Same Sky מציגה - היסודות של מתגי DIP‏

מתגי DIP‏ - ראשי התיבות של Dual Inline Package - מארז בקו-אחד כפול - הם בשימוש מאז שנות ה- 70‏. הם נמצאים בשימוש נרחב כדי לאפשר ליצרני ציוד מקורי (OEM) וללקוחות סופיים לשנות את הפונקציונליות של התקנים אלקטרוניים לאחר ייצורם. מתגי DIP משמשים לעתים קרובות כדי להגדיר קודי אזור עבור ציוד שחייב לעבוד בדרכים שונות במקומות שונים, כדי לשנות באיזה ערוץ רדיו משתמש פותח דלת מוסך, או כדי לומר ללוח-אם של מחשב אישי (PC) איזה סוג זיכרון תקוע בו.

יסודות מתגי DIP

מתגי DIP מורכבים ממערך של מתגים בתוך יחידה אחת, המורכבת בדרך כלל על לוח PCB או על לוח אב-טיפוס. הפעולה הבסיסית ביותר של המתג, שבה יש להגדיר את מיקום המתג באופן ידני, פירושה שקל לקבוע את הסטטוס במהלך אתחול המערכת, בניגוד למשל ללוח-מקשים ממברנה שצריך להיקרא על ידי מיקרו-בקר. פשטות זו הופכת את מתג DIP לאידיאלי עבור הספקת כניסות לקושחת המערכת הבסיסית מכיוון שלא נדרש כוח מחשוב רב כדי לקבוע אם מתג הוא סגור או לא.

הפשטות, הגמישות והעלות הנמוכה של מתגי DIP הבטיחו את השימוש המתמשך שלהם ביישומי אלקטרוניקה רבים. הם מגיעים בגדלים, תצורות, סגנונות ודירוגי הספק רבים.

הלקוחות יכולים לבחור את מספר המיקומים במתג DIP שלהם על סמך צורכי התצורה של היישום שלהם. מתגי DIP מסוימים ניתנים להפעלה ידנית, בעוד שאחרים דורשים כלי מיוחד או מברג כדי לשנות את מצב המתג.

איור 1: דוגמה למתג DIP נפוץ. (מקור התמונה: Same Sky)

כמו עם כל מתג, המתכננים חייבים לציין כמה 'קטבים' ו'דרכים' חייבים להיות לו. מתג קוטב-יחיד, דרך-יחידה (SPST‏) יכול להיות סגור ולאפשר את זרימת הזרם דרכו, או פתוח ולחסום את הזרימה דרכו (ראו איור 2‏).

איור 2: דיאגרמת מעגל SPST. (מקור התמונה: Same Sky)

מתג קוטב-יחיד, דרך-כפולה (SPDT‏) משמש לבחירה בין שני נתיבים שונים שלאורכם יכול לזרום זרם כמוצג באיור 3. לקוטב היחיד, בצד שמאל בתרשים, יש שתי אפשרויות הדקים, בצד ימין בתרשים, שדרכן אפשר לנתב את הזרם.

איור 3: תרשים מעגל SPDT. (מקור התמונה: Same Sky)

מתג קוטב-כפול, דרך-כפולה (DPDT‏) מבקר שני מעגלים באמצעות שני מתגים המחוברים יחדיו מכנית. כאשר המצב של קוטב אחד משתנה, השני משתנה באותו אופן כמוצג באיור 4. כל קוטב משנה את כיוון הזרם שהוא נושא לנתיב אחר במעגל שלו. ניתן להרחיב גישה זו כך שמספר מתגים יחוברו יחד כדי לאפשר מספר רב של קטבים ושל דרכים.

איור 4‏: תרשים מעגל DPDT‏. (מקור התמונה: Same Sky)

מספר המתגים במארז תלוי ביישום ובדרך כלל נע בין 1 עד 16 מיקומים. למארז מתגי DIP‏ נפוץ יש שמונה מיקומים מכיוון שנין להגדיר אותו ב- 256 דרכים שונות, אקוויוולנטי ל- 256 ערכים בינאריים המבוטאים בבייט אחד של שמונה ביטים. למידע נוסף על פונקציות מתגים וסוגי מתגים נפוצים, קראו את המאמר של Same Sky על יסודות המתגים.

סוגי מתגי DIP‏ נפוצים

ישנם סוגים שונים של מתגי DIP, כל אחד נקרא על פי אופן פעולתו, כולל מפעילי גררה (Slide), מפעילי פסנתר, מפעילים סיבוביים וכן הלאה.

למפעילי גררה (Slide‏) יש בדרך כלל שני מצבים - פתוח או סגור, מופעל או מופסק, 0 או 1‏ - והם פועלים כמתג SPST‏. ישנם גם מתגי DIP עם שלושה מצבים, שמצב האמצע שלהם הוא בדרך כלל ניטרלי. מגעים בכל קצה של מתג מסוג זה משמעותם שניתן להגדיר אותו כהפעלה/כיבוי/הפעלה כשהמפעיל נע בין שני הצדדים שלו.

ניתן להגדיר את מתגי DIP כך שהמגעים שלהם פתוחים בדרך-כלל (NO‏), משלימים מעגל כאשר הם מופעלים, או סגורים בדרך-כלל (NC‏), המנתקים מעגל בעת הפעלתם.

איור 5: מתג DIP עם 8 מיקומים. (מקור התמונה: Same Sky)

מתגי DIP משמשים לעתים קרובות על לוחות שיורכבו במארזים צפופים, כך שצורתם וגודלם כמו גם האופן שבו המפעילים נעים הם קריטיים כדי לאפשר תפעול קל. לדוגמה, מתגי DIP פסנתר מציעים את אותה פונקציונליות כמו מתגי DIP גררה (Slide‏), אך המתגים מורכבים בצורה אופקית, כך שניתן להפעיל אותם בתנועה למעלה ולמטה. זאת בניגוד למתג DIP הסטנדרטי שבו המתגים מורכבים בצורה אופקית, ומאפשר הפעלה באמצעות תנועה קדימה ואחורה.

איור 6‏: מתג DIP פסנתר עם 8 מיקומים עם המפעילים שלו למעלה ולמטה. (מקור התמונה: Same Sky)

למתגי DIP סיבוביים יש מפעיל שניתן לסובב בין מספר מצבים, לרוב באמצעות כפתור מחוספס עם חריץ למברג בחלק העליון. כאשר המשתמש מסובב את המפעיל, יציאת המתג משתנה בין המצבים השונים שלו.

איור 7‏: מתגי DIP סיבוביים עם מפעילים שטוחים או מוגבהים. (מקור התמונה: Same Sky)

היתרון של מתגי DIP אלה הוא שניתן להשתמש בהם כדי לקודד די הרבה מידע, ולכן יצרני לוחות יכולים להשתמש בהם כדי להציע אפשרויות רבות. לדוגמה, מתג DIP סיבובי עם ארבעה פיני יציאה יכול לייצר עד 16 תצורות יציאה שונות בקוד בינארי - שימושי עבור הגדרת ערכי Hex‏. איור 8 מציג תרשים קוד הקסה-דצימלי עבור מתג DIP סיבובי עם 16 מצבים עם המספרים 0 עד 9 והאותיות A עד F המיוצגים.

איור 8‏: טבלת קוד הקסה-דצימלי עבור מתג DIP סיבובי עם 16 מצבים. (מקור התמונה: Same Sky)

ניתן להגדיר סגנונות אחרים של מתגי DIP סיבוביים לפעולה כהתקן SPDT עם שתיים, שלוש או ארבע דרכים עבור קוטב יחיד. זה יכול לשמש, לדוגמא, כדי לנתב אות בודד לעד ארבעה יעדים שונים, תלוי בהגדרת מתג ה- DIP.

מפרטי המפתח של מתגי DIP

מתגי DIP הם פשוטים, אבל זה לא אומר שניתן להתייחס אליהם כבעלי מפרטים לחלוטין ניתנים-להחלפה. כדי לבחור את מתג ה- DIP הטוב ביותר עבור היישום שלכם, חפשו את גליונות הנתונים של היצרנים עבור חלקים מתחרים והשווו גורמים כגון מספר המיקומים וסוג המפעיל של המתג, כמו גם אלה המוצגים בטבלה 1.

טבלה 1: מפרטים שיש לקחת בחשבון בעת בחירת מתג DIP.

המפרטים האלה אולי נראים פשוטים, אבל הם חשובים. שימוש במתג DIP בדרכים שהן מחוץ לביצועים שבמפרט עלול להוביל לבעיות כגון היווצרות קשתות חשמליות בין מגעים (רע) או אפילו מגעים המרתכים את עצמם למצב סגור (רע עוד יותר). שתי ההתנהגויות עלולות ליצור בעיות בטיחות, כמו גם לגרום למערכת לא לפעול.

סיכום

מתגי DIP שימשו להגדרת תצורת התקנים במשך עשרות שנים וכעת משמשים אפילו להגדרה-מראש של התקני IoT לפני שהם מותקנים בבית או במפעל כדי לקצר את זמן ההשבתה בעת ההתקנה. יישומים נפוצים אחרים כוללים תכנות פותחי דלתות מוסך ושלטי-רחוק, הגדרת לוחות-אם למחשבים אישיים ואפשור בדיקות על ציוד תעשייתי מבלי להפעיל את הציוד.

ישנן צורות רבות אחרות של מתגי DIP. המשותף להם הוא שילוב של פשטות, גמישות ועלות נמוכה שפירושו שהם ימשיכו לשמש ביישומים חדשים. חברת Same Sky מציעה מגוון של מתגי DIP בסוגי גררה (Slide‏), פסנתר ומפעיל סיבובי כדי להתאים למגוון של צורכי תכנים.