используется в моностабильном режиме для управления реле для включения нагрузки на фиксированный промежуток времени.

Микросхема таймера 555 активируется сенсорной пластиной, прикрепленной к ее спусковому штифту. Выход 555 обеспечивает высокий уровень в течение фиксированного интервала времени, определяемого постоянной времени RC, подключенной к таймеру.

Этот выход управляет реле, которое, в свою очередь, включает нагрузку на это время, после чего автоматически выключается. Электропитание, вызванное человеческим телом, подает напряжение на сенсорную панель, чтобы активировать таймер.

Музыкальный звонок с сенсорным управлением

Эта схема генерирует музыкальный тон, когда кто-то касается сенсорной панели в цепи. Эта схема использует две ячейки AA и производит много звука.

В предлагаемой схеме используется микросхема UM3481, которая используется в музыкальных схемах. Эта интегральная схема включает ПЗУ с 512 музыкальными тонами, тон-генератор, ПЗУ с 512 музыкальными нотами, генератор ритмов, регулятор стока, модулятор, генераторы, предварительные усилители и делитель частоты.

Для разработки этой схемы требуется несколько основных компонентов.В этой схеме R1 и C1 работают как компоненты синхронизации для генератора. Транзистор Q1 используется для управления громкоговорителем. Базовый вывод транзистора Q2 используется в качестве сенсорного дисплея для активации музыкального звонка.

Итак, речь идет о типах переключателей и специальных приложениях с сенсорным управлением. Мы надеемся, что вы лучше понимаете эту концепцию. Кроме того, любые вопросы, касающиеся этой темы или приложений проектов переключателей с сенсорным управлением, просьба оставлять свои отзывы, комментируя их в разделе комментариев ниже.Вот вам вопрос, какие еще применения сенсорного переключателя?

Фото:

  • Обозначения переключателей - learn.sparkfun.com
  • Типы переключателей - electronicshub.org

Введение и объяснение типов переключателей

Выключатель

- это электрический компонент, который может включать или отключать электрическую цепь автоматически или вручную. Переключатель в основном работает с механизмом включения (разомкнут) и выключен (замкнут).Многочисленные схемы содержат переключатели, которые управляют работой схемы или активируют различные характеристики схемы. Классификация переключателей зависит от выполняемого ими подключения. Два важных компонента, которые подтверждают, какие типы соединений выполняет переключатель, - это полюс и бросок.

Они классифицируются на основе выполняемых ими соединений. Если у вас создалось впечатление, что переключатели просто включают и выключают цепи, угадайте еще раз.

Термины "полюс" и "бросок" также используются для описания вариаций контактов переключателя.Количество «полюсов» - это количество отдельных цепей, которые управляются переключателем. Количество «бросков» - это количество отдельных положений, которые может принимать переключатель. Однопозиционный переключатель имеет одну пару контактов, которые могут быть замкнутыми или разомкнутыми. Двухпозиционный переключатель имеет контакт, который может быть подключен к любому из двух других контактов; тройник имеет контакт, который можно подключить к одному из трех других контактов и т. д.

Полюс: Количество цепей, управляемых переключателем, указано полюсами.Однополюсный переключатель (SP) управляет только одной электрической цепью. Двухполюсный переключатель (DP) управляет двумя независимыми цепями.

Бросок: Количество бросков показывает, сколько различных выходных соединений каждый полюс переключателя может соединить со своим входом. Однопозиционный переключатель (ST) - это простой переключатель включения / выключения. Когда переключатель находится в положении ON, два контакта переключателя соединены, и между ними течет ток. Когда переключатель находится в положении ВЫКЛ, клеммы не подключены, поэтому ток не течет.

4 типа переключателей

Основные типы переключателей: SPST, SPDT, DPST и DPDT.Они кратко обсуждаются ниже.

Работа переключателя SPST

Однополюсный однопроходной (SPST) - это базовый двухполюсный выключатель, который просто соединяет или разрывает соединение между двумя клеммами. Электропитание цепи переключается переключателем SPST. На рисунке ниже показан простой переключатель SPST.

Переключатели этого типа также называются тумблерами. Этот переключатель имеет два контакта: входной и выходной. Согласно типовой схеме выключателя света, он управляет одним проводом (полюсом) и выполняет одно соединение (бросок).Это переключатель включения / выключения, когда переключатель замкнут или включен, ток течет через клеммы, и лампочка в цепи будет гореть. Когда переключатель разомкнут или выключен, в цепи нет тока.

Схема SPST

Работа переключателя SPDT

Однополюсный двухпозиционный переключатель (SPDT) представляет собой трехконтактный переключатель, один для входа, а два других - для выходов. Он соединяет общий вывод с одним или другим из двух выводов.

Для использования SPDT в качестве переключателя SPST просто используйте терминал COM вместо других терминалов.Например, мы можем использовать COM и A или COM и B.

SPDT

Схема наглядно демонстрирует, что происходит, когда переключатель SPDT перемещается вперед и назад. Эти переключатели используются в трехсторонней схеме для включения / выключения света из двух мест, например, сверху и снизу лестницы. Когда переключатель A замкнут, ток течет через клемму, и загорается только свет A, а свет B гаснет. Когда переключатель B замкнут, ток течет через клемму, и только индикатор B горит, а индикатор A гаснет.Здесь мы управляем двумя цепями или путями через один путь или источник.

Схема SPDT

Работа переключателя DPST

DPST - это аббревиатура от двухполюсного, одноходового. Двойной полюс означает, что устройство содержит два идентичных переключателя, расположенных рядом и управляемых одним переключателем или рычагом. Это означает, что две отдельные цепи одновременно управляются одним нажатием.

DPST

Переключатель DPST включает или выключает две цепи. Переключатель DPST имеет четыре контакта: два входа и два выхода.Чаще всего переключатель DPST используется для управления устройством на 240 вольт, где обе линии питания должны быть переключены, а нейтральный провод может быть подключен постоянно. Здесь, когда этот переключатель включен, ток начинает течь по двум цепям и прерывается, когда он выключен.

Работа переключателя DPDT

DPDT - двухполюсный двухпозиционный переключатель; это эквивалентно двум переключателям SPDT. Он направляет две отдельные цепи, соединяя каждый из двух входов с одним из двух выходов.Положение переключателя определяет количество способов прокладки каждого из двух контактов.

DPDT

Независимо от того, находится ли он в режиме ВКЛ-ВКЛ или ВКЛ-ВЫКЛ-ВКЛ, они работают как два отдельных переключателя SPDT, управляемых одним и тем же приводом. Одновременно могут быть включены только две нагрузки. DPDT можно использовать в любом приложении, которое требует открытой и закрытой системы проводки, примером которой является моделирование железных дорог, в котором используются небольшие поезда и железные дороги, мосты и автомобили. Закрытый позволяет системе быть включенным все время, в то время как открытый позволяет включить или активировать другой элемент через реле.

На схеме ниже соединения A, B и C образуют один полюс переключателя, а соединения D, E и F - другой. Подключения B и E общие на каждом из полюсов.

Если положительный источник питания (Vs) поступает на соединение B и переключатель установлен в крайнее верхнее положение, соединение A становится положительным, и двигатель будет вращаться в одном направлении. Если переключатель установлен в крайнее нижнее положение, питание меняется на противоположное и соединение D становится положительным, тогда двигатель будет вращаться в противоположном направлении.В центральном положении источник питания не подключен к двигателю, и он не вращается. Этот тип переключателей в основном используется в различных контроллерах двигателей, где скорость этого двигателя должна быть изменена.

DPDT-Circuit

Наряду с этими переключателями, геркон также обсуждается в этой статье ниже

.

Геркон

Герконовый переключатель получил свое название от использования двух или трех небольших металлических частей, называемых язычками, с гальваническими контактами на концах и немного разнесенными друг от друга.Геркон обычно представляет собой неподвижную стеклянную трубку, заполненную инертным газом. Поле от магнита или электромагнита избегает язычков, замыкая или размыкая контакт переключателя.

Геркон

Контакты геркона замыкаются переносом небольшого магнита рядом с переключателем. Два язычковых устройства имеют нормально разомкнутые контакты, которые замыкаются при активации. Три версии язычка имеют пару открытых и закрытых контактов. При срабатывании переключателя эти части переходят в противоположное состояние.Типичные герконовые переключатели коммерческого класса работают с токами в миллиамперном диапазоне до примерно 1 ампера постоянного или переменного тока. Тем не менее, специальные конструкции могут достигать 10 ампер и более. Герконовые переключатели часто встраиваются в датчики и реле. Одним из важных качеств переключателя является его чувствительность, количество магнитной энергии, необходимое для его приведения в действие.

Герконы используются в системах безопасности, например, для проверки того, закрыты ли двери или нет. А также у него много приложений; это бытовая электроника, автоматические измерительные приборы, клавишный выключатель и герконовые реле.Стандартные герконовые переключатели - это SPST (простое включение-выключение), однако также доступны версии SPDT (переключаемые).

Характеристики геркона:

  • Герметично закрепленные в стеклянной трубке с инертным газом, язычки на контакты не подвержены влиянию внешней среды
  • Герконы, состоящие из рабочих и электрических частей, расположенных коаксиально, подходят для высокочастотных приложений.
  • Компактный и легкий
  • Низкое и стабильное контактное сопротивление
  • Герконы экономично и легко превращаются в бесконтактные переключатели.

Применение геркона:

Точка, в которой геркон должен быть подключен к индуктивной нагрузке или нагрузке, в которой протекает прямой ток или большой ток (например, емкостная нагрузка, лампа, длинный кабель и т. Д.).

Цепь герконового переключателя

В случае, если электромагнитное реле с индуктивностью используется в качестве нагрузки в цепи, энергия, накопленная в индуктивности, вызовет обратное напряжение при размыкании герконов. Напряжение, хотя и зависит от значения индуктивности, иногда достигает нескольких сотен вольт и становится основным фактором ухудшения состояния контактов.

Кредит на фото

типов переключателей | Механические, электронные, характеристики

В этом руководстве мы узнаем, что такое переключатель, какие бывают разные типы переключателей, механические переключатели, электронные переключатели, их символы и многое другое о переключателях.

Что такое коммутатор?

Переключатель - это устройство, которое предназначено для прерывания тока в цепи. Проще говоря, выключатель может включать или отключать электрическую цепь. Каждое электрическое и электронное приложение использует по крайней мере один переключатель для включения и выключения устройства.

Итак, переключатели являются частью системы управления, и без нее управление невозможно. Переключатель может выполнять две функции, а именно полностью ВКЛ (замыкание контактов) или полностью ВЫКЛ (размыкание контактов).

Когда контакты переключателя замкнуты, переключатель создает замкнутый путь для прохождения тока и, следовательно, нагрузка потребляет энергию от источника. Когда контакты переключателя разомкнуты, нагрузка не потребляет никакой энергии, как показано на рисунке ниже.

Еще одна важная функция коммутатора - отводить электрический ток в цепи.Рассмотрим следующую схему. Когда переключатель находится в положении A, лампа 1 включается, а пока он находится в положении B, лампа 2 включается.

Существует множество применений переключателей в самых разных областях, таких как дома, автомобили, промышленность, военная промышленность, аэрокосмическая промышленность и так далее. В домашних и офисных приложениях мы используем простые кулисные переключатели для включения и выключения таких устройств, как освещение, компьютеры, вентиляторы и т.д. электрическая нагрузка из более чем одного места, например, двухсторонний переключатель.

Характеристики коммутатора

Прежде чем продолжить и рассмотреть различные типы коммутаторов, давайте рассмотрим некоторые важные моменты, касающиеся характеристик коммутатора.

  • Двумя важными характеристиками переключателя являются его полюса и броски. Столб представляет собой контакт, а бросок представляет собой соединение между контактами. Количество полюсов и ходов используется для описания переключателя.
  • Некоторые стандартные количества полюсов и ходов - одинарные (1 полюс или 1 ход) и двойные (2 полюса или 2 переключателя).
  • Если количество шестов или бросков больше 2, то это число часто используется напрямую. Например, трехполюсный шестицилиндровый переключатель часто обозначается как 3P6T.
  • Другой важной характеристикой переключателя является его действие, то есть, является ли он мгновенным или фиксированным. Мгновенные переключатели (например, кнопки) используются для мгновенного контакта (на короткое время или пока кнопка нажата).
  • Переключатели с фиксацией на руке, удерживают контакт до тех пор, пока он не будет переведен в другое положение.

Типы переключателей

В основном переключатели бывают двух типов. Это:

Механические переключатели - это физические переключатели, которые необходимо активировать физически, перемещая, нажимая, отпуская или касаясь их контактов.

Электронные переключатели

, с другой стороны, не требуют физического контакта для управления цепью. Они активируются действием полупроводника.

Механические переключатели

Механические переключатели можно разделить на различные типы в зависимости от нескольких факторов, таких как метод срабатывания (ручные, концевые и технологические переключатели), количество контактов (одноконтактные и многоконтактные переключатели), количество полюсов и ход ( SPST, DPDT, SPDT и т. Д.), принцип действия и конструкция (кнопочный, тумблерный, поворотный, джойстик и т. д.), в зависимости от состояния (мгновенные и заблокированные переключатели) и т. д.

По количеству полюсов и ходов переключатели подразделяются на следующие типы . Полюс представляет собой количество отдельных силовых цепей, которые можно переключить. Большинство переключателей имеют один, два или три полюса и обозначаются как однополюсные, двухполюсные и трехполюсные.

Число переходов представляет число состояний, в которые ток может проходить через переключатель.Большинство переключателей имеют одно- или двухходовые переключатели, которые обозначаются как одно- и двухходовые переключатели.

Однополюсный однопозиционный переключатель (SPST)

  • Это основной переключатель включения и выключения, состоящий из одного входного и одного выходного контактов.
  • Он переключает одну цепь и может включать (ВКЛ) или отключать (ВЫКЛ) нагрузку.
  • Контакты SPST могут быть нормально разомкнутыми или нормально замкнутыми.

Однополюсный двухпозиционный переключатель (SPDT)

  • Этот переключатель имеет три контакта: один входной контакт, а остальные два выходных контакта.
  • Это означает, что он состоит из двух положений ВКЛ и одного положения ВЫКЛ.
  • В большинстве схем эти переключатели используются как переключатели для подключения входа между двумя вариантами выходов.
  • Контакт, который подключен к входу по умолчанию, называется нормально замкнутым контактом, а контакт, который будет подключен во время работы ВКЛ, является нормально разомкнутым контактом.

Двухполюсный однопозиционный переключатель (DPST)

  • Этот переключатель состоит из четырех клемм: двух входных контактов и двух выходных контактов.
  • Он ведет себя как две отдельные конфигурации SPST, работающие одновременно.
  • Он имеет только одно положение ВКЛ, но он может активировать два контакта одновременно, так что каждый входной контакт будет подключен к своему соответствующему выходному контакту.
  • В положении «ВЫКЛ.» Оба переключателя находятся в разомкнутом состоянии.
  • Этот тип переключателей используется для одновременного управления двумя разными цепями.
  • Кроме того, контакты этого переключателя могут быть нормально разомкнутыми или нормально замкнутыми.

Двухполюсный двухпозиционный переключатель (DPDT)

  • Это двойной переключатель ВКЛ / ВЫКЛ, состоящий из двух положений ВКЛ.
  • Он имеет шесть выводов, два из которых являются входными контактами, а остальные четыре являются выходными контактами.
  • Он ведет себя как две отдельные конфигурации SPDT, работающие одновременно.
  • Два входных контакта подключены к одному набору выходных контактов в одном положении и в другом положении, входные контакты подключены к другому набору выходных контактов.

Кнопочный переключатель

  • Это контактный переключатель мгновенного действия, который замыкает или разрывает соединение, пока действует давление (или когда кнопка нажата).
  • Обычно это давление обеспечивается кнопкой, нажатой чьим-то пальцем.
  • Эта кнопка возвращается в нормальное положение после снятия давления.
  • Внутренний пружинный механизм управляет этими двумя состояниями (нажатым и отпущенным) кнопки.
  • Он состоит из неподвижных и подвижных контактов, из которых неподвижные контакты соединены последовательно со схемой, подлежащей переключению, а подвижные контакты прикрепляются с помощью кнопки.
  • Нажимные кнопки в основном подразделяются на нормально открытые, нормально закрытые и кнопки двойного действия, как показано на рисунке выше.
  • Кнопки двойного действия обычно используются для управления двумя электрическими цепями.

Тумблер

  • Тумблер приводится в действие вручную (или толкается вверх или вниз) с помощью механической ручки, рычага или качающегося механизма. Они обычно используются в качестве переключателей управления освещением.
  • Большинство этих переключателей имеют два или более положения рычага, которые находятся в версиях переключателя SPDT, SPST, DPST и DPDT. Они используются для коммутации больших токов (до 10 А), а также могут использоваться для коммутации малых токов.
  • Они доступны в различных номиналах, размерах и стилях и используются для различных типов приложений.Состояние ON может быть любым из их горизонтальных положений, однако, по соглашению, нижнее положение является закрытым или включенным положением.

Концевой выключатель

  • Схемы управления концевым выключателем показаны на рисунке выше, на котором представлены четыре разновидности концевых выключателей.
  • Некоторые переключатели приводятся в действие присутствием объекта или отсутствием объектов, или движением машины, а не действиями руки человека. Эти выключатели называются концевыми выключателями.
  • Эти переключатели состоят из бампера с рычагом, приводимым в действие каким-либо предметом. Когда этот рычаг бампера приводится в действие, это приводит к изменению положения контактов переключателя.

Поплавковые выключатели

  • Поплавковые выключатели в основном используются для управления насосами с электродвигателями постоянного и переменного тока в зависимости от жидкости или воды в резервуаре или отстойнике.
  • Этот переключатель срабатывает, когда поплавок (или плавающий объект) движется вниз или вверх в зависимости от уровня воды в резервуаре.
  • Это плавающее движение узла тяги или цепи и противовеса приводит к размыканию или замыканию электрических контактов.Другой вид поплавкового выключателя - это выключатель с ртутной лампой, который не состоит из поплавкового стержня или цепной конструкции.
  • Эта лампа состоит из ртутных контактов, поэтому при повышении или понижении уровня жидкости состояние контактов также изменяется.
  • Обозначение шарового поплавкового выключателя показано на рисунке выше. Эти поплавковые выключатели могут быть нормально открытого или нормально закрытого типа.

Реле потока

  • Они в основном используются для обнаружения движения потока жидкости или воздуха по трубе или воздуховоду.Переключатель воздушного потока (или микровыключатель) сконструирован с защелкиванием.
  • Этот микровыключатель прикреплен к металлическому рычагу. К этому металлическому рычагу подсоединяется тонкий пластиковый или металлический элемент.
  • Когда большое количество воздуха проходит через металлическую или пластиковую деталь, это вызывает движение металлического рычага и, таким образом, приводит в действие контакты переключателя.
  • Реле потока жидкости сконструированы с лопастью, которая вставляется поперек потока жидкости в трубе. Когда жидкость течет по трубе, сила, приложенная к лопасти, изменяет положение контактов.
  • На приведенном выше рисунке показан символ переключателя, используемый как для потока воздуха, так и для потока жидкости. Символ флажка на переключателе указывает на лопасть, которая определяет поток или движение жидкости.
  • Эти переключатели снова нормально разомкнутые или нормально замкнутые конфигурации.

Реле давления

  • Эти переключатели обычно используются в промышленных приложениях для измерения давления в гидравлических системах и пневматических устройствах.
  • В зависимости от диапазона измеряемого давления эти реле давления подразделяются на реле давления с мембранным управлением, реле давления с металлическим сильфоном и реле давления поршневого типа.
  • Во всех этих типах элемент определения давления управляет набором контактов (которые могут быть как двухполюсными, так и однополюсными).
  • Этот символ переключателя состоит из полукруга, соединенного с линией, плоская часть которой указывает на диафрагму. Эти переключатели могут быть нормально разомкнутыми или нормально замкнутыми.

Температурные переключатели

  • Наиболее распространенным термочувствительным элементом является биметаллическая полоса, работающая по принципу теплового расширения.
  • Биметаллические ленты изготовлены из двух разнородных металлов (которые имеют разную степень теплового расширения) и соединены друг с другом.
  • Контакты переключателя срабатывают, когда температура заставляет полоску изгибаться или наматываться. Еще один способ работы с переключателем температуры - использовать стеклянную ртутную трубку.
  • Когда колба нагревается, ртуть в трубке расширяется, а затем создает давление для срабатывания контактов.

Джойстик-переключатель

  • Джойстик-переключатель - это устройство управления с ручным управлением, используемое в основном в переносном контрольном оборудовании.
  • Он состоит из рычага, который свободно перемещается по более чем одной оси движения.
  • В зависимости от движения нажатого рычага срабатывают один или несколько переключающих контактов.
  • Они идеально подходят для опускания, подъема и срабатывания спускового механизма влево и вправо.
  • Используются для строительной техники, тросиков и кранов. Символ джойстика показан ниже.

Поворотные переключатели

  • Они используются для подключения одной линии к одной из многих линий.
  • Примерами этих переключателей являются переключатели диапазонов в измерительном оборудовании для электрических измерений, переключатели каналов в устройствах связи и переключатели диапазонов в многодиапазонных радиостанциях.
  • Состоит из одного или нескольких подвижных контактов (ручки) и более одного неподвижного контакта.
  • Эти переключатели бывают с различным расположением контактов, такими как однополюсные 12-контактные, 3-полюсные 4-контактные, 2-полюсные 6-контактные и 4-полюсные 3-контактные.

Электронные переключатели

Электронные переключатели обычно называют твердотельными переключателями, потому что в них нет физических движущихся частей и, следовательно, физических контактов.Большинство устройств управляется полупроводниковыми переключателями, такими как моторные приводы и оборудование HVAC.

На сегодняшний день на потребительском, промышленном и автомобильном рынке доступны различные типы твердотельных переключателей различных размеров и номиналов. Некоторые из этих твердотельных переключателей включают транзисторы, тиристоры, полевые МОП-транзисторы, симметричные транзисторы и IGBT.

Биполярные транзисторы

Транзистор либо пропускает ток, либо блокирует его, как при работе обычного переключателя.

В коммутационных схемах транзистор работает в режиме отсечки для состояния выключения или блокировки по току и в режиме насыщения для состояния включения. Активная область транзистора не используется для коммутации.

Транзисторы NPN и PNP работают или включаются, когда на них подается достаточный базовый ток. Когда небольшой ток протекает через клемму базы, питаемую цепью управления (подключенной между базой и эмиттером), это заставляет транзистор включать путь коллектор-эмиттер.

И он отключается, когда базовый ток снимается, а базовое напряжение снижается до небольшого отрицательного значения. Несмотря на то, что он использует небольшой базовый ток, он способен пропускать гораздо более высокие токи по пути коллектор-эмиттер.

Power Diode

Диод может выполнять операции переключения между состояниями высокого и низкого импеданса. Полупроводниковые материалы, такие как кремний и германий, используются для изготовления диодов.

Обычно силовые диоды конструируются из кремния для работы устройства при более высоких токах и более высоких температурах перехода.Они созданы путем соединения полупроводниковых материалов p- и n-типа вместе с образованием PN-перехода. Он имеет два вывода: анод и катод.

Когда анод становится положительным по отношению к катоду и приложением напряжения, превышающего пороговый уровень, PN переход смещается в прямом направлении и начинает проводить (как переключатель ВКЛ). Когда катодный вывод становится положительным по отношению к аноду, PN-переход смещается в обратном направлении и блокирует прохождение тока (как выключатель).

МОП-транзистор

Возможно, наиболее популярным и наиболее часто используемым полупроводниковым коммутационным устройством является МОП-транзистор. Полевой транзистор на основе оксида металла и полупроводника (MOSFET) - это униполярное высокочастотное переключающее устройство. Наиболее часто используемым коммутационным устройством является силовая электроника. Он имеет три клеммы, а именно сток (выход), исток (общий) и затвор (вход).

Это устройство, управляемое напряжением, то есть путем управления входным напряжением (от затвора до истока) регулируется сопротивление между стоком и истоком, которое дополнительно определяет состояние ВКЛ и ВЫКЛ устройства.

МОП-транзисторы могут быть P-канальными или N-канальными устройствами. N-канальный полевой МОП-транзистор включается путем подачи положительного напряжения V GS относительно источника (при условии, что напряжение V GS должно быть больше порогового напряжения).

P-канальный MOSFET работает аналогично N-канальному MOSFET, но использует обратную полярность напряжений. И V GS , и V DD отрицательны по отношению к источнику включения P-канального MOSFET.

IGBT

IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором) сочетает в себе несколько преимуществ силового транзистора с биполярным переходом и силового полевого МОП-транзистора.Как и полевой МОП-транзистор, он представляет собой устройство, управляемое напряжением, и имеет более низкое падение напряжения во включенном состоянии (меньше, чем у полевого МОП-транзистора и ближе к силовому транзистору).

Это трехконтактное полупроводниковое высокоскоростное коммутационное устройство. Эти терминалы являются эмиттером, коллектором и затвором.

Подобно MOSFET, IGBT можно включить, подав положительное напряжение (превышающее пороговое напряжение) между затвором и эмиттером. IGBT можно выключить, снизив напряжение на затвор-эмиттер до нуля.В большинстве случаев для уменьшения потерь при выключении и безопасного выключения IGBT требуется отрицательное напряжение.

SCR

Кремниевый управляемый выпрямитель (SCR) - одно из наиболее широко используемых высокоскоростных переключающих устройств для приложений управления мощностью. Это однонаправленное устройство в виде диода, состоящее из трех выводов, а именно анода, катода и затвора.

SCR включается и выключается путем управления входом затвора и условиями смещения анодных и катодных выводов.SCR состоит из четырех слоев чередующихся слоев P и N, так что границы каждого слоя образуют переходы J1, J2 и J3.

TRIAC

Triac (или TRI ode AC ) - это устройство двунаправленной коммутации, которое представляет собой эквивалентную схему соединения двух спина к спине тиристоров с одним выводом затвора.

Его способность управлять мощностью переменного тока как с положительными, так и с отрицательными пиками формы волны напряжения часто позволяет использовать эти устройства в контроллерах скорости электродвигателей, светорегуляторах, системах контроля давления, приводах электродвигателей и другом оборудовании управления переменным током.

DIAC

A DIAC (или DI ode AC Switch) является устройством двунаправленной коммутации и состоит из двух выводов, которые не называются анодом и катодом, поскольку это двунаправленное устройство, т. Е. DIAC может работать в любом направлении независимо от идентификации терминала. Это указывает на то, что DIAC можно использовать в любом направлении.

Когда напряжение подается на DIAC, он работает либо в режиме прямой блокировки, либо в режиме обратной блокировки, если приложенное напряжение не меньше напряжения отключения.Как только напряжение увеличивается больше, чем напряжение отключения, происходит лавинное отключение, и устройство начинает проводить ток.

Тиристор отключения затвора

GTO (Тиристор отключения затвора) представляет собой биполярное полупроводниковое переключающее устройство. Он имеет три вывода: анод, катод и затвор. Как следует из названия, это коммутационное устройство может отключаться через терминал ворот.

GTO включается подачей небольшого положительного тока затвора, который запускает режим проводимости. Его можно выключить отрицательным импульсом на затвор.Символ GTO состоит из двойных стрелок на выводе затвора, который представляет двунаправленный поток тока через вывод затвора.

Заключение

Простое руководство по переключателям, различным типам переключателей, характеристикам переключателя, механическим переключателям, электронным переключателям, обозначениям схем всех переключателей, а также примерам схем (или соединений) для важных переключателей.

Переключатель и типы переключателей

Различные типы электрических и механических переключателей

Что такое переключатель?

В электрических и электронных системах выключатель - это устройство, которое может включать или выключать электрическую цепь автоматически или вручную.Другими словами, электрический переключатель - это управляющее устройство, которое прерывает прохождение тока или изменяет направление тока в цепи.

Почти все электрические и электронные системы содержат по крайней мере один переключатель, который используется для включения или выключения устройства. Кроме того, переключатель используется для управления работой схемы, где пользователь может активировать или деактивировать всю или некоторые части или процесс подключенной схемы.

Типы переключателей

Типы переключателей
  • SPST (однополюсный, одинарный)
  • SPDT (однополюсный, двухходовой)
  • DPST (двухполюсный, односторонний)
  • DPDT (двухполюсный, двусторонний)
  • 2P6T (двухполюсный, шестикратный)
  • Промежуточный переключатель
  • Переключатель опоздания
  • Переключатель мгновенного действия
  • Кнопочный переключатель
  • Тумблер
  • Переключатель Mosfet
  • Релейный переключатель
  • Транзистор как переключатель
  • Механический, электрический и переключатели для электроники

Мы обсудим различные типы этих переключателей в деталях, приведенных ниже:

Как правило, переключатели можно разделить на.

  • Механические переключатели
  • Электрические / электронные переключатели

Оба этих переключателя типа широко используются в электрических и электронных системах. Выбор типа переключателя зависит от системы, в которую они будут включены. Переключатели также могут быть категориями на разных основаниях. Мы обсудим их один за другим позже в этой статье.

Коммутаторы также могут быть категориями на основе удержания текущего состояния.

Переключатель защелки сохраняет свое состояние, включено или выключено, до тех пор, пока не будут инициированы новые команды.

Переключатель мгновенного действия сохраняет состояние только тогда, когда представлена ​​определенная команда.

Схемы подключения переключателей:

Типы механических переключателей

Механический переключатель - это переключатель, в котором две металлические пластины касаются друг друга, чтобы создать физический контакт для прохождения тока, и отделяются друг от друга, чтобы прервать прохождение тока. . Существуют различные типы механических переключателей, которые можно дополнительно разделить на категории в зависимости от допустимой мощности.Материал контактов выбирается с учетом того, что оксиды металлов, образующиеся в результате коррозии, в основном являются изоляционными, и слои таких оксидов на пластинах переключателя будут препятствовать нормальной работе переключателя.

Механические переключатели могут быть разделены на категории в зависимости от их работы:

SPST (однополюсный, однопроходный)

Это простой переключатель ВКЛ / ВЫКЛ. Его также называют «односторонним» или «односторонним» переключателем (в США он известен как двусторонний переключатель).Когда пользователь нажимает кнопку переключателя, пластины переключателя соединяются друг с другом, и ток начинает течь в цепи и наоборот.

SPST (однополюсный однополюсный) коммутатор

Вот базовая конструкция и принцип работы SPST (однополюсный однопроходный), также известный как односторонний коммутатор .

Конструкция и работа одностороннего переключателя SPST (однополюсный, однопроходный)
SPDT (однополюсный, двусторонний)

Переключатель SPDT имеет три контакта (клеммы).Один из трех контактов используется как обычный и называется двусторонним переключателем (в США он известен как трехпозиционный переключатель). С помощью этого переключателя мы можем отправить два разных сигнала на один и тот же вывод. Из-за этой функции этот переключатель также известен как селекторный переключатель.

Другими переключателями, относящимися к SPDT, являются SPCO (однополюсное переключение) и SPTT (однополюсное центральное выключение или однополюсное тройное переключение).

Однополюсный двухходовой переключатель

Ниже представлена ​​схема конструкции и работы однополюсного двухпозиционного переключателя (SPDT), также известного как двухпозиционный переключатель.

Конструкция и работа двухполюсного переключателя SPDT (однополюсный, двухпозиционный)
DPST (двухполюсный, односторонний)

Этот переключатель в основном представляет собой два переключателя SPST в одном корпусе и может управляться одним рычагом. Этот переключатель чаще всего используется там, где нам нужно одновременно отключать и землю, и линии.

Переключатель DPST (двухполюсный, одинарный)
DPDT (двухполюсный, двусторонний)

Этот переключатель эквивалентен двум переключателям SPDT, упакованным в одну упаковку.Этот переключатель имеет два общих контакта и четыре сигнальных контакта. Всего к входным контактам этого переключателя можно применить четыре различных комбинации одиночных сигналов. Другой переключатель, связанный с DPDT, - это DPCO ( Double Pole Changeover или Double Pole, Center Off).

DPDT (двухполюсный, двусторонний) переключатель
2P6T (двухполюсный, шестиполюсный)

Это тип переключающего переключателя с общим (COM), который может быть подключен к шести линиям с помощью второго двухполюсного переключателя, Какое управление и работа переключателя одинаковы.

Переключатель 2P6T (двухполюсный, шестиходовой)
Промежуточный переключатель

Промежуточный переключатель также известен в США как четырехпозиционный переключатель. Мы опубликовали подробный пост об этом, который можно увидеть ниже.

На рисунке ниже показана основная конструкция и принцип работы промежуточного переключателя.

Конструкция и работа промежуточного переключателя

Связанные сообщения:

Типы переключателей с защелкой и мгновенного действия
Кнопочный переключатель

Эта кнопка используется во многих электронных схемах и может выдерживать небольшой ток.Когда пользователь нажимает кнопку, ее металлические пластины соединяются друг с другом, следовательно, цепь замыкается. Когда пользователь убирает палец с кнопки, контакты выводятся.

Тумблер

Тумблер приводится в действие рычагом, повернутым под углом в одном или нескольких направлениях. Этот переключатель находится в стабильном состоянии и остается в этом состоянии до тех пор, пока рычаг не будет нажат в другом направлении. Большинство бытовых приложений имеют тумблер, и он может попадать в любую категорию, как упомянуто выше. E.г. SPST, DPDT и т.п. Теперь мы собираемся обсудить электрические переключатели, которые реагируют быстрее, чем механические переключатели, и могут переключаться автоматически с помощью электронной схемы, такой как микроконтроллер или микропроцессор. Их также можно разделить на категории по номинальному току и напряжению, как механические переключатели.

Самые распространенные электронные переключатели

Здесь возникает вопрос, зачем нам переключатель электроники? Ответ на вопрос заключается в том, что иногда необходимо, чтобы цепи, принимающие решения, также выключали или включали определенные устройства на основе решения. Если используется только механический переключатель, то там должен постоянно присутствовать один человек, чтобы включать и выключать устройство после получения сообщения индикации от цепи.

Для устранения этой проблемы используются переключатели электроники.Они очень быстрые и точные по сравнению с механическими переключателями. Электронные переключатели имеют небольшие размеры и не создают шума при переключении, а также обеспечивают стабильность и надежность системы.

Обсудим подробнее типы электронных переключателей.

Транзистор как переключатель:

Транзисторы могут использоваться в различных режимах работы, но мы собираемся обсудить транзистор как переключатель. Если мы приложим большой ток к базе транзистора (имея в виду максимально допустимый ток для этого типа транзистора), то мы можем запустить этот транзистор в режиме глубокого насыщения i.е. этот транзистор можно использовать как переключатель.

Типовая схема транзистора в качестве переключателя:

Ток не течет, когда на базе транзистора имеется 0 вольт.

Когда база находится на логическом уровне 1.

Лампа начинает светиться.

МОП-транзистор в качестве коммутатора:

МОП-транзистор также может использоваться для переключения на высоких частотах. Они могут работать на частотах мегагерца (МГц). В основном, МОП-транзисторы используются для ШИМ (широтно-импульсной модуляции).

Мосфет имеет три терминала.

  1. Затвор
  2. Сток
  3. Источник

Если мы применим логику 1, помня о максимально допустимом напряжении для базы, тогда сопротивление между стоком и истоком станет низким, и ток начнет течь по этому каналу и наоборот.

Таким образом, лампа не будет светиться, т.е. она будет выключена, когда шлюз находится на уровне логического 0.

Шлюз на логической 1, лампа светится.

Похожие сообщения:

Реле как переключатель

Реле - это электромеханическое устройство, которое состоит из электромагнита.Когда через катушку протекает ток, он становится электромагнитом, и этот электромагнит можно использовать для переключения. Их контакты могут попадать в любую категорию, например SPDT, DPDT и т. Д. Подробнее о твердотельных реле (SSR) можно прочитать в нашем предыдущем посте. Мы также рассмотрели базовую схему и работу реле как переключателя.

Когда мы подаем питание на катушку, лампа светится.

Реле как переключатель

Когда мы обесточиваем катушку, лампа не светится.

Это были типы переключателей.Мы подробно обсудим их конструкцию, работу и применение один за другим в следующих следующих статьях. Спасибо.

Похожие сообщения

Принципы и типы электрических переключателей

Электрические переключатели имеют механические контакты или реле. Эти типы переключателей могут управлять более широким диапазоном параметров тока и напряжения. На них не действуют грязь, туман, магнитные поля или диапазон температур от почти абсолютного нуля до 1000 °.

Электромеханические переключатели

могут адаптироваться к несоосности при установке / применении, чтобы гарантировать отсутствие тока утечки и сделать их доступными во многих схемах, приводах и корпусах.

К недостаткам

можно отнести их цену, ограниченный жизненный цикл контактов, большой размер и медленную реакцию.

Твердотельный переключатель

Твердотельные переключатели - это электрические устройства, у которых нет движущихся частей, которые могут изнашиваться. Они могут переключаться быстрее без искрения между контактами или проблем с контактной коррозией. К их недостаткам можно отнести высокую стоимость установки очень высоких номиналов тока.

Также читайте: Анимация электрических переключателей

Конфигурация

При выборе реле уровня пользователь должен определить, требуется ли для электрической цепи нормально разомкнутый или нормально замкнутый переключатель.

Выключатели

не пропускают ток в свободном положении. Им нужно «установить» контакт, чтобы активировать их.

Переключатели

позволяют току проходить в свободном положении, и для активации необходимо «разомкнуть» контакт (разомкнуть).

Столб / бросок

Большинство переключателей имеют один или два полюса и одно или два хода, но некоторые производители выпускают переключатели уровня для специальных применений. Количество полюсов описывает количество отдельных цепей, которые могут проходить через переключатель одновременно.

Число бросков описывает количество цепей, которыми может управлять каждый полюс. Это отмечается конфигурацией схемы (NO / NC). Разрывы - это прерывания цепи, вызванные разделенными контактами, которые переключатель вводит в каждую цепь, которую он размыкает или прерывает в цепи.

Однополюсный, одинарный бросок (SPST)

Однополюсные переключатели на одно направление (SPST) замыкают или разрывают соединение одного проводника в одной ответвленной цепи.

Обычно они имеют две клеммы и называются однополюсными переключателями

Однополюсный, двусторонний (SPDT)

Однополюсные двухпозиционные переключатели (SPDT) замыкают или разрывают соединение одного проводника с одним из двух других однопроводных проводов.Обычно они имеют три клеммы и обычно используются парами.

Переключатели

SPDT иногда называют трехпозиционными переключателями.

Двухполюсный, одинарный бросок (DPST)

Двухполюсные однопозиционные переключатели (DPST) замыкают или разрывают соединение двух проводников цепи в одно ответвленной цепи. Обычно они имеют шесть клемм и доступны как в версиях с мгновенным контактом, так и в версиях с постоянным контактом.

Двойной полюс, двойной бросок (DPDT)

Двухполюсные двухпозиционные переключатели (DPDT) замыкают или прерывают соединение двух проводов с двумя отдельными цепями.Обычно они имеют шесть клемм и доступны как в версиях с мгновенным контактом, так и в версиях с постоянным контактом.

Другие типы - Прочие специальные типы метания с более чем двумя полюсами. Примеры включают переключатели, которые предназначены для разделения нагрузок на отдельные цепи (например, переключатель фар).

Также читайте: Терминология коммутаторов

Если вам понравилась эта статья, подпишитесь на наш канал YouTube с видеоуроками по ПЛК и SCADA.

Вы также можете подписаться на нас в Facebook и Twitter, чтобы получать ежедневные обновления.

Читать дальше:

Кнопочные переключатели и типы переключателей

Ручной переключатель / кнопочный переключатель - это именно то, что следует из названия: электрический переключатель, приводимый в действие движением руки человека. Они могут иметь форму тумблера, кнопочного, поворотного, тягового и т. Д.

Обычная форма промышленного кнопочного переключателя выглядит примерно так:

Резьбовая шейка вставляется в отверстие, вырезанное в металлической или пластиковой панели, с соответствующей гайкой, чтобы удерживать ее на месте.Таким образом, кнопка обращена к оператору (операторам), в то время как контакты переключателя находятся на другой стороне панели.

При нажатии движение привода вниз приводит к разрыву электрического моста между двумя размыкающими контактами, образуя новый мост между замыкающими контактами:

Символ на принципиальной схеме для этого типа переключателя очень похож на настоящий, с нормально замкнутым контактом, установленным сверху, и нормально разомкнутым контактом, установленным ниже:

Соединение двух клемм вместе делает эту форму переключателя электрически идентичной форме C:

Это устройство переключающих контактов иногда называют набором контактов формы C, поскольку оно включает в себя как контакт формы A (нормально разомкнутый), так и контакт формы B (нормально замкнутый).

Большинство промышленных ручных переключателей доступны в модульной форме, в которой наборы контактных блоков переключателей могут быть «собраны» вместе, чтобы приводиться в действие одной и той же кнопкой или поворотной ручкой. Это позволяет одновременно приводить в действие практически неограниченное количество переключающих контактов с помощью одного исполнительного механизма.

Различные типы приводов, такие как кнопки, поворотные переключатели, ручки и клавишные переключатели, также могут быть заменены контактными модулями для максимальной гибкости:

Типы переключателей

Электрический выключатель - это любое устройство, используемое для прерывания потока электронов в цепи.Переключатели по сути являются бинарными устройствами: они либо полностью включены («замкнуты»), либо полностью выключены («разомкнуты»). Существует много разных типов переключателей, и в этой главе мы рассмотрим некоторые из них.

Хотя может показаться странным освещать эту элементарную электрическую тему на столь позднем этапе этой серии книг, я делаю это потому, что в следующих главах исследуется более старая область цифровых технологий, основанная на контактах механического переключателя, а не на схемах твердотельных затворов. и для предприятия необходимо доскональное понимание типов переключателей.

Изучение функций схем на основе переключателей одновременно с изучением полупроводниковых логических вентилей облегчает понимание обеих тем и создает основу для расширенного опыта обучения булевой алгебре, математике, лежащей в основе цифровых логических схем.

Самый простой тип переключателя - это переключатель, в котором два электрических проводника входят в контакт друг с другом за счет движения исполнительного механизма. Другие переключатели более сложные, они содержат электронные схемы, которые могут включаться или выключаться в зависимости от какого-либо физического стимула (например, света или магнитного поля).

В любом случае конечным выходом любого переключателя будет (по крайней мере) пара клемм для подключения проводов, которые будут либо соединены вместе внутренним контактным механизмом переключателя («замкнуты»), либо не соединены вместе («разомкнуты»). ).

Любой переключатель, предназначенный для управления человеком, обычно называется ручным переключателем , и они производятся в нескольких вариантах:

Тумблеры приводятся в действие рычагом, находящимся под углом в одном из двух или более положений.Обычный выключатель света, используемый в бытовой электропроводке, является примером тумблера.

Большинство тумблеров останавливаются в любом из своих положений рычага, в то время как другие имеют внутренний пружинный механизм, возвращающий рычаг в определенное нормальное положение , что позволяет выполнять так называемое «мгновенное» действие.

Кнопочные переключатели - это двухпозиционные устройства, приводимые в действие нажатием и отпусканием кнопки. Большинство кнопочных переключателей имеют внутренний пружинный механизм, возвращающий кнопку в ее «отжатое» или «не нажатое» положение для кратковременного срабатывания.

Некоторые кнопочные переключатели поочередно включаются или выключаются при каждом нажатии кнопки. Другие кнопочные переключатели будут оставаться в положении «включено» или «нажато» до тех пор, пока кнопка не будет вытянута обратно. Этот последний тип кнопочных переключателей обычно имеет грибовидную кнопку для легкого нажатия и вытягивания.

Селекторные переключатели приводятся в действие поворотной ручкой или каким-либо рычагом для выбора одного из двух или более положений.

Как и тумблер, селекторные переключатели могут либо находиться в любом из своих положений, либо содержать механизмы с пружинным возвратом для мгновенного срабатывания.

Переключатель-джойстик приводится в действие рычагом, который может свободно перемещаться по более чем одной оси движения. Один или несколько из нескольких переключающих контактных механизмов приводятся в действие в зависимости от того, в каком направлении нажимается рычаг, а иногда и от того, насколько далеко оттянут на . Обозначение из круга и точки на символе переключателя представляет направление движения рычага джойстика, необходимое для приведения в действие контакта. Ручные переключатели-джойстики обычно используются для управления краном и роботом.

Некоторые переключатели специально разработаны для управления движением машины, а не рукой человека-оператора.Эти управляемые движением переключатели обычно называются концевыми выключателями , потому что они часто используются для ограничения движения машины путем отключения исполнительной мощности компонента, если он перемещается слишком далеко. Как и ручные выключатели, концевые выключатели бывают нескольких разновидностей:

Эти концевые выключатели очень похожи на прочные тумблеры или ручные переключатели, оснащенные рычагом, нажимаемым частью машины.

Часто рычаги имеют небольшой роликовый подшипник, предотвращающий износ рычага при многократном контакте с деталью машины.

Бесконтактные переключатели распознают приближение металлической части машины с помощью магнитного или высокочастотного электромагнитного поля. Простые бесконтактные переключатели используют постоянный магнит для приведения в действие герметичного механизма переключения всякий раз, когда часть машины приближается (обычно на 1 дюйм или меньше).

Более сложные бесконтактные переключатели работают как металлоискатель, запитывая катушку с проволокой током высокой частоты и электронным способом отслеживая величину этого тока. Если металлическая часть (не обязательно магнитная) подойдет достаточно близко к катушке, ток увеличится и отключит цепь контроля.

Показанный здесь символ бесконтактного переключателя относится к электронной разновидности, на что указывает ромбовидная рамка, окружающая переключатель. Для неэлектронного бесконтактного переключателя будет использоваться тот же символ, что и для концевого переключателя, приводимого в действие рычагом.

Другой формой бесконтактного переключателя является оптический переключатель, состоящий из источника света и фотоэлемента. Положение машины определяется по прерыванию или отражению светового луча. Оптические переключатели также полезны в приложениях безопасности, где лучи света могут использоваться для обнаружения входа персонала в опасную зону.

Во многих промышленных процессах необходимо контролировать различные физические величины с помощью переключателей. Такие переключатели могут использоваться для подачи сигналов тревоги, указывающих, что параметр процесса превысил нормальные параметры, или они могут использоваться для остановки процессов или оборудования, если эти переменные достигли опасного или разрушительного уровня. Существует много различных типов переключателей процесса:

Эти переключатели определяют скорость вращения вала либо с помощью механизма центробежного груза, установленного на валу, либо с помощью какого-либо бесконтактного обнаружения движения вала, такого как оптическое или магнитное.

Давление газа или жидкости можно использовать для приведения в действие механизма переключения, если это давление приложено к поршню, диафрагме или сильфону, который преобразует давление в механическую силу.

Недорогим механизмом измерения температуры является «биметаллическая полоса»: тонкая полоса из двух металлов, соединенных спиной к спине, причем каждый металл имеет разную скорость теплового расширения. Когда полоса нагревается или охлаждается, разная скорость теплового расширения двух металлов вызывает ее изгиб.Затем изгиб полосы можно использовать для приведения в действие механизма переключающего контакта.

В других реле температуры используется латунный баллон, наполненный жидкостью или газом, с крошечной трубкой, соединяющей баллон с датчиком давления. Когда баллон нагревается, газ или жидкость расширяются, вызывая повышение давления, которое приводит в действие механизм переключения.

Плавающий объект может использоваться для приведения в действие механизма переключения, когда уровень жидкости в резервуаре поднимается выше определенной точки.Если жидкость электропроводна, сама жидкость может использоваться в качестве проводника между двумя металлическими зондами, вставленными в резервуар на требуемой глубине.

Метод проводимости обычно реализуется с помощью специальной конструкции реле, срабатывающего при небольшом токе, протекающем через проводящую жидкость. В большинстве случаев переключать полный ток нагрузки цепи через жидкость нецелесообразно и опасно.

Реле уровня

также может быть спроектировано для определения уровня твердых материалов, таких как древесная щепа, зерно, уголь или корм для животных, в силосе для хранения, бункере или бункере.

Обычной конструкцией для этого применения является небольшое лопастное колесо, вставленное в бункер на желаемой высоте, которое медленно вращается небольшим электродвигателем. Когда твердый материал заполняет бункер на эту высоту, материал предотвращает вращение лопаточного колеса. Отклик крутящего момента маленького двигателя приводит к срабатыванию механизма переключения.

В другой конструкции используется металлический стержень в форме «камертона», который вставляется в бункер снаружи на желаемой высоте. Вилка вибрирует на своей резонансной частоте с помощью электронной схемы и узла катушки магнита / электромагнита.Когда бункер заполняется до этой высоты, твердый материал гасит вибрацию вилки, изменение амплитуды и / или частоты вибрации, обнаруживаемое электронной схемой.

Вставленное в трубу реле потока обнаруживает любой расход газа или жидкости, превышающий определенный порог, обычно с помощью небольшой лопасти или лопасти, которую толкает поток.

Другие реле расхода сконструированы как реле перепада давления, измеряющие падение давления на ограничении, встроенном в трубу.

Также читайте: Switches Terminlology

.
Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *