10- کلید فشاری و رازهای اتصال کوتاه و مدار باز

در دنیای الکترونیک و رباتیک، ما برای کنترل مدارها به کلید نیاز داریم. میکروسوئیچ (Microswitch) یا کلید فشاری (Push Button) یکی از معروف‌ترینِ آن‌هاست. کار این کلید دقیقاً مثل دکمه زنگ درب خانه‌هاست: تا زمانی که انگشتتان روی آن است، جریان برق وصل می‌شود و وقتی دستتان را برمی‌دارید، جریان قطع می‌شود.

شکل ظاهری کلید فشاری

نماد آن در نقشه‌های الکترونیکی

تصور کنید یک جاده به دلیل ریزش پل قطع شده است؛ ماشین‌ها نمی‌توانند از آن عبور کنند. در الکترونیک هم اگر مسیر عبور جریان برق (سیم‌ها یا قطعات) در یک نقطه قطع شود، به آن مدار باز (Open Circuit) می‌گوییم.

وقتی شما کلید فشاری را رها می‌کنید، ارتباط پایه‌ها قطع می‌شود و مدار شما تبدیل به یک مدار باز می‌شود. در این حالت جریان برق صفر است و هیچ اتفاقی در مدار نمی‌افتد.

جریان الکتریکی خیلی باهوش (یا شاید هم تنبل!) است. همیشه مسیری را انتخاب می‌کند که کمترین مقاومت (دردسر) را داشته باشد. اگر یک مسیر کاملاً بدون مقاومت در برابر آن قرار بگیرد، تمام جریان فقط از همان مسیر می‌رود.

به مسیری که هیچ مقاومتی در آن نیست، اتصال کوتاه (Short Circuit) می‌گوییم.

مدار اول: خاموش کردن LED با اتصال کوتاه

در این مدار، کلید فشاری (Push Button) را به صورت موازی با LED قرار داده‌ایم. به طور عادی، برق از مقاومت محافظ و سپس از LED عبور کرده و آن را روشن می‌کند.

وقتی کلید را فشار می‌دهیم چه می‌شود؟ کلید دو طرف LED را به هم وصل می‌کند (یک مسیر با مقاومت صفر می‌سازد). جریان برق تنبل است، پس LED را دور می‌زند و تماماً از کلید عبور می‌کند. در نتیجه LED خاموش می‌شود! (نگران نباشید، مقاومت R1 جلوی خراب شدن باتری را می‌گیرد).

مدار دوم: پرنور کردن LED با اتصال کوتاه مقاومت!

در این مدار، کلید فشاری موازی با یک «مقاومت بزرگ» بسته شده است. وقتی کلید باز است، برق مجبور است هم از مقاومت بزرگ (R1) و هم از مقاومت کوچک (R2) عبور کند. مقاومتِ زیاد باعث می‌شود LED نور کمی داشته باشد.

وقتی کلید را فشار می‌دهیم چه می‌شود؟ کلید، مقاومت بزرگ (R1) را اتصال کوتاه می‌کند. یعنی جریان به جای عبور از مقاومت بزرگ، از مسیر سیمِ کلید رد می‌شود. مقاومت کل مدار کم می‌شود و جریان زیاد می‌شود؛ در نتیجه نور LED یکدفعه زیاد می‌شود!