Same Sky presenteert - De grondbeginselen van DIP-schakelaars

DIP - of dual inline package - schakelaars zijn al in gebruik sinds de jaren 1970. Zij worden op grote schaal gebruikt om OEM's en eindgebruikers in staat te stellen de functionaliteit van elektronische apparaten te wijzigen nadat zij zijn vervaardigd. DIP-schakelaars worden vaak gebruikt om regiocodes in te stellen voor apparatuur die op verschillende plaatsen op verschillende manieren moet werken, om te veranderen welk radiokanaal een garagedeuropener gebruikt, of om een PC-moederbord te vertellen welk soort geheugen erin is gestoken.

De grondbeginselen van DIP-schakelaars

De DIP-schakelaar bestaat uit een reeks schakelaars in één enkele eenheid, gewoonlijk gemonteerd op een PCB of breadboard. Door de zeer elementaire werking van de schakelaar, waarbij de stand van de schakelaar handmatig moet worden ingesteld, is de status ervan bij het opstarten van het systeem gemakkelijk vast te stellen, in tegenstelling tot bijvoorbeeld een membraantoetsenbord dat door een microcontroller moet worden gepolst. Deze eenvoud maakt de DIP-schakelaar ideaal voor de basisfirmware van het systeem, aangezien het niet veel rekenkracht vergt om te bepalen of een schakelaar gesloten is of niet.

De eenvoud, flexibiliteit en lage kosten van DIP-schakelaars hebben ervoor gezorgd dat zij nog steeds in vele elektronicatoepassingen worden gebruikt. Ze zijn er in vele maten, configuraties, stijlen en vermogens.

Klanten kunnen het aantal posities op hun DIP-schakelaar kiezen op basis van de configuratiebehoefte van hun toepassing. Sommige DIP-schakelaars kunnen met de hand worden bediend, terwijl voor andere een speciaal gereedschap of een schroevendraaier nodig is om de schakelaarstand te wijzigen.

Afbeelding 1: Voorbeeld van een gewone DIP-schakelaar. (Bron afbeelding: Same Sky)

Zoals bij elke schakelaar moeten de ontwerpers specificeren hoeveel "polen" en "worpen" de schakelaar moet hebben. Een SPST-schakelaar (single pole single throw) kan ofwel gesloten zijn, zodat er stroom doorheen kan stromen, ofwel open, zodat die stroom wordt geblokkeerd (zie Afbeelding 2).

Afbeelding 2: SPST-schakelschema. (Bron afbeelding: Same Sky)

Een SPDT-schakelaar (single pole double throw) wordt gebruikt om te kiezen tussen twee verschillende paden waarlangs een stroom kan vloeien, zoals afgebeeld in Afbeelding 3. De enkele "pool", links in het schema, heeft twee aansluitmogelijkheden aan de rechterkant waar de stroom kan worden "geworpen" of omgeleid.

Afbeelding 3: SPDT-schakelschema. (Bron afbeelding: Same Sky)

DPDT-schakelaars (double pole, double throw) regelen twee circuits met behulp van twee schakelaars die mechanisch met elkaar verbonden zijn. Wanneer de positie van één pool wordt veranderd, verandert de andere op dezelfde wijze als in figuur 4 is aangegeven. Elke pool verandert de richting van de stroom die hij voert naar een ander pad in zijn circuit. Deze aanpak kan worden uitgebreid zodat meerdere schakelaars aan elkaar worden gekoppeld om meerdere polen en meerdere worpen mogelijk te maken.

Afbeelding 4: DPDT-schakelschema. (Bron afbeelding: Same Sky)

Het aantal schakelaars in een pakket hangt af van de toepassing en varieert gewoonlijk van 1 tot 16 posities. Een gewone DIP-schakelaar heeft acht standen omdat hij op 256 verschillende manieren kan worden ingesteld, wat overeenkomt met de 256 binaire waarden die in een byte van acht bits worden uitgedrukt. Voor meer informatie over schakelaarfuncties en gangbare typen schakelaars, zie het artikel van Same Sky over de grondbeginselen van schakelaars.

Gebruikelijke typen DIP-schakelaars

Er zijn verschillende soorten DIP-schakelaars, elk genoemd naar de manier waarop ze worden bediend, waaronder schuifbedieningen, pianobedieningen, draaibedieningen, enzovoort.

Schuif DIP-schakelaars hebben gewoonlijk twee standen - gesloten of open, aan of uit, 1 of 0 - en werken als een SPST-schakelaar. Er zijn ook DIP-schakelaars met drie standen, waarvan de middelste meestal neutraal is. Contacten aan elk uiteinde van dit type schakelaar betekent dat het kan worden geconfigureerd als aan/uit/aan waarbij de actuator tussen de twee zijden beweegt.

DIP-schakelaars kunnen zo worden geconfigureerd dat hun contacten normaal open zijn, waardoor een stroomkring wordt gesloten wanneer ze worden bediend, of normaal gesloten, waardoor een stroomkring wordt verbroken wanneer ze worden bediend.

Afbeelding 5: 8-positie schuif DIP-schakelaar. (Bron afbeelding: Same Sky)

DIP-schakelaars worden vaak gebruikt op printplaten die in nauwe behuizingen worden gemonteerd, zodat hun vorm en grootte en de manier waarop de actuatoren bewegen van cruciaal belang zijn voor een gemakkelijke bediening. Piano DIP-schakelaars bieden bijvoorbeeld dezelfde functionaliteit als schuif-DIP-schakelaars, maar zij worden horizontaal gemonteerd, zodat zij door een op- en neergaande beweging kunnen worden bediend. Dit in tegenstelling tot de standaard DIP-schakelaar die de schakelaars horizontaal monteert, waardoor bediening via een voorwaartse en achterwaartse beweging mogelijk is.

Afbeelding 6: 8-standen piano DIP-schakelaar met de actuators omhoog en omlaag. (Bron afbeelding: Same Sky)

Roterende DIP-schakelaars hebben een actuator die tussen verschillende standen kan worden gedraaid, vaak met behulp van een gekartelde knop met een schroevendraaiersleuf in de bovenkant. Wanneer een gebruiker de actuator draait, wordt de output van de schakelaar tussen de verschillende standen omgeschakeld.

Afbeelding 7: Roterende DIP-schakelaars met vlakke of verhoogde actuators. (Bron afbeelding: Same Sky)

Het voordeel van deze DIP-schakelaars is dat ze kunnen worden gebruikt om vrij veel informatie te coderen, en dus kunnen printplaatmakers ze gebruiken om veel opties aan te bieden. Een roterende DIP-schakelaar met vier uitgangspinnen kan bijvoorbeeld tot 16 verschillende uitgangsconfiguraties in binaire code produceren - handig voor het instellen van hex-waarden. Afbeelding 8 toont een hexadecimale codekaart voor een DIP-schakelaar met 16 standen, waarbij de cijfers 0 tot en met 9 en de letters A tot en met F worden weergegeven.

Afbeelding 8: Hexadecimale codetabel voor een 16-positie roterende DIP-schakelaar. (Bron afbeelding: Same Sky)

Andere roterende DIP-draaischakelaars kunnen worden geconfigureerd als een SPDT-apparaat met twee, drie of vier worpen voor één enkele pool. Dit kan bijvoorbeeld worden gebruikt om een enkel signaal naar maximaal vier verschillende bestemmingen te leiden, afhankelijk van de instelling van de DIP-schakelaar.

De belangrijkste specificaties van DIP-schakelaars

DIP-schakelaars zijn eenvoudig, maar dat betekent niet dat zij kunnen worden beschouwd als schakelaars met volledig uitwisselbare specificaties. Om de beste DIP-schakelaar voor uw toepassing te kiezen, dient u de datasheets van de fabrikanten van concurrerende onderdelen te raadplegen en factoren zoals het aantal standen en het type actuator van de schakelaar te vergelijken met de in tabel 1 vermelde factoren.

Tabel 1: Specificaties waarmee rekening moet worden gehouden bij de keuze van een DIP-schakelaar.

Deze specificaties lijken misschien eenvoudig, maar ze zijn belangrijk. Een DIP-schakelaar gebruiken op een manier die buiten zijn gespecificeerde prestaties ligt, kan leiden tot problemen zoals de vorming van vlambogen tussen contacten (slecht) of zelfs contacten die zichzelf dichtlassen (slechter). Beide gedragingen kunnen veiligheidsproblemen veroorzaken en het systeem mogelijk onbruikbaar maken.

Conclusie

DIP-schakelaars worden al decennialang gebruikt om apparaten te configureren en worden nu zelfs gebruikt om IoT-apparaten vooraf te configureren voordat ze in huis of in de fabriek worden ingezet om de uitvaltijd te beperken. Andere veel voorkomende toepassingen waren het programmeren van garagedeuropeners en afstandsbedieningen, het configureren van PC-moederborden, en het mogelijk maken van tests op industriële apparatuur zonder de apparatuur onder spanning te zetten.

Er zijn vele andere vormen van DIP-schakelaars. Wat zij gemeen hebben is een combinatie van eenvoud, flexibiliteit en lage kosten, hetgeen betekent dat zij steeds nieuwe toepassingen en toepassingen zullen vinden. Same Sky biedt een reeks DIP-schakelaars in schuif-, piano- en draaiautomaattypes om aan uiteenlopende ontwerpbehoeften te voldoen.