Same Sky stellt vor - Die Grundlagen zu DIP-Schaltern

DIP-Schalter - oder Dual Inline Package - werden seit den 1970er Jahren verwendet. OEMs und Endkunden nutzen sie häufig als Möglichkeit, die Funktionalität elektronischer Geräte nach deren Herstellung zu ändern. DIP-Schalter werden häufig verwendet, um Regionalcodes für Geräte einzustellen, die an verschiedenen Orten auf unterschiedliche Weise funktionieren müssen, um den Funkkanal zu ändern, den ein Garagentoröffner verwendet, oder um einer PC-Hauptplatine mitzuteilen, welche Art von Arbeitsspeicher in sie eingesteckt wurde.

Grundlagen zu DIP-Schaltern

Der DIP-Schalter besteht aus einer Reihe von Schaltern in einer Einheit, die normalerweise auf einer Leiterplatte oder einer Steckplatine montiert ist. Die sehr einfache Funktionsweise des Schalters, bei der die Position des Schalters manuell eingestellt werden muss, bedeutet, dass sein Status bei der Inbetriebnahme des Systems leicht festzustellen ist, anders als z. B. bei einer Folientastatur, die von einem Mikrocontroller abgefragt werden muss. Diese Einfachheit macht den DIP-Schalter ideal für die Eingabe an die Basis-System-Firmware, da es nicht viel Rechenleistung erfordert, um festzustellen, ob ein Schalter geschlossen ist oder nicht.

Die Einfachheit, die Flexibilität und die niedrigen Kosten von DIP-Schaltern haben dafür gesorgt, dass sie weiterhin in vielen elektronischen Anwendungen eingesetzt werden. Es gibt sie in vielen Größen, Konfigurationen, Ausführungen und Leistungsstufen.

Kunden können die Anzahl der Positionen auf ihrem DIP-Schalter je nach den Konfigurationsanforderungen ihrer Anwendung wählen. Einige DIP-Schalter können von Hand betätigt werden, während andere ein spezielles Werkzeug oder einen Schraubendreher benötigen, um die Schalterstellung zu ändern.

Abbildung 1: Beispiel für einen gängigen DIP-Schalter. (Bildquelle: Same Sky)

Wie bei jedem Schalter müssen die Konstrukteure festlegen, wie viele „Pole“ (Engl.: pole) und „Strompfade“ (Engl.: throw) er haben muss. Ein einpoliger Ein-/Ausschalter (single-pole single-throw, SPST) kann entweder geschlossen sein, was den Stromfluss durch ihn ermöglicht, oder offen, was diesen Fluss blockiert (siehe Abbildung 2).

Abbildung 2: Schaltbild eines einpoligen Ein-/Ausschalters. (Bildquelle: Same Sky)

Ein einpoliger Wechselschalter (single-pole double-throw, SPDT) wird verwendet, um zwischen zwei verschiedenen Pfaden zu wählen, auf denen ein Strom fließen kann (siehe Abbildung 3). Der einzelne „Pol“ auf der linken Seite des Diagramms hat zwei Anschlussmöglichkeiten auf der rechten Seite, in die der Strom geleitet oder umgelenkt werden kann.

Abbildung 3: Schaltbild eines einpoligen Wechselschalters. (Bildquelle: Same Sky)

Zweipolige Umschalter (double-pole double-throw, DPDT) steuern zwei Stromkreise mit Hilfe von zwei Schaltern, die mechanisch miteinander verbunden sind. Wenn die Position eines Pols geändert wird, ändert sich der andere auf die gleiche Weise, wie in Abbildung 4 dargestellt. Jeder Pol ändert die Richtung des Stroms, den er führt, auf einen anderen Pfad in seinem Stromkreis. Dieser Ansatz kann so erweitert werden, dass mehrere Schalter miteinander gekoppelt werden, um mehrere Pole und mehrere Umschaltungen zu ermöglichen.

Abbildung 4: Schaltbild eines zweipoligen Umschalters. (Bildquelle: Same Sky)

Die Anzahl der Schalter in einem Gehäuse hängt von der Anwendung ab und liegt in der Regel zwischen 1 und 16 Positionen. Ein gewöhnlicher DIP-Schalter besitzt acht Positionen, weil er auf 256 verschiedene Arten eingestellt werden kann, was den 256 Binärwerten entspricht, die in einem 8-Bit-Byte ausgedrückt sind. Weitere Informationen zu Schalterfunktionen und gängigen Schaltertypen finden Sie im Artikel von Same Sky über die Grundlagen zu Schaltern.

Gängige DIP-Schaltertypen

Es gibt verschiedene Arten von DIP-Schaltern, die jeweils nach ihrer Funktionsweise benannt sind, z. B. Schiebebetätiger, Klavierbetätiger, Drehbetätiger und so weiter.

DIP-Schiebeschalter haben in der Regel zwei Stellungen – entweder geschlossen oder offen, ein oder aus, 1 oder 0 – und funktionieren wie ein einpoliger Ein-/Ausschalter. Außerdem gibt es DIP-Schiebeschalter mit drei Positionen, von denen die mittlere normalerweise neutral ist. Kontakte an beiden Enden dieses Schaltertyps bedeuten, dass er als Ein/Aus/Ein konfiguriert werden kann, wobei sich der Betätiger zwischen seinen beiden Seiten bewegt.

DIP-Schalter können so konfiguriert werden, dass ihre Kontakte Schließer sind, die bei Betätigung einen Stromkreis schließen, oder Öffner, die bei Betätigung einen Stromkreis unterbrechen.

Abbildung 5: DIP-Schiebeschalter mit 8 Positionen. (Bildquelle: Same Sky)

DIP-Schalter werden häufig auf Platinen verwendet, die in engen Gehäusen montiert werden, so dass ihre Form und Größe sowie die Art und Weise, wie sich die Betätigungselemente bewegen, für eine einfache Bedienung entscheidend sind. DIP-Klavierschalter bieten beispielsweise die gleiche Funktionalität wie DIP-Schiebeschalter, sind aber horizontal montiert, so dass sie durch eine Auf- und Abwärtsbewegung betätigt werden können. Das steht im Gegensatz zu den Standard-DIP-Schaltern, bei denen die Schalter horizontal angebracht sind, so dass sie durch eine Vorwärts- und Rückwärtsbewegung betätigt werden können.

Abbildung 6: DIP-Klavierschalter (8 Positionen) mit seinen Auf- und Abwärts-Betätigern (Bildquelle: Same Sky)

DIP-Drehschalter verfügen über einen Betätiger, der zwischen mehreren Positionen gedreht werden kann, oft mit einem Rändelknopf mit einem Schraubendreherschlitz oben. Wenn der Benutzer den Betätiger dreht, wechselt der Ausgang des Schalters zwischen seinen verschiedenen Positionen.

Abbildung 7: DIP-Drehschaltern mit flachem oder erhöhtem Betätigungselement (Bildquelle: Same Sky)

Der Vorteil dieser DIP-Schalter besteht darin, dass sie zur Codierung einer Vielzahl von Informationen verwendet werden können, so dass die Leiterplattenhersteller damit viele Optionen anbieten können. Ein DIP-Drehschalter mit vier Ausgangsstiften kann beispielsweise bis zu 16 verschiedene Ausgangskonfigurationen im Binärcode erzeugen - praktisch für die Einstellung von Hex-Werten. Abbildung 8 zeigt eine Hexadezimal-Codetabelle für einen 16-poligen DIP-Drehschalter mit den Zahlen 0 bis 9 und den Buchstaben A bis F.

Abbildung 8: Hexadezimal-Codetabelle für einen DIP-Drehschalter mit 16 Positionen (Bildquelle: Same Sky)

Andere Arten von DIP-Drehschaltern können so konfiguriert werden, dass sie als einpoliger Wechselschalter mit zwei, drei oder vier „Strompfaden“ für einen einzelnen Pol funktionieren. Auf diese Weise kann z. B. ein einziges Signal an bis zu vier verschiedene Ziele geleitet werden, je nach Einstellung des DIP-Schalters.

Die wichtigsten technischen Daten vonr DIP-Schaltern

DIP-Schalter sind einfach, aber das bedeutet nicht, dass sie als völlig austauschbar angesehen werden können. Um den besten DIP-Schalter für Ihre Anwendung auszuwählen, sollten Sie die Datenblätter der Hersteller von konkurrierenden Bauteilen konsultieren und Faktoren wie die Anzahl der Positionen und den Betätigertyp des Schalters sowie die in Tabelle 1 aufgeführten Parameter vergleichen.

Tabelle 1: Technische Daten, die bei der Auswahl eines DIP-Schalters zu berücksichtigen sind.

Diese Angaben mögen einfach erscheinen, aber sie sind wichtig. Der Einsatz eines DIP-Schalters außerhalb der angegebenen Bereiche kann zu Problemen wie der Bildung von Lichtbögen zwischen den Kontakten (schlecht) oder sogar zum Verschweißen der Kontakte führen (schlechter). Beide Verhaltensweisen können Sicherheitsprobleme verursachen und ein System möglicherweise funktionsunfähig machen.

Fazit:

DIP-Schalter werden schon seit Jahrzehnten zur Konfiguration von Geräten verwendet und dienen jetzt sogar zur Vorkonfiguration von IoT-Geräten, bevor sie zu Hause oder in der Fabrik eingesetzt werden, um Ausfallzeiten zu vermeiden. Weitere gängige Anwendungen sind die Programmierung von Garagentoröffnern und Fernbedienungen, die Konfiguration von PC-Hauptplatinen und die Durchführung von Tests an Industrieanlagen, ohne dass die Anlagen oder Geräte eingeschaltet werden mussten.

Es gibt viele andere Formen von DIP-Schaltern. Was sie gemeinsam haben, ist eine Kombination aus Einfachheit, Flexibilität und geringen Kosten, die bedeutet, dass sie immer wieder neue Anwendungen finden werden. Same Sky bietet eine Reihe von DIP-Schaltern mit Schiebe-, Klavier- und Drehbetätigungselementen an, die eine Vielzahl von Designanforderungen erfüllen.