Tìm hiểu về công tắc xoay: cấu tạo, cách phân loại và ứng dụng

Lê Hồng Phong

Với khả năng điều khiển chính xác các mạch điện, công tắc xoay ngày càng được sử dụng nhiều trong các thiết bị điện tử hiện đại. Vậy công tắc xoay là thiết bị gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động như thế nào? Hãy cùng tìm hiểu qua bài viết.

Khái niệm công tắc quay

Công tắc xoay (hoặc công tắc chuyển, tên tiếng Anh là Công tắc quay) là loại công tắc điện có khả năng đóng/mở một hoặc nhiều mạch điện bằng cách quay bộ truyền động của công tắc. Khi nút xoay sẽ kết nối hoặc ngắt các tiếp điểm bên trong công tắc, từ đó mở hoặc đóng mạch điều khiển thiết bị.

Công tắc loại này được thiết kế để kết nối các mạch chức năng từ thiết bị đến nguồn điện. Khi công tắc nhận được nguồn điện, nó sẽ được gửi đến mạch được kết nối. Vì vậy, công tắc bật tắt là giải pháp thay thế hoàn hảo cho công tắc nút nhấn thông thường với khả năng xoay 360 độ hoặc thay đổi vị trí bằng nắp xoay. Ngoài ra, công tắc xoay còn có thể dùng để điều khiển nhiều mạch điện khác nhau chỉ bằng một công tắc duy nhất.

Nhờ khả năng phản hồi tức thời, công tắc xoay được sử dụng phổ biến trong các ứng dụng yêu cầu nhiều chế độ làm việc khác nhau như thay đổi tốc độ quạt, điều chỉnh độ sáng, điều chỉnh âm lượng, bảng điều khiển ô tô…

Cấu tạo công tắc xoay

Cấu trúc của công tắc xoay phức tạp hơn vẻ ngoài của nó, bao gồm một hệ thống các tiếp điểm điện được sắp xếp theo hình tròn, cho phép điều chỉnh các kết nối điện khác nhau tùy thuộc vào vị trí của núm xoay.

Cụ thể công tắc chuyển mạch được cấu tạo gồm các bộ phận sau:

• Liên hệ: Bao gồm tiếp điểm tĩnh, tiếp điểm động, tiếp điểm phụ và tiếp điểm mở.
• Hệ thống thanh dẫn hướng: Giúp dẫn dòng điện qua switch, đảm bảo công suất hoạt động định sẵn.
• Nam châm điện: Dùng để chuyển đổi nhanh mạch điện từ 1 chiều sang xoay chiều khi có dòng điện đi qua.
• Cuộn dây dẫn: Giúp quá trình đổi chiều dòng điện diễn ra nhanh chóng.
• Mùa xuân: Bao gồm lò xo nhả, lò xo tiếp xúc và lò xo giảm chấn, giúp tăng độ ổn định và độ bền cho công tắc khi hoạt động.
• Buồng dập hồ quang: Để giảm nhiệt cho công tắc xoay trong quá trình hoạt động, hạn chế tác động của hồ quang lên các tiếp điểm.
• Núm kết nối và vít: Giúp người dùng dễ dàng điều khiển và kết nối công tắc với hệ thống điện.

Công tắc xoay hoạt động như thế nào?

Công tắc xoay có nhiều kiểu dáng, kiểu dáng khác nhau nhưng đều có nguyên lý hoạt động giống nhau dựa trên chuyển động của trục chính và bánh xe.

Khi trục xoay quay, các chốt di chuyển đến các vị trí khác nhau và tiếp xúc với các đầu nối điện thích hợp. Mạch kết nối lúc này đã được kích hoạt, đi qua một phần hình tròn gọi là wafer để thay đổi trạng thái từ bật sang tắt hoặc ngược lại. Tùy vào từng vị trí khác nhau mà mạch điện sẽ có những kết nối tương ứng.

Hầu hết các bánh xe công tắc xoay đều được thiết kế theo hình ngôi sao hoặc khía để đảm bảo công tắc không dừng lại ở vị trí trung gian giữa các điểm tiếp xúc. Một cơ cấu lò xo được gọi là chốt hãm cũng được lắp đặt bên trong công tắc nhằm mục đích này.

Các cực đầu cuối được bố trí xung quanh trục chính theo các khoảng quay cố định, thường là 30°, 45°, 60° và 90°. Góc này sẽ xác định số lượng vị trí chuyển đổi có sẵn của công tắc. Người dùng có thể chọn nhiều góc độ hơn bằng cách lắp vòng đệm vào các khe được thiết kế đặc biệt.

Ưu điểm và nhược điểm của Công tắc xoay

Công tắc xoay có nhiều ưu điểm so với công tắc thông thường, tuy nhiên, đa chức năng hơn cũng kéo theo một số hạn chế về giá thành và vận hành phức tạp.

Lợi thế

• Di chuyển công tắc theo chuyển động tròn, có thể dừng hoặc ở nhiều vị trí tùy chọn.
• Một vị trí công tắc có thể điều khiển nhiều tiếp điểm khác nhau, giúp tối ưu hóa không gian và tính năng.
• Vòng quay trong bộ truyền động có khả năng bật/tắt mạch điện tùy theo các vị trí khác nhau.
• Được sản xuất với độ kín cao nên hoạt động ổn định trong nhiều môi trường khắc nghiệt.
• Thân thiện với môi trường.
• Tuổi thọ cao giúp tiết kiệm chi phí bảo trì và thay thế.
• Kích thước nhỏ gọn, đơn giản, tiết kiệm không gian và dễ sử dụng.

Nhược điểm

• Việc chuyển đổi yêu cầu thiết bị kỹ thuật số, điều này có thể gây khó khăn cho những người không chuyên.
• Máy tính có thể gặp vấn đề hoặc không an toàn khi sử dụng switch này, hoặc có thể phát sinh nhiều vấn đề nếu áp dụng trong lĩnh vực tivi, radio.
• Giá thành thường cao hơn một số loại switch khác.
• Các bộ phận cơ khí dễ bị hao mòn theo thời gian, làm giảm hiệu suất hoạt động.
• Yêu cầu hành động vật lý như xoay để điều khiển, điều này có thể gây bất tiện.

Phân loại công tắc xoay

Dựa vào sự khác biệt giữa số lượng tiếp điểm và góc quay, công tắc xoay thường được phân thành các loại sau:

• Công tắc xoay 1 vị trí (SPST): Chỉ có 1 tiếp điểm và chỉ điều khiển 1 mạch điện. Điều chỉnh việc mở hoặc đóng mạch bằng cách xoay núm.
• Công tắc xoay 2 vị trí (DPST): Có 2 tiếp điểm và điều khiển 2 mạch điện độc lập. Khi xoay núm, cả hai mạch sẽ mở hoặc đóng cùng một lúc.

• Công tắc xoay đa vị trí: Có nhiều vị trí cố định, cho phép người dùng lựa chọn giữa nhiều chế độ hoạt động khác nhau. Tùy theo ứng dụng cụ thể mà có loại quay 3 vị trí, 4 vị trí hoặc nhiều hơn.
• Công tắc xoay có khóa: Cả 2 loại công tắc xoay 2 vị trí và 3 vị trí đều có khóa tự động bảo vệ trạng thái tiếp xúc, tăng độ an toàn khi không sử dụng.

• Công tắc xoay chuyển đơn (SPDT): Công tắc 2 cực và 2 tiếp điểm cho phép chuyển đổi dòng điện giữa 2 mạch khác nhau khi vặn nút.
• Công tắc xoay dịch chuyển kép (DPDT): Công tắc 2 cực và 2 tiếp điểm cho phép điều khiển 2 mạch độc lập với 2 trạng thái khác nhau.
• Công tắc xoay DP3T: Gồm 2 cực và 3 tiếp điểm, có khả năng điều khiển 2 mạch độc lập và mỗi mạch có nhiều lựa chọn kết nối.
• Bộ mã hóa quay: Không có vị trí cố định, thích hợp để điều chỉnh âm lượng hoặc tín hiệu số.

Công dụng của công tắc xoay là gì?

Hoạt động của thiết bị này không chỉ đơn giản là bật và tắt nguồn điện mà còn cho phép điều chỉnh chính xác các cài đặt và thay đổi chế độ hoạt động. Công tắc xoay còn có chức năng bảo vệ hệ thống mạch chính, chuyển đổi từ dòng điện một chiều sang dòng điện xoay chiều, hay bảo vệ các thiết bị khi có sự cố về điện,… nên được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như:

• Thiết bị gia dụng: Công tắc xoay thường thấy trên các thiết bị như bếp nấu, lò nướng, máy xay sinh tố, đèn, quạt, loa… cho phép người dùng lựa chọn các mức nhiệt độ hoặc chế độ hoạt động khác nhau.

• Thiết bị âm thanh: Trên các thiết bị âm thanh và video, công tắc xoay được sử dụng để điều chỉnh âm lượng, chọn nguồn đầu vào và chuyển chế độ phát lại.
• Trong xe cộ: Công tắc xoay điều khiển các chức năng như gạt nước kính chắn gió, đèn chiếu sáng và cài đặt hệ thống điều hòa không khí.

• Bảng điều khiển công nghiệp: Công tắc này dùng để điều chỉnh các thông số và điều khiển các máy móc phức tạp.

• Thiết bị đo điện tử: Trong phòng thí nghiệm và môi trường khoa học, công tắc xoay được sử dụng để thay đổi dải đo và cấu hình thiết bị, điều chỉnh tần số của máy hiện sóng hoặc hỗ trợ điều khiển các thiết bị chẩn đoán,…

Bất kể vị trí hay lĩnh vực ứng dụng, hoạt động của công tắc xoay phải đảm bảo mạch có thể di chuyển liên tục giữa các cấu hình phức tạp.

Một số câu hỏi về công tắc xoay

Câu 1: Làm thế nào để phân biệt nhanh công tắc xoay và nút ấn?

Hồi đáp: Công tắc xoay thường dùng để chọn chế độ, điều chỉnh tốc độ hoặc điều khiển các mạch khác nhau bằng các núm xoay, ví dụ: điều khiển tốc độ quạt, điều chỉnh âm lượng, chọn kênh radio… Trong khi các nút ấn có chức năng thay đổi trạng thái mạch hoặc kích hoạt một hành động (như bật/tắt) khi nhấn và nhả.

Câu 2: Công tắc xoay khác công tắc chọn như thế nào?

Hồi đáp: Hai loại switch này có cơ chế hoạt động giống nhau là xoay núm nhưng tác dụng của cơ chế xoay này là khác nhau.

• Núm vặn trên công tắc dùng để chuyển đổi giữa các vị trí khác nhau, mỗi vị trí tương ứng với một trạng thái hoặc mạch điện khác nhau.
• Núm hoặc cần của công tắc chọn có thể được di chuyển lên, xuống hoặc theo các hướng khác nhau cho phép người dùng chọn giữa các mạch hoặc trạng thái khác nhau trong thiết bị.

Câu 3: Cần lưu ý gì khi lựa chọn công tắc xoay?

Hồi đáp: Khi chọn switch cho bất kỳ thiết bị nào, bạn cần lưu ý những yếu tố sau:

• Số góc quay: Chỉ định số lượng chế độ hoặc mạch khác nhau sẽ được điều khiển.
• Xếp hạng hiện tại và điện áp: Đảm bảo công tắc có thể chịu được tải điện của thiết bị.
• Độ bền: Chọn công tắc có tuổi thọ cao, đặc biệt với những ứng dụng công nghiệp yêu cầu sử dụng liên tục.
• Khả năng tương thích thiết kế: Xem xét kích thước và vị trí lắp đặt của công tắc để đảm bảo phù hợp với thiết bị mà không gây ra sự cố.

Hy vọng bạn hài lòng với những kiến ​​thức về công tắc xoay mà chúng tôi đã giới thiệu. KTH ELECTRIC thường xuyên cập nhật kiến ​​thức về ngành điện nói chung và các loại công tắc điện nói riêng tại: https://btb-electric.com/vi/tin-tuc/kien-thuc-nganh/kien-thuc-contactor/. Chúng tôi mời bạn đọc.