DIP 開關 (指撥開關) 基礎知識

DIP 開關是由一組開關構成的單一裝置,通常安裝在 PCB 或試驗電路板上。此開關的運作方式非常簡單,開關的位置必須手動設定,因此可輕易在系統啟動期間判定其狀態,這與薄膜鍵盤等裝置不同,因為其必須以微控制器輪詢。憑藉此簡易性,DIP 開關非常適合為基本系統韌體提供輸入,因為不需要太多運算能力就可判斷開關是否閉合。

DIP 開關具有簡單、彈性和低成本的特性,可確保持續用於許多電子應用。提供多種尺寸、配置、樣式及額定功率。

客戶能根據應用的配置需求,選擇 DIP 開關上的位置數。有些 DIP 開關能用手致動,有些則需特殊工具或螺絲起子來改變開關位置。

image
圖 1:常見 DIP 開關的範例。(圖片來源:CUI Devices)

和任何開關一樣,設計人員必須指定必要的「極」數和「擲」數。單極單擲 (SPST) 開關既能閉合,讓電流流過開關;亦能打開,以阻擋電流 (請參見圖 2)。

image
圖 2:SPST 電路圖。(圖片來源:CUI Devices)

單極雙擲 (SPDT) 開關可在兩個不同的電流流經路徑之間進行選擇,如圖 3 所示。圖中左側是單「極」,右側有兩個端子選項,電流可以被「拋擲」或重新導向。

image
圖 3:SPDT 電路圖。(圖片來源:CUI Devices)

雙極雙擲 (DPDT) 開關利用兩個機械互連式開關,控制兩個電路。當一個極的位置改變時,另一個會以相同的方式改變,如圖 4 所示。每個極都會讓其攜帶的電流變向,以流向電路中的不同路徑。此作法能加以擴充,將幾個開關互相搭配,便能達到多極多擲。

image
圖 4:DPDT 電路圖。(圖片來源:CUI Devices)

封裝中的開關數依應用而定,位置數通常介於 1 至 16 個。常見的 DIP 開關封裝有 8 個位置,因為能以 256 種不同的方式設定,相當於 256 個二進位值 (以一個八位元位元組表示)。若想深入瞭解開關功能和常見開關類型,請參閱 CUI Devices 的文章《開關的基礎知識》。

常見 DIP 開關類型

DIP 開關有許多種類型,會依照操作方式命名,包括滑動致動器、琴鍵致動器、旋轉致動器等等。

滑動 DIP 開關一般有兩個位置:閉合或斷開、開或關、1 或 0,並可當作 SPST 開關。此外,還有三個位置的滑動 DIP 開關,中間位置通常是中性。這種開關每個末端都設有觸點,因此能配置為開/關/開,而致動器會在開關兩邊之間移動。

DIP 開關能配置為觸點常開,致動時組成電路;或是常關,致動時斷開電路。

image
圖 5:8 位置滑動 DIP 開關。(圖片來源:CUI Devices)

DIP 開關常用在要安裝於緊密外殼中的電路板上,因此若要達到輕易操作,其形狀、尺寸及致動器的移動方式就非常重要。例如,琴鍵 DIP 開關雖然功能和滑動 DIP 開關一樣,但採垂直安裝,因此能以上下運動的方式致動。這和標準 DIP 開關正好相反,標準開關採水平安裝,因此能透過前後運動來致動。

image
圖 6:8 位置琴鍵 DIP 開關及其上下致動器。(圖片來源:CUI Devices)

旋轉 DIP 開關的致動器能在幾個位置之間旋轉,常利用一個滾花旋鈕,其頂端具有螺絲起子槽。使用者轉動此致動器時,開關的輸出會在多個位置之間變化。

image
圖 7:帶有扁平或凸起致動器的旋轉 DIP 開關。(圖片來源:CUI Devices)

這些 DIP 開關的優勢在於可用來對眾多資訊進行編碼,因此電路板製造商能藉此提供多種選項。例如,具有四個輸出引腳的旋轉 DIP 開關,能以二進位碼產生多達 16 種不同的輸出配置,方便設定十六進位值。圖 8 是 16 位置旋轉 DIP 開關的十六進位碼表,其中用數字 0 至 9 及字母 A 至 F 表示


圖 8:16 位置旋轉 DIP 開關的十六進位碼表。(圖片來源:CUI Devices)

其他樣式的旋轉 DIP 開關,在配置後可當作 SPDT 元件,且可設為單極雙擲、單極三擲或單極四擲。例如,這可用於將單一訊號佈線到最多四個不同目的地,視 DIP 開關的設定而定。

DIP 開關的關鍵規格

DIP 開關雖然簡單,但不能視同具有完全可互換的規格。若要挑選最適合您應用的 DIP 開關,請查看製造商的規格書,藉此比較零件與不同的因素,例如開關的位置數和致動器類型,以及表 1 所示的因素。

規格 典型項目 說明
安裝樣式 表面黏著或通孔式 表面黏著 DIP 開關適用於 PCB。通孔式開關用於試驗電路板。
端接樣式 鷗翼型、折角鷗翼型、J 型鉤鷗翼型、PC 引腳和壓接式 PC 引腳 這些能促成不同的安裝選項。
額定電壓 2.4 至 50 VDC 裝置上的最大切換與非切換電壓。切換額定值是指致動器從一個位置移到另一個位置時的情況。非切換額定值是指致動器固定不動的情況。此額定值通常高於切換額定值。
電流額定值 10 至 200 mA 通過裝置的最大電流。
間距 1 至 2.54 mm (0.039 至 0.1 in) 兩個引腳中心之間的距離。
IP 等級 有等級或無等級 指出 DIP 開關防水防塵的程度。

表 1:挑選 DIP 開關時應考量的規格。

這些規格也許看似簡單,但很重要。使用 DIP 開關時,若超出其指定的效能規格,可能會導致一些問題,例如觸點間形成電弧 (不良),觸點甚至會焊在一起 (更糟)。這兩種行為都會產生安全問題,並有可能導致系統無法運作。

DIP 開關用來配置裝置的記錄已長達數十年,如今甚至已用於預先配置 IoT 裝置,之後再將裝置部署到家中或工廠,藉此限縮停機時間。其他常見的應用包括,對車庫開門器與遙控器進行編程、配置 PC 主機板,以及支援在工業設備未通電的情況下,對設備進行測試。

DIP 開關還有其他多種形式,但共同點在於簡單、彈性、低成本,因此還會不斷找到新的用途與應用。CUI Devices 提供多種 DIP 開關,搭配滑動、琴鍵和旋轉致動器類型,可因應多種設計需求。