Di Ryan Smoot (CUI Devices)
I DIP switch (o interruttori DIP) sono presenti sul mercato fin dagli anni ’70: si tratta di dispositivi elettromeccanici che consentono agli utilizzatori di apportare in modo manuale modifiche a un dispositivo elettronico. Le caratteristiche di semplicità e di flessibilità, oltre al basso costo, hanno favorito la diffusione di questi interruttori in un gran numero di applicazioni elettroniche. Essi sono disponibili in una varietà di dimensioni, configurazioni, meccanismi di commutazione e valori di potenza nominale.
Gli utenti possono scegliere il numero di posizioni dei loro interruttori DIP sulla base delle opzioni di configurazione per la loro applicazione. Alcuni interruttori DIP possono essere azionati manualmente, mentre altri richiedono un attrezzo specifico o un cacciavite per commutare la posizione dell’interruttore.
Interruttori DIP: definizione e principi di funzionamento
Un interruttore DIP è un dispositivo ospitato in un package Dual-In-Line (Fig. 1): in pratica risulta formato da una serie di commutatori integrati in una singola unità. Si tratta di un dispositivo elettromeccanico che richiede all’utente di spostare manualmente l’azionamento per poter attivare o disattivare un determinato circuito elettronico. Solitamente montati su una scheda PCB o una breadboard (ovvero la basetta che consente di inserire a pressione i componenti elettronici per sperimentare temporaneamente il funzionamento di circuiti senza ricorrere a saldature), gli interruttori DIP consentono agli utenti di preconfigurare o commutare rapidamente un dispositivo elettronico tra differenti impostazioni o modalità operative.
Fig. 1 – Esempio di un classico interruttore DIP
Qualsiasi tipo di discussione riguardante gli interruttori non può prescindere dalla comprensione del concetto di poli (pole) e vie (throws). Un interruttore SPST (Single Pole, Single Throw) è un dispositivo posizionato in un circuito elettronico che può assumere due configurazioni: chiuso (e in questo caso consente il flusso della corrente) o aperto (in questo caso interrompe il flusso della corrente) (Fig. 2).
Fig. 2 – Schema di un interruttore SPST
Un interruttore SPDT (Single Pole, Double Throw) effettua una selezione tra due differenti percorsi lungo i quali può scorrere una corrente. In altre parole, lo spostamento dell’azionamento non interrompe il flusso di corrente ma lo reindirizza in un differente ramo del circuito (Fig. 3).
Fig. 3 – Schema di un interruttore SPDT
I commutatori DPDT (Double Pole, Double Throw) controllano due circuiti utilizzando due interruttori collegati. Nel momento in cui un interruttore commuta la sua posizione, l’altro effettua la medesima operazione (Fig. 4). Ciascuno reindirizza la corrente in un differente percorso all’interno del proprio circuito. Dal punto di vista tecnico è possibile disporre parecchi interruttori in questa configurazione, consentendo l’utilizzo di più poli e più vie.
Fig. 4 – Schema di un interruttore DPDT
Il numero di interruttori presenti in un package dipende dall’applicazione e può essere compreso tra 1 e 16 posizioni (o anche maggiore). Il package di un DIP switch ha solitamente 8 posizioni, che corrispondono a 256 possibili codici binari, equivalente a 1 byte di dati. Per maggiori informazioni sulle funzioni degli interruttori e sulle tipologie di interruttori più diffusi è possibile leggere l’articolo: “Interruttori: concetti fondamentali“.
Tipologie di interruttori DIP
Tra le diverse tipologie di interruttori DIP disponibili si possono annoverare quelli a scorrimento, a pianoforte, rotativi e molti altri ancora.
Gli interruttori DIP a scorrimento sono interruttori a levetta standard (Fig. 5). Ogni interruttore ha due posizioni, chiusa o aperta (o anche on/off o 1/0) per cui si comporta come un interruttore di tipo SPST. Sono anche disponibili interruttori DIP a scorrimento a tre posizioni, con un neutro centrale e un contatto a ciascuna estremità, la cui configurazione tipica è di tipo on/off/on. Ciascun commutatore DIP può essere configurato come normalmente aperto (NO – Normally Open) o normalmente chiuso (NC – Normally Closed). Gli interruttori del primo tipo chiudono il circuito quando azionati, mentre quelli del secondo tipo interrompono il circuito una volta azionati.
Fig. 5 – Esempio di un classico interruttore DIP a scorrimento a 8 posizioni
I commutatori DIP a pianoforte sono simili agli interruttori DIP a scorrimento. La differenza è data dal fatto che, come visibile in figura 6, invece di eseguire movimenti in avanti e all’indietro per spostare gli azionamenti che sono posti sul piano orizzontale, è necessario eseguire movimenti dal basso verso l’alto (e viceversa) per spostare gli azionamenti che nel caso degli interruttori a pianoforte sono disposti sul piano verticale.
Fig. 6 – Esempio di un tipico interruttore DIP a pianoforte a 8 posizioni
Per commutare le posizioni degli interruttori DIP rotativi l’utente deve girare l’azionamento con un movimento rotatorio (Fig. 7). L’entità della rotazione determina l’uscita dell’interruttore. Un interruttore DIP rotativo con quattro pin di uscita può produrre fino a 16 configurazioni di uscita differenti in codice binario. Esso può anche essere configurato per operare come un dispositivo SPDT e avere tre o quattro vie per un singolo polo.
Fig. 7 – Esempio di un tipico interruttore DIP rotativo con un azionamento piatto (a sinistra) o in rilievo (a destra)
Un interruttore DIP rotativo a 16 posizioni utilizza un codice esadecimale di 16 simboli per descrivere una combinazione di uscita. Il codice esadecimale utilizza i numeri da 0 a 9 e quindi le lettere da A a F come illustrato in figura 8.
Fig. 8 – Esempio di schema di codice esadecimale
Tra le altre tipologie di interruttori DIP disponibili si possono annoverare quelli a bilanciere, che operano come una sorta di altalena. Il meccanismo di commutazione oscilla tra due posizioni, dove all’abbassamento di un’estremità corrisponde l’innalzamento dell’altra. Si tratta in ultima analisi di un’ulteriore versione dell’interruttore a levetta.
Considerazioni di progetto e principali specifiche degli interruttori DIP
I datasheet forniti dai produttori contengono le informazioni essenziali relative alle prestazioni e alle specifiche di ciascun interruttore DIP. Informazioni di questo tipo sono essenziali per scegliere l’interruttore più adatto per la particolare applicazione considerata. Oltre alle specifiche più ovvie, come numero di posizioni e tipo di azionamento, nella tabella 1 sono riportate alcune specifiche aggiuntive che è utile tenere in considerazione.
Tab. 1 – Alcune specifiche utili da tenere in considerazione per la scelta dell’interruttore DIP più adatto per la particolare applicazione considerata
E’ importante accertarsi che l’interruttore DIP selezionato sia in grado di soddisfare le esigenze in termini di prestazioni della particolare applicazione considerata. L’utilizzo di un interruttore DIP al di fuori delle specifiche comporta l’insorgere di problemi come a esempio la formazione di archi elettrici o l’autosaldatura. Il dispositivo, inoltre, potrebbe non garantire le prestazioni richieste o addirittura risultare inutilizzabile.
Applicazioni degli interruttori DIP
Gli interruttori DIP sono stati utilizzati in una molteplicità di applicazioni per diversi decenni. Essi hanno trovato anche nuovi campi di impiego nei dispositivi IoT, dove vengono sfruttati per preconfigurare o riprogrammare rapidamente un dispositivo prima della sua implementazione in una casa o una fabbrica “intelligenti”, riducendo in tal modo i tempi di fermo. Tra le più comuni applicazioni degli interruttori DIP si possono annoverare le seguenti:
Programmazione degli apri-porta dei garage
Programmazione dei telecomandi
Configurazione di opzioni su schede di espansione per PC o schede madri
Aggiunta di nuovi elementi a una rete IoT tramite una semplice configurazione da parte dell’utente
Verifica della configurazione di apparecchiature industriali senza necessità di dover alimentare le apparecchiature stesse.
Considerazioni conclusive
Gli interruttori DIP sono stati inizialmente introdotti come un mezzo per variare in modo estremante semplice le caratteristiche di un sistema elettronico. Essi consentono di modificare la configurazione sia durante la produzione sia da parte dell’utilizzatore. Nel corso degli anni, l’avvento di interruttori software e di interfacce utente ha contribuito a ridurne l’utilizzo, anche se essi risultano ancora molto utili per una varietà di dispositivi elettromeccanici grazie al loro basso costo e alla semplicità di utilizzo.
Grazie agli interruttori DIP e alle differenti versioni disponibili, queste applicazioni possono configurare i dispositivi per espletare specifiche funzioni e comunicare con altri dispositivi accoppiati.