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

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

Khái niệm công tắc xoay

Công tắc xoay (hay công tắc chuyển mạch, tên tiếng Anh là Rotary Switch) là một loại công tắc điện có khả năng đóng/mở một hoặc nhiều mạch điện bằng cách xoay bộ truyền động của công tắc. Khi nút được xoay sẽ kết nối hoặc ngắt kết nối các tiếp điểm bên trong công tắc, từ đó mở hoặc đóng mạch điện để 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 điện sẽ đưa đến mạch đã được kết nối. Vì thế, công tắc chuyển mạch là giải pháp thay thế hoàn hảo cho những công tắc bấm nút thông thường với khả năng xoay 360 độ hoặc chuyển vị trí bằng nắp xoay. Ngoài ra, công tắc xoay còn có thể sử dụng trong điều khiển nhiều mạch điện khác nhau chỉ với 1 công tắc duy nhất.

Nhờ khả năng phản hồi ngay lập tức, 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 của quạt, điều chỉnh độ sáng, điều chỉnh âm lượng, bảng điều khiển ô tô…

Cấu tạo của công tắc dạng xoay

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

Cụ thể, công tắc chuyển mạch được cấu thành từ những bộ phận sau:

• Tiếp điểm: Gồm tiếp điểm tĩnh, tiếp điểm động, tiếp điểm phụ và tiếp điểm mở.
• Hệ thống thanh dẫn: Giúp dẫn dòng điện qua công tắc, đảm bảo công suất hoạt động đã cài đặt sẵn. 
• Nam châm điện: Dùng để chuyển đổi mạch điện từ 1 chiều thành xoay chiều nhanh chóng khi có dòng điện đi qua.
• Cuộn dây dẫn: Giúp quá trình thay đổi chiều dòng điện diễn ra nhanh chóng. 
• Lò xo: Bao gồm lò xo nhả, lò xo tiếp điểm và lò xo giảm chấn, giúp tăng tính 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 ảnh hưởng của hồ quang lên các tiếp điểm. 
• Nút vặn và vít đầu nối: 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 mẫu mã và kiểu dáng khác nhau nhưng đều chung một nguyên lý hoạt động dựa vào chuyển động của trục chính và bánh xe. 

Khi trục chính quay, các chốt sẽ di chuyển đến những vị trí khác nhau và tiếp xúc với các đầu nối điện phù hợp. Mạch kết nối lúc này được kích hoạt, đi qua 1 bộ phận hình tròn gọi là wafer để làm thay đổi trạng thái từ bật sang tắt hoặc ngược lại. Tùy vào vị trí khác nhau mà mạch sẽ có kết nối tương ứng.

Đa phần bánh xe của công tắc xoay được thiết kế dạng hình sao hoặc hình có khía để đảm bảo công tắc không dừng lại ở vị trí trung gian giữa các điểm tiếp xúc. Một cơ cấu lò xo gọi là chốt giữ cũng được lắp đặt bên trong công tắc để bổ trợ cho mục đích này.

Các cực đầu cuối được bố trí xung quanh trục chính theo khoảng thời gian quay cố định, thường là 30°, 45°, 60° và 90°. Góc này sẽ xác định số lượng vị trí chuyển đổi khả dụng của công tắc. Số lượng góc nhiều hay ít người dùng hoàn toàn có thể lựa chọn bằng cách chèn vòng đệm vào các khe được thiết kế đặc biệt.

Ưu, nhược điểm của Rotary Switch

Công tắc xoay có nhiều điểm ưu việt so với công tắc thông thường, tuy nhiên, việc đa chức năng hơn cũng kéo theo một số hạn chế về mặt chi phí, thao tác phức tạp. 

Ưu điểm

• Chuyển động công tắc theo hình 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 ở bộ truyền động có khả năng tắt/bật mạch tùy theo 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 nên tiết kiệm chi phí bảo trì, thay thế.
• Kích thước nhỏ gọn, đơn giản, tiết kiệm diện tích và dễ sử dụng.

Nhược điểm

• Việc chuyển mạch đòi hỏi cần có thiết bị kỹ thuật số nên có thể gây khó khăn cho người không có chuyên môn.
• Máy tính có thể gặp sự cố hoặc không đảm bảo bảo mật khi sử dụng công tắc này hoặc có nhiều vấn đề phát sinh nếu ứng dụng trong lĩnh vực truyền hình hay phát thanh.
• Giá thành thường cao hơn so với một số loại công tắc khác.
• Các thành phần cơ học dễ bị hao mòn theo thời gian, làm giảm hiệu suất.
• Yêu cầu phải có sự tác động vật lý như xoay để điều khiển, có thể gây bất tiện.

Phân loại công tắc xoay

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

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

• Công tắc xoay nhiều vị trí: Có nhiều vị trí cố định, cho phép người sử dụng tùy chọn giữa nhiều chế độ hoạt động khác nhau. Tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể mà có loại xoay 3 vị trí, 4 vị trí hoặc hơn. 
• Công tắc xoay có khóa: Cả hai loại công tắc xoay 2 vị trí và 3 vị trí đều có loại có khóa tự động nhằm bảo vệ trạng thái tiếp điểm, tăng tính an toàn khi không sử dụng đến. 

• Công tắc xoay đơn chuyển (SPDT): Công tắc 2 cực và 2 tiếp điểm cho phép chuyển đổi dòng điện giữa 2 mạch khác nhau khi quay nút.
• Công tắc xoay đôi chuyển (DPDT): Công tắc 2 cực và 2 tiếp điểm cho phép điều khiển hai mạch điện độc lập với 2 trạng thái khác nhau.
• Công tắc quay 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. 
• Công tắc xoay vòng biến (Rotary Encoder): Không có vị trí cố định, phù hợp để điều chỉnh âm lượng hoặc tín hiệu kỹ thuật số.

Công tắc xoay có ứng dụng 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 cũng có chức năng bảo vệ hệ thống mạch chính, biến đổi từ dòng điện 1 chiều sang dòng điện xoay chiều, hoặc bảo vệ an toàn cho các thiết bị khi có sự cố về điện,… nên được ứng dụng đa dạng trong nhiều lĩnh vực như:

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

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

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

• Thiết bị đo lường điện tử: Trong phòng thí nghiệm và môi trường khoa học, công tắc xoay được sử dụng để thay đổi phạm vi đo lường và cấu hình thiết bị, chỉnh tần số của các loại máy hiện sóng hay hỗ trợ kiểm soát các thiết bị chẩn đoán,…

Dù ứng dụng ở vị trí hay lĩnh vực nào thì việc vận hành công tắc xoay cũng cần phải đảm bảo mạch điện có thể di chuyển liên tục ở giữa những cấu hình phức tạp.

Một số câu hỏi về công tắc xoay

Câu hỏi 1: Cách phân biệt nhanh công tắc xoay và nút nhấn?

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

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

Trả lời: 2 loại công tắc này cùng có cơ chế hoạt động bằng cách xoay núm, tuy nhiên tác dụng của cơ chế xoay này lại khác nhau. 

• Núm xoay ở công tắc được 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 xoay hoặc cần gạt của công tắc chọn có thể di chuyển lên, xuống hoặc sang các hướng khác nhau phép người dùng chọn giữa nhiều mạch điện hoặc trạng thái khác nhau trong một thiết bị.

Câu hỏi 3: Những lưu ý khi chọn công tắc xoay?

Trả lời: Khi lựa chọn công tắc chuyển mạch cho bất kỳ thiết bị nào, bạn cần lưu ý một số yếu tố sau:

• Số lượng góc xoay: Quy định số chế độ hoặc mạch khác nhau cần điều khiển.
• Định mức dòng điện và điện áp: Đảm bảo công tắc có thể xử lý được tải điện của thiết bị.
• Độ bền: Chọn công tắc có tuổi thọ dài, đặc biệt là đối với các ứng dụng công nghiệp cần sử dụng liên tục.
• Khả năng tương thích về thiết kế: Cân nhắc 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 kiến thức về công tắc xoay chúng tôi đã giới thiệu. BTB Electric thường xuyên cập nhật các 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/. Mời bạn đón đọc.