كليد (مدار)

كليدهاي الكتريكي. رديف بالا از چپ: كليد شكننده مدار، كليد جيوه اي، كليد محوردار، كليد فشرده (ديپ سوئيچ) هشت تايي، كليد فشرده (ديپ سوئيچ) تكي، كليد ميله‌اي. سطر دوم:از چپ: كليد روي پنل، كليد مينياتوري، كليد ريلي، كليد فشاري، كليد گهواره‌اي، كليد ريزتراشه‌اي

كليد يا سوئيچ (به انگليسي: Switch) وسيله‌اي براي قطع و وصل يا تغيير مسير جريان الكتريسيته در يك مدار است. پر كاربردترين شكل آن، كليد مكانيكي است كه اغلب با نيروي دست و تحت فرمان انسان عمل مي‌كند. انواع ديگري از كليدهاي مكانيكي وجود دارند كه بر اثر حركت يا تغيير وضعيت بكار مي‌افتند. كليدهاي كوچك دربهاي برقي و يا دربهاي خودرو از اين گونه‌اند. كليدهاي خودكار مانند كليد نوري (داراي حسگر نور) و يا دماپا، انواع ديگري از كليدها هستند.[۱]

ساختار كليد مكانيكي

اساس هر كليد مكانيكي را، دو قطعه رسانا (فلزي) تشكيل مي‌دهد كه با اتصال آن دو مدار وصل و با جداشدن آنها مدار قطع مي‌شود. به اين دو قطعه، كنتاكت گفته مي‌شود. اين قطعات بايد در برابر خوردگي مقاوم باشند. چرا كه اغلب فلزات به سادگي دچار اكسايش و كاهش شده و اين موضوع عملكرد صحيح كليد را متوقف مي‌كند. كنتاكت، نه تنها بايد رسانا بوده و در برابر خوردگي مقاوم باشند، بلكه بايد داراي سختي مناسب براي پيشگيري از سايش و مقاومت مكانيكي كافي باشند

در كليدها معمولاً علاوه بر كنتاكت‌ها، بخشي وجود دارد كه در دسترس كاربر بوده و كنتاكت را به حركت در مي‌آورد. وجود اين بخش باعث مي‌شود تا كاربر مستقيما با كنتاكت تماس نداشته باشد. اين بخش مي‌تواند بسته به كاربرد كليد، شكل‌هاي گوناگون داشته باشد

اگر توان الكتريكي و يا پتانسيل الكتريكي جريان عبوري از كليد، از حدي بيشتر باشد، در هنگام قطع و وصل جريان، ميان دو كنتاكت قوس الكتريكي برقرار مي‌شود. اين قوس الكتريكي باعث ايجاد حرارت بسيار زيادي در محل اتصال كنتاكت‌ها شده و باعث ذوب جزئي (خال زدن) آنها مي‌شود. اثر مخرب ولتاژ بالا در ايجاد قوس الكتريكي، از اثر توان الكتريكي نيز بيشتر است.

يك روش موثر براي مقابله با ايجاد قوس الكتريكي در كليد به هنگام قطع يا وصل مدار، سرعت بخشيدن به عمل قطع و وصل است. به همين منظور در بسياري از كليدها، از يك قطعه فنر استفاده مي‌شود. وظيفه فنر در كليد آن است كه يك پايان سريع براي عمل قطع يا وصل رقم بزند. به اين ترتيب، مدت زماني كه فاصله كنتاكت‌ها كم است و قابليت ايجاد قوس الكتريكي وجود دارد به حداقل مي‌رسد. از ديگر روشهاي جلوگيري از ايجاد قوس الكتريكي، استفاده از تيغه‌هاي عايق (سراميكي) ميان كنتاكت‌ها است. اين روش باعث مي‌شود كه قوس الكتريكي مجبور به طي كردن مسافت بيشتري باشد. در كليدهاي ولتاژ بالا كنتاكت‌ها در روغن نگه داري مي‌شوند. زيرا روغن براي ايجاد قوس الكتريكي الكتروليت مناسبي به شمار نمي‌رود. به اين كليدها كليد روغني گفته مي‌شود. در شرايط خاصي ممكن است از خلاء نيز براي جلوگيري از ايجاد يون‌ها و قوس الكتريكي استفاده شود.

 چيدمان كنتاكت‌ها

زماني كه كنتاكت‌ها به يكديگر متصل باشند، مدار بسته شده و جريان برقرار مي‌شود. متقابلا زماني كه كنتاكت‌ها از هم فاصله دارند و قوس الكتريكي نيز در ميان آنها برقرار نشده‌است، مدار باز و جريان الكتريكي قطع مي‌گردد

طبقه بندي كليدها بر اساس نحوه چينش كنتاكت هايشان، يكي از روشهاي طبقه بندي آنهاست. در مباحث برق ساختمان و برق صنعتي، كليدها در انواع زير مصرف مي‌شوند:

1.     كليد يك پل: براي قطع و وصل يك مدار بكار مي‌رود. در اين كليد كنتاكت‌ها متصل يا باز هستند.

2.     كليد دو پل: براي قطع و وصل دو مدار (مستقل از هم) از يك نقطه بكار مي‌رود و مانند دو كليد يك پل است كه كنار هم و در يك بسته نصب شده باشند. در اين كليد دو مجموعه دوتايي كنتاكت وجود دارد كه مستقل از هم دو به دو بسته يا باز هستند.

3.     كليد تبديل: براي قطع و وصل يك مدار از دو نقطه گوناگون بكار مي‌رود. در اين كليد سه كنتاكت وجود دارد كه يكي از كنتاكت‌ها در هر حالت به يكي از دو كنتاكت ديگر متصل است.

4.     كليد صليبي: براي قطع و وصل يك مدار از بيش از دو نقطه گوناگون بكار مي‌رود. اين كليد تركيبي از دو كليد تبديل است و در نتيجه شش كنتاكت دارد كه در هر حالت چها تا از آن‌ها دو به دو به يكديگر متصل هستند.

5.     كليد فشاري: براي قطع يا وصل مدار بصورت لحظه‌اي بكار مي‌رود. در دو گونه «بطور معمول باز» (براي وصل لحظه‌اي) و «بطور معمول بسته» (براي قطع لحظه‌اي) ارائه مي‌شود.

6.     كليد چاقويي: براي قطع و وصل همزمان چند مدار (مثلا براي قطع و وصل همزمان سه فاز) بكار مي‌رود. اين كليد مجموعه‌اي از كنتاكت‌هاي دوتايي است كه يا به هم متصل هستند و يا بسته.

7.     كليدهاي خاص: علاوه بر موارد فوق، كليدهايي با اهداف خاص توليد و عرضه مي‌شوند. كليدهاي حساس به ارتعاش، حساس به نور، حساس به دما، حساس به صدا و كليدهاي داراي زمان سنج (مثل كليد راه پله) از ديگر انواع كليدها هستند.

كليد يك پل

كليد صليبي

كليد تبديل

كليد دوپل

كليد فشاري «بطور معمول باز»

كليد چاقويي

كاربرد كليد در منطق

از آنجا كه كليدها يكي از حالتهاي روشن يا خاموش (قطع يا وصل) را دارند، با ايجاد سيگنال ديجيتال در جبر بولي نيز كاربرد داشته و تركيبي از آنها، تشكيل يك دروازه منطقي مي‌دهند. اين خاصيت كليدها، اساس و پايه رايانه و علوم مربوط به آن را شكل مي‌دهد. به عبارت ديگر يك رايانه سامانه اي است كه از تعداد بسيار زيادي كليد الكترونيكي تشكيل شده كه اين كليدها تابعي از دروازه‌هاي منطقي[است