Схемы переключателей: Совместимые схемы пакетных выключателей (переключателей) от разных производителей — БилдоМан

Содержание

Проходной переключатель: типы, схемы подключения

Пробираться темными лестничными маршами, испытывая страх и рискуя оступиться, – удовольствие сомнительное. Но и бесполезно горящие в парадных лампы, «намотанные» киловатты с которых увеличивают общедомовой счет за электроэнергию, вызывают досаду. Чтобы иметь возможность выключить или включить свет из нескольких точек, в ассортимент светотехнической арматуры включен элемент, называемый «проходной переключатель».

Пере- или выключатель?

Внешне этот элемент электрической цепи похож на выключатель – тот же корпус, одна или несколько клавиш, фиксирующихся в двух положениях. Однако его физическая сущность совершенно иная. Если выключатель разрывает цепь, то проходной переключатель производит коммутацию линий. Кинематическая схема выключателей и переключателей представлена ниже.

Кинематическая схема выключателей и переключателей

Из неё видно, что основным отличием этих элементов является количество выходных линий. Как это влияет на способы построения схемы электропитания? Выключатель, имея двухполюсный контакт, размыкает или замыкает линию. Если пару коммутаторов такого рода соединить параллельно, то для прекращения электропитания необходимо, чтобы были разомкнуты оба. Поэтому они непригодны для схем управления потребителями из нескольких мест.

Проходные переключатели соединяются последовательно. Три полюса позволяют оставлять одну из линий постоянно подключенной к сети. Поэтому появляется возможность выбора (включить или выключить), изменяя положение контакта парного коммутатора.

Типы проходных переключателей

Промышленностью выпускается четыре типа проходных переключателей. Три из них различаются количеством клавиш, которых может быть одна, две или три. Так реализуется возможность управлять несколькими потребителями электрической энергии. Четырехклавишные модели не выпускаются. Просто потому, что каждому трехполюсному контакту нужно две выходные линии. Прокладывать больше шести токоведущих жил технически сложно из-за увеличения размера канала для их размещения и чрезвычайной запутанности схемы.

Особым элементом в этом семействе коммутаторов является перекрестный выключатель. Клавиша у него одна, а подвижных контактов два, и они работают одновременно. Перекрестным он назван за то, что меняет местами линии, перекрещивает их. Еще одним отличием этого элемента является отсутствие клеммы, с которой электричество подается конкретному потребителю. Он включается между двумя последовательно соединенными проходными переключателями для формирования промежуточной точки управления.

Типы проходных переключателей

Проходной переключатель. Схемы подключения

Перед тем как начать рассматривать основные типы схем подключения проходных переключателей, стоит особо остановиться на том моменте, что они всегда соединены последовательно.

Подключение двух проходных переключателей

Общим мнемоническим правилом построения схем проходных переключателей является их взаимное расположение: парные выходные контакты должны «смотреть» друг на друга. Оно наглядно представлено на приведенной ниже схеме.

Из схемы видно, что при одинаковом положении клавиш какая-то из линий обязательно замкнута, а также то, что обе они равнозначны друг другу.

Подключение нескольких параллельных потребителей\

Проходные переключатели с несколькими клавишами управляют несколькими потребителями электроэнергии, подключенными параллельно друг другу. Схема подключения приведена ниже.

Обратите внимание, что входные клеммы первого от распределительной коробки переключателя соединяются друг с другом и подключаются к одной фазе. Подключение разных фаз к одному прибору не допускается!

Промежуточная точка управления

Чтобы управлять потребителями из трех или более точек, между проходными переключателями включается перекрестный. Он меняет линии местами, поэтому состояние «включено» или «выключено» характеризуется разным положением клавиш выключателей на концах цепи. Схема подключения приведена ниже.

Количество промежуточных точек управления должно быть нечетным. Потому что два перекрестных выключателя возвращают систему в исходное положение.

Для удобства монтажа на внутреннем корпусе проходного переключателя имеется мнемоническая схема расположения контактов. Чтобы ничего не перепутать, каждая пара соединительных и выходная линия для одного потребителя должны иметь один цвет диэлектрической оболочки.

Оцените качество статьи:

Особенности подключения переключателей с подсветкой

11.01.2021

Компания «ЧИП и ДИП» имеет в своем ассортименте большое количество самых разнообразных переключателей, отличающихся между собой формой, количеством контактных групп, алгоритмом коммутации и т.д. Пожалуй, в отдельную группу можно отнести переключатели с подсветкой. В первую очередь это, конечно, переключатели с подсветкой серии IRS, и миниатюрные переключатели серии MIRS. Несмотря на то, что данные переключатели находятся в ассортименте уже довольно давно, до сих пор у пользователей возникают вопросы о способах их подключений.

Во-первых, название «переключатель с подсветкой» следует понимать буквально. То есть, переключатель имеет встроенную подсветку, позволяющую определить местонахождение переключателя на панели, или пульте управления в условиях недостаточного освещения. Коммутационная схема самого переключателя изображена на рисунке (рис.1). Контакты, предназначенные для коммутации, имеют серебристый цвет, контакт, предназначенный для подключения подсветки, имеет золотистый цвет. Таким образом, определить назначение контактов можно без применения прозвонки, или тестера. Светоизлучающим элементом может быть, как светодиод, так и электрическая лампа, как правило – неоновая.

Рис.1 Коммутационная схема переключателя

Схема подключения переключателя к электрической цепи изображена на следующем рисунке (рис.2). Данная схема является типовой — подсветка работает постоянно, независимо от состояния контактной группы. Иначе говоря, мы можем видеть — подается ли питание на светоизлучающий элемент, или нет.

Рис.2 Схема подключения переключателя к электрической цепи

Однако у многих пользователей возникает вопрос – можно ли подключить подобный переключатель так, чтобы свечение индикатора указывало на состояние контактов переключателя? Иными словами, чтобы переключатель «с подсветкой» стал переключателем «с индикацией состояния контактов».

Ответ – да, можно! Схема такого подключения приведена на рисунке (рис.3), где «La1» — нагрузка.

Рис.3 Схема включения «с индикацией состояния контактов»

При этом необходимо соблюдать осторожность – следует убедиться, что напряжение лампы соответствует напряжению сети. В случае, если в качестве светоизлучающего элемента используется светодиод, следует соблюдать полярность. Кроме того, в связи с тем, что светодиод управляется не напряжением, а током, то работоспособность такой схемы может зависеть от типа нагрузки. Таким образом, подключение переключателя в режиме «переключателя с индикацией состояния» рекомендуется опытным пользователям, достаточно хорошо знакомым с электротехникой.

Схема подключения двухканального переключателя полностью соответствует схеме подключения одноканального.

СХЕМА подключения переключателя конфорок ПМ7

Доставка запчастей

и комплектующих:

«Почта России», «СДЭК»

Главная страница » Схема подключения — Переключатель ПМ 7 (856) (Чугунная конфорка)

Схема подключения — Переключатель ПМ 7 (856) (Чугунная конфорка)

Переключатель ПМ 7 (856) предназначен для регулировки режимов нагрева конфорки чугунной и пирокерамической (стеклокерамическая плита Рика). Переключатели устанавливали 3 видов. На ранних моделях были установлены переключатели немецкого производства EGO. В дальнейшем на производстве было принято решение по замене таких переключателей на более бюджетный вариант Китайского производства ПМ 7 (856). Затем произошла модификация и улучшения качества переключателей ПМ 7 (856). Они и устанавливаются по сей день. Переключателей ПМ 7 (856) B полностью взаимозаменяемы на переключатели устанавливаемые на плиты Рика ранее. Но все же возникают вопросы у потребителей, так как переключатель отличается по внешнему виду и имеет некоторые конструкционные отличия. Для этого наши специалисты составили простую схему подключения для переключателя конфорок. По этой схеме даже не профессиональный специалист может произвести замену. Мы настаиваем в любом случае для замены и ремонта электрических собственно любых плит, обращаться только в специализированную и сертифицированную службу сервиса или квалифицированному специалисту. Во избежании несчастных или не предвиденных случаев.

Фото схемы подключения

Конфорка подключается зеркально номера на схеме.
зеленый цвет : Переключатель ПМ7 (856) B ;
Фиолетовые цифры: Чугунная конфорка.

ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИ, ТУМБЛЕРЫ, КНОПКИ

Самый простой метод управления электричеством — это включение и отключение электрических цепей их замыканием-размыканием. Вот почему все радиоэлементы которые это делают, так важны в электронных схемах. Широкая категория переключателей включает в себя все электромеханические компоненты для подключения и отключения электрических цепей, в частности тумблеры, переключатели, кнопки и клавиатуры. У каждого производителя электронных компонентов можно найти множество моделей этого типа. Но какой именно выбрать для конкретных целей?

Давайте рассмотрим на типах механических переключателей управляемых вручную, а также на их параметрах и применении в электронных схемах.

Что такое переключатель

Переключатели — элементы, которые контролируют поток электрического тока в цепи, они играют ключевую роль там, где требуется взаимодействие с пользователем. Эти элементы могут находиться только в одном из двух состояний: открытом или закрытом. В разомкнутом (выключенном) состоянии переключатель представляет собой просто разомкнутую цепь. В результате цепь разорвана, препятствуя протеканию тока. Когда он замкнут (включен), переключатель действует как нормальный проводник (имеет сопротивление, индуктивность), по которому может течь электрический ток и который замыкает цепь.

Есть много типов переключателей: тумблеры, кнопки, клавиши, клавиатуры, мембраны. Каждый тип переключателя имеет набор уникальных функций, которые отличают его от других. К характерным особенностям относятся их механические параметры (способ переключения, количество управляемых цепей) и электрические (сопротивление, максимально допустимый ток, индуктивность, паразитная емкость и другие).

Метод переключения

Чтобы перейти из одного состояния переключателя в другое, необходимо выполнить какое-то физическое действие, которое заставит физическое состояние компонента измениться. Способ активации переключателя — одна из его самых отличительных особенностей. Простейшее разделение может быть выполнено на границе переключателей, активируемых человеком, и переключателей, которые используют другие силы или явления для изменения своего положения. Активация переключателя может осуществляться путем скольжения, нажатия, вытягивания, вращения или любого другого действия, чаще всего с помощью руки / пальцев. Но на рынке также есть кнопки, активируемые ногой, или специальные элементы, активируемые, например, локтем — даже для нажатия языком, предназначенный для людей с ограниченными возможностями.

Переключающие элементы, использующие физические явления отличающиеся от движения человека, могут активироваться, допустим, температурой (термостаты), давлением (реле давления), магнитным полем (герконы) и так далее.

Они чаще всего используются в качестве элементов безопасности или управления в системах регулирования. Хотя механические характеристики этих типов компонентов полностью отличаются от переключателей, активируемых человеком, они описываются теми же электрическими параметрами, что и другие переключатели.

Стабильная и нестабильная кнопка

Все переключатели попадают в одну из двух категорий: мгновенные (моностабильные) или фиксированные (бистабильные). Кнопка мгновенного действия (моностабильная) — это переключатель, который не имеет стабильного положения замыкания (хотя есть также переключатели, которые замкнуты по умолчанию). Это означает, что цепь замыкается только на мгновение, пока оператор каким-то образом воздействует на переключатель, затем тот переключатель возвращается в состояние по умолчанию. Большинство переключателей называемых кнопками, относятся к категории переключателей мгновенного действия.

Есть переключатели защелкивающиеся (стабильные) кнопки, но они, по сути, представляют собой узкую группу этих элементов, поэтому, когда мы обычно говорим о кнопках, то имеем в виду именно кнопку мгновенного действия.

С другой стороны, тумблеры ведут себя так же, как выключатели света на стене — они остаются в одном состоянии, пока не переключатся в другое, в котором они затем остаются, пока действие не будет выполнено снова.

Полюса и позиции переключателей

Коммутатор должен иметь как минимум два контакта — один работает как обычный вход, другой как обычный выход, но это относится только к простейшей версии переключателя. Чаще всего у переключателя больше двух контактов. Есть вообще много различных конфигураций переключателей, которые описываются количеством цепей и положением.

Количество полюсов в переключателе определяет количество отдельных цепей которыми он может управлять. Однополюсный переключатель может управлять только одной цепью, а четырехполюсный может управлять четырьмя разными цепями одновременно.
Количество положений переключателя определяет, к скольким контактам может быть подключен каждый полюс переключателя. Например, если переключатель имеет два положения, каждая цепь (полюс) в переключателе может быть подключена к одному из двух контактов.

Зная сколько полюсов и положений у переключателя, можно более точно классифицировать его и представить его принципиальную схему (и наоборот). Обычно переключатели относятся к одной из категорий:

однополюсные одноконтурные — SPST,
однополюсные двухконтурные — SPDT,
двухполюсные двухконтурные — DPDT.

Конечно есть переключатели и с большим количеством полюсов и коммутируемых цепей.

Переключатели SPST

Однополюсный, одноконтурный SPST переключатель имеет один вход и один выход, по умолчанию он может быть замкнут или разомкнут. Он используется в качестве переключателей или кнопок мгновенного действия на клавиатуре. Кулисный переключатель SPST и его принципиальная схема показаны на рисунке далее.

Переключатели SPDT

Другой распространенный тип переключателя — SPDT, который представляет собой элемент с одним полюсом, но с двумя цепями. Он имеет три контакта: один общий и два, между которыми переключается сигнал с общего контакта. SPDT идеально подходит для выбора, например, между двумя источниками питания или двумя источниками сигналов. Он позволяет легко подключить одну из двух цепей к общему элементу.

Самые простые SPDT выполнены в виде ползунковых переключателей. На рисунке показан пример ползункового переключателя со схематической диаграммой этого элемента.

Переключатели DPDT

Двухполюсный переключатель с двумя цепями — DPDT, похож на два переключателя SPDT, которые могут управлять двумя отдельными цепями, но механически связаны друг с другом и переключаются вместе. Переключатель DPDT имеет шесть контактов. На рисунке показан кулисный переключатель с такой конструкцией и его принципиальная схема.

Переключатели DPDT идеально подходят для переключения, например, симметричных сигналов или любых других, где необходимо коммутировать сразу две линии. Кроме того, такие выключатели часто используются для отключения электропитания от устройств 220 В — отключаются обе линии одновременно (фазный и нейтральный провод), поскольку обычно неизвестно на какой линии находится фаза.

Многополюсные переключатели

Переключатели с большим количеством полюсов не очень распространены, но доступны во многих удивительных конфигурациях. Они описываются аналогично однополюсным или двухполюсным выключателям / переключателям цепи, с заменой первой буквы (S или D) числовым обозначением. Так можно представить, например, переключатель 4PDT, который может управлять четырьмя отдельными цепями с двумя положениями на цепь. Пример такого переключателя вместе со схемой показан на рисунке далее.

Аналогичная ситуация и с переключателями с большим количеством позиций. Если четырехконтурный переключатель можно установить, например, в одно из четырех положений, он будет обозначен как 4P4T. Как будет выглядеть переключатель SP12T? Это может быть поворотный переключатель (типа галетный), у которого 1 полюс 12 положений.

Монтаж и механические параметры

Коммутатор можно встроить в схему разными способами. Основным делением в этом отношении является разделение на элементы для панельного монтажа и на печатной плате. Это не строгая классификация, так как есть много переключателей припаянных к печатным платам, но предназначенных для применения в панелях.

Как и большинство электронных компонентов, их можно разделить на компоненты для поверхностного монтажа (SMD) или компоненты для сквозного монтажа (THT). Элементы для сквозной сборки обычно больше, THT позволяет передавать более высокие механические нагрузки. Переключатели SMD меньше чем их аналоги THT, обычно намного ниже по высоте, занимают меньше места на печатной плате и требуют небольшого усилия для переключения.

Выключатели панельного монтажа снабжены элементами, позволяющими монтировать их в корпусе. Обычно они имеют резьбовые корпуса, которые позволяют затягивать их гайкой, но производители также используют и другие решения. Выводы адаптированы для THT, SMD или кабельной сборки.

Устойчивость к условиям окружающей среды

Панельные переключатели часто подвергаются воздействию окружающей среды. Основные угрозы для этих элементов: пыль и влага. Класс IP, присвоенный переключателю, указывает на устойчивость его к этим факторам. Степень защиты и классы IP определены в стандарте IEC 60529.

Класс IP описывается двумя числами, записанными в формате IPxy, где x — первая характеристическая цифра, обозначающая защиту от доступа внутрь корпуса, а также защиту от проникновения пыли внутрь. А y — вторая характеристическая цифра, указывающая на водонепроницаемость переключателя.

Самый низкий класс защиты IP00 означает устройство без защиты от доступа внутрь, в данном случае кнопки. Класс защиты указывает например размер тел, которые могут попасть внутрь кнопки, или защиту от пыли. В случае защиты от проникновения воды уровни защиты меняются начиная от капель воды (степень 1) до защиты от затопления мощной струей воды под давлением (100 бар при температуре 80 ° C). в соответствии с DIN 40050 (класс 9). Самый высокий класс защиты — IP69.

Так же как класс IP определяет устойчивость к пыли и влаге, класс IK определяет устойчивость элементов к механическим повреждениям, так называемую антивандальную стойкость. Стандарт IEC 62262 определяют механическое сопротивление элементов как количество энергии механического удара, которое данный элемент может выдержать без повреждений. Стандарт также определяет высоту, с которой элемент может упасть без повреждений и других механических испытаний. Деление идёт на классы от IK00 — элемент совершенно не устойчивый к механическим повреждениям, до IK10, где элемент может выдерживать удар с энергией до 20 Дж (стальной шарик весом 5 кг и радиусом 50 мм, падающий с высоты 40 см).

Электрические параметры переключателей

Основные электрические параметры переключателей это номинальное напряжение и ток, сопротивление контактов и максимально допустимое количество перемещений переключателя (операций переключения).

Номинальное напряжение — максимальное напряжение которое может выдержать выключатель. Это определяется многими факторами, включая изоляционные материалы, расстояние открытых контактов, скорость разъединения и соображения безопасности.
Номинальный прямой ток — максимальный постоянный ток (или переменный), который переключатель может пропускать через замкнутые контакты. Этот ток ограничивается в основном нагревом переключателя из-за потери контактного сопротивления.
Контактное сопротивление — электрическое сопротивление через которое протекает ток в замкнутом переключателе. Поскольку контакты переключателя не являются непрерывным проводником, контактное сопротивление больше, чем у сопоставимого непрерывного проводника. Из-за этого могут возникать падения напряжения, особенно при более высоких токах.
Количество срабатываний — расчетное максимальное количество замыканий переключателя, после которого электрические и другие параметры могут ухудшиться. Поскольку переключатель является механическим элементом, каждое его движение вызывает определенную степень износа механизмов внутри этого элемента, что приводит к ухудшению параметров переключателя.

Клавиатуры

Клавиатура — это матрица кнопок, которая чаще всего используется для ввода данных в устройство. Типичным примером является буквенно-цифровая клавиатура компьютера, которая вместе с мышью используется для управления ПК. Есть много типов клавиатур и множество технологий, по которым производят для них кнопки. Одним из наиболее распространенных типов клавиатур является мембранная клавиатура.

Она состоит из склеенных между собой тонких диэлектрических и проводящих слоев. Нажатие на поле заставляет два слоя укорачиваться соединяясь вместе, тем самым замыкая цепь кнопки. Эти типы клавиатур, помимо компактности, отличаются невысокой ценой. Но это связано с пониженным комфортом пользователя — малый ход и как правило отсутствие тактильной связи ухудшают комфорт использования. С другой стороны, механические клавиатуры, обеспечивающие заметный ход, обеспечивают гораздо больший комфорт, но они дороже и сложнее в изготовлении.

Клавиатуры можно найти на многих устройствах, особенно там где требуется ввод данных. Наиболее распространены цифровые клавиатуры, которые можно найти в электронных замках, домофонах или банкоматах. В последних часто устанавливают клавиатуры с повышенной устойчивостью к повреждениям, так называемая антивандальная защита.

Выключатели безопасности

Системы безопасности — очень важное применение переключателей или кнопок. Тут есть два основных применения — аварийные выключатели и выключатели безопасности. Они различаются способом работы и, следовательно, требованиями к механическим и электрическим параметрам. Кроме того они подчиняются ряду стандартов надежности, например, IEC 61508 или IEC 61511.

Аварийный выключатель — это предохранительный механизм, используемый для выключения устройства в аварийной ситуации, например в случае угрозы жизни или здоровью, когда его нельзя выключить обычным способом. В отличие от простого переключателя, который выключает все схемы в правильном порядке и безопасно для техники, переключатель аварийной остановки спроектирован и настроен таким образом, чтобы остановить работу как можно скорее (даже если он повредит прибор).

Кроме того, такой элемент должен эксплуатироваться просто и быстро, чтобы даже в стрессовой ситуации оператор с нарушенными исполнительными функциями или посторонний человек мог активировать его без проблем. Защитные выключатели обычно проектируются так, чтобы их легко заметил даже неподготовленный оператор или посторонний.

Большинство выключателей аварийной остановки имеют съемный защитный барьер для предотвращения случайного срабатывания (например крышка, которую необходимо поднять, или стеклянная пластина которую необходимо разбить перед выключением оборудования).

Выключатели безопасности используются для контроля положения устройств безопасности (например, дверей и створок машины). Когда дверь, защищенная таким образом, открывается, предохранительный выключатель передает сигнал на блок управления, связанный с безопасностью, который немедленно останавливает опасные функции машины. Такие переключатели используются в различных сферах, где существует опасность для человека — в станках с числовым программным управлением, заводских роботах и так далее.

Итого, переключатели и кнопки отвечают за самую основную деятельность в схеме — управление потоком электричества, они являются ключевыми элементами многих электронных устройств. Выбор подходящих моделей является ключевым аспектом обеспечения их эргономичности и эксплуатационной надежности, а также соответствующего класса безопасности для пользователей.

Форум по справочной информации

Форум по обсуждению материала ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИ, ТУМБЛЕРЫ, КНОПКИ

КОИЛГАН НА БАТАРЕЙКАХ

Схема простого устройства для демонстрации эффекта электромагнитного ускорения металлического снаряда в пушке Гаусса.

Переключатели цепей — Производство радиоаппаратуры

Переключатели цепей

Категория:

Производство радиоаппаратуры

Переключатели цепей

Переключатели цепей — это устройства, состоящие из основания или корпуса, на котором укреплены подвижные и неподвижные контакты, используемые для замыкания, размыкания или одновременного замыкания одних и размыкания других цепей электрической схемы. Переключатели применяют для включения и выключения радиоаппаратуры, переключения диапазонов и режимов работы, включения механизмов вращения аппаратуры и во многих других случаях.

Несмотря на различное конструктивное оформление, связанное с широким кругом их применения, ко всем переключателям предъявляют общие требования. Переключатель должен иметь минимальное переходное сопротивление контактов, чтобы не оказывать заметного влияния на работу коммутируемой электрической цепи. Практика показывает, что переключатели могут быть изготовлены с переходным сопротивлением до 0,01 ом. Контактное давление переключателя должно быть оптимальным. Завышенное давление вызывает преждевременный износ переключателя, а недостаточное не обеспечивает надежного электрического контакта. Величина давления определяет также переходное сопротивление контактов. Переходное сопротивление может быть значительно уменьшено при увеличении давления; это объясняется смятием шероховатостей материала, которое сопровождается увеличением контактной площади, а также разрушением окисного слоя на поверхностях контактов.

На рис. 1 видно также, что имеются значения удельных дав-меНИИ’ выше которых переходное сопротивление практически не

Оптимальное контактное давление переключателя обычно определяют опытным путем: оно составляет от нескольких десятков до нескольких сотен граммов.

Существенным фактором в работе переключателя является усилие, с которым осуществляется фиксация переключателя. Усилие фиксации, как показывает практика, должно быть в 2—3 раза больше усилия или момента движения, ибо при меньшем усилии фиксации оператор плохо чувствует переключения, а при большем затруднена эксплуатация переключателя.

Усилие давления переключателя устанавливают опытным путем в пределах 0,4—3 кГ, а величину момента в пределах 1,5—10 кПсм.

Электрическая изоляция переключателя должна выдерживать приложенное напряжение и не вносить заметных утечек в схему. Изоляция переключателей, работающих в цепях под напряжением до 250 в, должна выдерживать в нормальных условиях напряжение не менее 1500 в; сопротивление изоляции должно быть не менее 1000 Мом.

Переключатели в зависимости от количества одновременно управляемых цепей бывают малополюсные и многополюсные.

Малополюсные переключатели делятся на передвижные, нажимные, перекидные, сетевые и микропереключатели. Рассмотрим наиболее распространенные типы переключателей.

Перекидные (тумблеры) переключатели имеют пластмассовый корпус, на котором закреплены неподвижные контакты, а подвижной контакт перемещается при повороте толкателя, связанного с ручкой. Прижимные контакты изготовляют из контактного сплава, а врубающиеся или притирающиеся — из фосфористой или бериллиевой бронзы. Время срабатывания тумблера мало и не зависит от скорости движения ручки.

Сетевой переключатель состоит из колодки и панели. Колодка имеет две контактные скобы из латунной проволоки, запрессованные в пластмассу, и специальный ключ. Панель имеет три направляющих для ключа, смещенных относительно друг друга на 90°.

Рис. 1. Влияние давления на переходное сопротивление контактов

Галета переключателя представляет собой изготовленное из изоляционного материала кольцо неправильной формы, на котором по окружности укреплены пружинящие контакты. Внутри кольца располагается вращающийся писк из изоляционного материала с отверстием в центре для оси. На диске укреплены ножи-замыкатели, которые при вращении поочередно вступают в соприкосновение с соответствующими контактами и находятся одновременно в постоянном соприкосновении с одним из контактов соответствующей группы. Кольцо с определенным количеством мест для крепления контактов (обычно 12 мест) дает возможность получить переключатель на разное число положений (от 2 до 11). При этом для всех вариантов используют одни и те же детали, изменяются только форма и размеры ножей замыкателей.

Рис. 2. Перекидной тумблер: 1 — ручка, 2 — толкатель, 3 — корпус, 4— подвижный контакт, неподвижный контакт

Рис. 3. Сетевой переключатель, а—колодка, б —панель; 1 — панель, 2 — лепесток

Галеты укрепляют на основании с фиксаторным устройством на Двух длинных винтах (шпильках). Расстояние между галетами по мере надобности можно устанавливать любой величины, не изменяя конструкции.

В конструктивно-технологическом отношении галеты универсального переключателя достаточно просты и пригодны для массового производства.

Статор и ротор переключателя в зависимости от диапазона частот изготовляют из гетинакса или керамики. Внешний диаметр ротора после штамповки дополнительно шлифуют до требуемого размера.

Переключатель крепят на шасси в большинстве случаев гайкой центральной втулки, выполняющей одновременно роль подшипника, а концы шпилек используют для предохранения переключателя от поворота, для чего в шасси имеются отверстия, куда входят концы шпилек. В ряде случаев переключатель крепят на шасси стойками, зажатыми предварительно шпильками в переключателе.

При необходимости разделения соседних галет статическими экранами экраны используют для крепления переключателя на шасси; их устанавливают на переключателе так же, как и галеты.

При установке переключателя на шасси необходимо избегать перекосов, которые могут привести к нарушению сопряжения ротора и статора. Галетные переключатели находят широкое применение в радиоаппаратуре и выпускаются различных типов.

Для установки на печатные платы миниатюрных транзисторных приемников и другой малогабаритной аппаратуры применяются миниатюрные движковые низкочастотные и высокочастотные переключатели МПН-1 и МПВ-1, которые изготовляют в двух вариантах — обычном и тропическом, а также малогабаритные переключатели ПМ.

Рис. 4. Галетный переключатель: а —общий вид, б —галета; 1 — фиксаторное уст ройство, 2 —галеты, 3 — подвижные контакты замыкатели, 4 — неподвижные контакты

Статьи по теме:

характеристики, разновидности и схема устройства

Проходные выключатели (переключатели) были созданы для удобного управления освещением в длинных коридорах, на лестницах, в проходных комнатах и в других местах. Их устанавливают между этажами, при спуске в подвал, около дверей помещений, у которых несколько входов. Находясь в своем доме, удобно переключать свет в гараже, подсобных помещениях. Или управлять фонарями на крыльце и приусадебном участке. Переключатель проходной дает возможность контролировать освещение из разных мест, избавляя людей от неудобств. При этом также экономится электричество.

Обычный выключатель содержит клавишу на два положения и пару контактов. К ним подведены провода. В отличие от него, встроенный переключатель проходного выключателя состоит из трех контактов: одного общего и двух перекидных. К каждому из них также подведено по проводу. Чтобы производить управление освещением из нескольких мест, например из двух, требуется переключающее устройство на 4 контакта. Кроме того, должны быть подводы к каждому по одному проводу. Так, можно управлять не только освещением, но и любыми другими электроприборами, хотя монтаж схемы усложняется.

Как работает одноклавишный переключатель?

Принцип действия состоит в том, что перекидным контактом размыкается одна цепь, и при этом замыкается другая. Схема подключения проходного переключателя всегда есть на его обратной стороне. Один из контактов является общим (1), а два других — перекидными (2, 3). Из двух таких устройств, расположенных в разных местах, можно собрать простейшую и наиболее распространенную схему управления светильником с двух разных точек.

Совпадающие по номерам клеммы 2 и 3 переключателей ПВ1 и ПВ2 соединяются между собой проводкой. Входная часть 1 от ПВ1 подключается к фазе, а ПВ2 — к светильнику. Другим концом лампа соединяется с нулевым проводом питания. Как работает схема проходного переключателя, проверяется путем его включения. Для начала подается напряжение. При этом лампа последовательно загорается или гаснет при независимом переключении любого из выключателей. Если разрывается цепь одного из них, схема перестает работать. Но в то же время другая линия подготавливается к включению.

Как подключить простейший проходной выключатель?

Перед монтажом следует начертить схему всех соединений.

Сначала устанавливается распределительная коробка (РК). В ней будут собраны и соединены все провода. Питание сюда подается из щита управления. Для этого прокладывается трехжильный кабель 3 х 1,5 мм. Он наиболее распространен для всех схем подключений. Здесь две жилы являются питающими, а третья — для заземления электроприборов. Кроме того, устанавливаются 2 подрозетника, в которые будут помещены переключатели. От каждого стакана и от светильника прокладываются трехжильные кабели к РК.

После того как все провода и кабели находятся на своих местах, выполняются соединения. Сначала подключается провод фазы L между выходом автомата и входом ПВ1 (№1). Затем между собой соединяются соответствующие выходные контакты (2-2, 3-3) переключателей. Далее производится их установка в подрозетник. Две клеммы патрона светильника подключаются к входу ПВ2 (№1) и к синей жиле нейтрали из щитка управления. Если автомат двухполюсный, она подводится с его выходного контакта, если однополюсный — с нулевой шины. Конец заземляющей жилы изолируется. Или подсоединяется к корпусу светильника, если он металлический.

Когда все подключения закончены, в патрон вворачивается лампочка. Затем проверяется схема проходного переключателя включением автомата в щитке. Лампа может загореться сразу. Или после включения ПВ1 или ПВ2. Погасить ее можно, если нажать на клавишу любого из переключателей. Важно! В переключателях нет фиксированных положений «включено» и «выключено».

Перекрестный переключатель

Подключение проходных переключателей в трех местах требует дополнительной установки устройства с перекрестной коммутацией контактов. Он представляет собой 2 одноклавишных устройства с внутренними перемычками, собранными в одном корпусе.

Перекрестный переключатель (ПП) устанавливается между двумя обычными. Он применяется только с ними. Его отличительной особенностью является наличие четырех клемм (2 входа и 2 выхода). Для управления из четырех точек нужно добавить в схему еще одно такое устройство. Подключать ПП к перекидным контактам проходных выключателей следует так, чтобы создавалась рабочая цепь питания светильника.

Сложные контактные группы требуют большого количества проводов и подключений. Предпочтительней собирать несколько простых схем. Они надежно работают и удобны в эксплуатации. Обратите внимание! Все основные подключения производят в распределительных коробках. Никаких скруток на подводящих проводах делать нельзя.

Какую модель выбрать?

Какой применить переключатель проходной, прежде всего зависит от типа проводки. Для открытой подбираются накладные модели. Под скрытую потребуются подрозетники. Следует выбирать подходящие размеры, чтобы их можно было соединить между собой. Важно установить обычный и перекрестный переключатели с одинаковым внешним видом. Устройства бывают поворотными, клавишными, рычажными, сенсорными. Контакты подбираются под соответствующую нагрузку. Переключения должны производиться легко. Устройства при этом обязаны надежно крепиться.

Монтаж системы переключения из трех точек

Для этого необходимо совершить следующие действия:

Начертить схему соединений.
Разметить и продолбить штробы и выемки под проводку и коробки.
Установить распределительные части. Они выбираются больших размеров, чтобы можно было сделать внутри 12 соединений.
Установить подрозетники.
Проложить кабель из щитка к местам подключений.
Подключить жилы к переключателям и клеммам в коробках. Провода промаркировать. Схему собирать последовательно, с проверкой правильности подключений.
Установить переключатели на свои места.

Подключение проходных двухклавишных переключателей

Устройство представляет собой 2 одноклавишных независимых переключателя. Они собраны в одном корпусе. Работают по тому же принципу перекидывания контактов. Но при этом количество входов составляет 2, а выходов — 4. Отличие заключается в том, что 2 выключателя располагаются в разных точках. Их клавиши работают на разные светильники.

Монтаж двухклавишных переключателей для управления с двух мест

Последовательность действий должна быть такая:

Составляется схема, без которой сложно сделать подключения.
Устанавливаются распределительные коробки и подрозетники.
Монтируются 2 группы освещения.
Прокладываются трехжильные кабели из расчета подключения к 6 контактам каждого переключателя и к светильникам.
По составленной схеме производится подключение жил кабелей в распределительной коробке, к патронам ламп и к переключателям.

Переключатель проходной двухклавишный можно заменить схемой из четырех одноклавишных. Но она будет нерациональной. Поскольку потребуется больше распределительных коробок и увеличится расход кабеля.

Управление двумя системами освещения с трех мест

Двухклавишный переключатель проходной бывает перекрестным. Он устанавливается в комплекте. То есть в него входят еще и два двухклавишных концевых выключателя, если требуется управлять освещением с трех точек. У него будет 4 входа и 4 выхода.

Монтаж производится следующим образом:

Для монтажа схемы стандартной коробки диаметром 60 мм не хватит. Поэтому ее размер должен быть больше. Или нужно последовательно установить 2-3 шт. обычных.
Для подключения выполняется 12 подсоединений проводов. Для этого понадобится прокладка 4 трехжильных кабелей. Здесь следует правильно выполнять маркировку жил. К двум концевым выключателям подходит по 6 контактов, а к перекрестному — 8.
К ПВ1 подключается фаза. После нужно сделать необходимые соединения. На тыльной стороне устройства изображена схема проходного переключателя двухклавишного. Она должна правильно сочетаться с внешними подключениями.
ПВ2 подключается от светильников.
Четыре выхода ПВ1 подключаются к входам перекрестного выключателя, а затем его выходы соединяются с 4 входами ПВ2.

Заключение

Переключатель проходной удобен. Не требуется лишняя ходьба по лестницам и длинным коридорам, чтобы включить или выключить лампочку. Иногда он просто необходим. Кроме того, экономится электроэнергия за счет быстрых переключений. Важно правильно выбрать устройства и грамотно смонтировать электрические соединения.

Когда использовать цепи из ПЭТ и FPC

Стивен Дж. Гудман, менеджер по продукции пользовательского интерфейса и кабельной сборки
Epec Engineered Technologies

Когда компания начинает процесс вывода на рынок продукта, который содержит HMI (человеко-машинный интерфейс), мембранные переключатели являются одной из наиболее распространенных технологий, выбранных из-за их высокой надежности, относительно низкой стоимости и уровня настройки.

Мембранные переключатели повсюду, просто посмотрите вокруг, но сколько людей действительно обращают внимание на конструкцию схемы? Обычно инженеры и дизайнеры HMI в первую очередь сосредотачиваются на видимых элементах дизайна, таких как накладки, цвета пантонов и подсветка. Затем основное внимание обычно уделяется дизайну клавиатуры, например механизму переключения, материалу клавиатуры и тактильному отклику. К сожалению, слишком часто дизайнеры и инженеры не уделяют достаточного внимания одной из наиболее важных конструктивных особенностей мембранного переключателя — гибкой цепи за накладкой.

Варианты гибких схем

Гибкие варианты схем включают полиэстер (ПЭТ), в котором в качестве элемента схемы используются серебряные чернила, и гибкую печатную плату (FPC), в которой в качестве проводящего элемента используется медь. Форма, посадка и функции очень похожи для обоих, хотя их стоимость и надежность могут сильно различаться.

Чтобы понять влияние использования двух схемных решений, сначала необходимо проанализировать конструкцию типичного мембранного переключателя.

Рисунок 1: Мембранный переключатель с показанной накладкой (слева) с показанным слоем схемы (справа)

Рисунок 2: Поперечное сечение слоя мембранного переключателя

Слой 1

Начиная с самого внешнего слоя, «графический оверлей» формируется из специализированных полиэтилентерефталатных или поликарбонатных пленок с напечатанными изображениями. Этот слой служит барьером для окружающей среды, в то же время содержит графический текст, изображения и цветовую схему мембранного переключателя.

На верхний слой не повлияет, используется ли схема PET или FPC.

Слой 2

Накладной клей представляет собой чувствительный к давлению клеевой слой, который связывает накладку с промежуточными слоями. На верхний клеевой слой не повлияет, используется ли схема из ПЭТ или FPC.

Уровни 3 и 4

Следующие два слоя, движущиеся внутрь, являются разделительными слоями. Их также делают из полиэтиленовых пленок. Разделительные слои обычно служат в качестве электроизоляционных слоев внутри стопки и помогают наращивать общую толщину.

Эти слои могут также содержать купольные переключатели, прикрепляя их к слою схемы. Независимо от того, используется ли схема из ПЭТ или FPC, нет никакого воздействия на разделительные слои.

Слой 5

Цепной слой — это следующий слой, который движется внутрь и находится между разделительными слоями и задним клеем мембранного переключателя. Основная ответственность схемных слоев заключается в передаче электрических сигналов переключателей и обеспечении наиболее важных функций мембранного переключателя.

Дискретные компоненты, такие как светодиоды, резисторы, конденсаторы и некоторые ИС, могут быть прикреплены непосредственно к слою схемы, в зависимости от конструкции схемы.

Уровень 5 (уровень схемы) является одним из наиболее важных уровней в стеке с точки зрения стоимости, надежности и технологичности. Изменение типа цепи внутри мембранного переключателя не должно влиять на другие слои.

Слой 6

Задний клей — это чувствительный к давлению клеевой слой, который прикрепляет мембранный переключатель к монтажной поверхности. Такая конструкция клеевого слоя имеет решающее значение, поскольку обычно служит защитным барьером и помогает предотвратить попадание влаги, пыли или других загрязняющих веществ на монтажную поверхность или корпус.На задний адгезивный слой не повлияет, независимо от того, используется ли схема из ПЭТ или FPC.

Сравнение ПЭТ и КПК

Некоторые покупатели предпочитают недорогой продукт «на скорую руку». Схема ПЭТ — идеальный доступный подход. Проблема, с которой сталкиваются некоторые клиенты, заключается в том, что их требования меняются. Повышенные требования просто недостижимы с помощью конструкции из ПЭТ. Например, компоненты для поверхностного монтажа, такие как светодиоды, конденсаторы и даже интегральные схемы, не могут быть надежно подключены к цепи из ПЭТ, особенно при работе с корпусами меньшего размера, занимаемой площадью и приложениями в суровых условиях.

По мере того, как вы уменьшаете размер корпуса и добавляете больше компонентов, увеличивается риск отказа из-за обрыва цепи. Если вы окажетесь в подобной ситуации, обратите внимание на использование гибкой полиимидной цепи.

Основной причиной большого колебания надежности является различие между методами присоединения компонентов в схемах типа PET и FPC. В цепях из ПЭТ используется электропроводящая эпоксидная паста (например, клей) для прикрепления компонентов к контактным площадкам и дорожкам.Это проверенный процесс сборки, и производители разработали методы многократного монтажа компонентов на поверхность с безупречной точностью. Однако прочность сцепления зависит от механической прочности проводящей эпоксидной смолы, поэтому схема из полиимида FPC является лучшим решением для приложений с высокой надежностью.

В то время как в схемах из ПЭТ используется эпоксидная смола для крепления компонентов, в схемах из полиимида FPC используется паяное соединение, которое может быть в три раза прочнее, чем токопроводящий клей.Если ваше конечное приложение неизбежно окажется в среде с чрезмерной вибрацией, резкими перепадами температуры или холода или требует высокой надежности, рассмотрите вариант полиимидной цепи по сравнению с контуром из ПЭТ.

Влияние на стоимость цепей ПЭТ и FPC

Цепи из полиимида

требуют значительных затрат по сравнению со схемами из ПЭТ. Причина проста: в полиимидных схемах в качестве проводящего элемента используется медь, причем в большом количестве.Ожидается, что эта тенденция сохранится по мере роста спроса на медь и роста цен на сырье.

Клиенты часто спрашивают: «Какая разница в стоимости между двумя типами схем?». На этот вопрос сложно ответить, поскольку есть и другие конструктивные особенности, которые могут повлиять на стоимость. Разумное практическое правило состоит в том, что чем меньше размер мембранного переключателя (с точки зрения площади поверхности), тем меньше влияние на стоимость. Некоторые недавние примеры на заметку:

Мембранный переключатель 2 дюйм2 вырос на ~ 20-30% по сравнению с ПЭТ и ФПК.
Мембранный переключатель 25 кв. Дюймов увеличился на ~ 200–250% по сравнению с ПЭТ и ФПК.

Очевидно, что чем больше конструкция мембранного переключателя, тем больше влияние на стоимость двух схем.

Преимущества ширины следа

Одним из огромных преимуществ использования полиимидной цепи является то, что вы можете получить гораздо более мелкую ширину следа.Это означает, что вы можете разместить больше компонентов на меньшей площади и можете обеспечить уникальные функциональные возможности и характеристики мембранного переключателя.

Это также означает, что вы можете уменьшить количество слоев схемы (тем самым уменьшив сложность) и даже прокладывать трассы внутри и вокруг узких участков макета. Еще одним преимуществом использования более тонкой ширины следа является возможность смягчить уникальное местоположение выхода из хвоста.

Использование более тонких дорожек может позволить хвосту выйти из мембранного переключателя ближе к компонентам по сравнению с контуром ПЭТ. Преимущества полиимида также могут быть использованы в конструкциях, требующих соединителей с малым шагом. Если для вашего мембранного переключателя требуется ZIF-хвост с шагом 0,5 мм, ширина следа в цепи ПЭТ слишком велика и не может поддерживать соединения ZIF со сверхмалым шагом, поэтому необходимо использовать схему FPC.

Рисунок 3: Фотографии цепей питания двухцветного светодиода

Электрические характеристики

Большинство людей знают, насколько медь прекрасна как проводник электричества.Вот почему медь часто используется в проводах, печатных платах и т. Д. Гибкие мембранные переключатели не имеют значения.

Если есть проблема с сопротивлением, например, максимальное сопротивление вашей цепи должно быть 200 Ом или меньше, вы можете рассмотреть полиимидную цепь по сравнению с цепью из ПЭТ. Так же, как и в проводе большого объема кабеля, сопротивление цепи мембранного переключателя зависит от поперечного сечения проводника, материала и длины.

Производственные процессы

В цепи ПЭТ используется проводящий материал, на который наносится печать или растрирование, как это делается с чернилами на верхнем слое.В то время как токопроводящие дорожки на полиимидной цепи создаются процессами травления, такими как печатные платы.

Производственные процессы цепей из ПЭТ и FPC имеют одинаковое время выполнения заказа. Следует отметить, что процесс изготовления и сборки мембранного переключателя идентичен независимо от того, выбрана ли схема из ПЭТ или FPC.

Пример использования

ПЭТ и ФПК

Для оценки различий в характеристиках мембранных переключателей со схемами из ПЭТ и FPC компания Epec разработала и построила две идентичные мембраны для анализа их характеристик. Целью этого была оценка надежности, габаритов и электрических характеристик.

Рисунок 4: Схема PET (слева) и схема FPC (справа)

Ниже приведена сводная таблица основных характеристик, измеренных для каждой конструкции.

1	Ширина хвоста	мм	17.54	17,56	0,1%
2	Приблизительная минимальная ширина следа	мм	1,00	0,60	-40,0%
3	Количество слоев схемы	каждый	два	одна	–
4	Купольный переключатель # 1 ЗАКРЫТО	Ом	30	2	-93. 3%
5	# 2 Купольный переключатель ЗАКРЫТО	Ом	31	2	-93,5%
6	Сила для срабатывания переключателя купола №1	грамм	340	363	6.7%
7	Сила для срабатывания переключателя купола №2	грамм	340	363	6,7%

Ширина хвоста:
Размеры ширины хвоста ZIF обоих мембранных переключателей были почти идентичны. Они вырезаются на этапе изготовления слоя схемы и могут быть адаптированы к любой форме и размеру.
Мин. Ширина следа:
Была проанализирована схема мембранного переключателя и измерена наименьшая ширина следа. Как и ожидалось, полиимидная версия FPC могла быть сконструирована со значительно меньшей шириной следа.
Уровни схем:
Поскольку полиимидная версия FPC может быть построена с более тонкой шириной дорожек схемы, больше дорожек можно уместить в пределах площади основания мембранного переключателя.Это позволяет построить версию FPC только с 1 слоем, тогда как схеме PET требовалось 2 слоя для обеспечения той же функции схемы.
Сопротивление цепи:
Сопротивление между контактами измерялось на куполах мембраны при открытых и закрытых переключателях. Открытый переключатель показал обрыв цепи, и значения сопротивления не были измерены. Для замкнутой цепи сопротивление цепи ПЭТ было примерно в 15 раз больше сопротивления версии FPC.Очевидно, что экранированные серебряные чернила и проводящая эпоксидная цепь имеют гораздо большее сопротивление по сравнению с медными дорожками в цепи FPC.
Тактильная сила:
Сила срабатывания переключателя была измерена с помощью калиброванного датчика силы. Оба мембранных переключателя требовали одинаковой силы для включения купольного переключателя. Поскольку сам купольный переключатель и слои наложения / прокладки определяют тактильную реакцию клавиатуры, неудивительно, что две мембраны имеют абсолютно одинаковый тактильный отклик.
Надежность:
Хотя не было получено никаких надежных данных для определения влияния надежности или расчетного срока службы между двумя конструкциями, были получены отзывы, которые показали, что конструкция FPC обеспечивает существенное повышение надежности. В частности, связь между монтажной площадкой и двухцветным светодиодом была улучшена за счет перехода на конструкцию FPC. Полевые данные показали значительное сокращение отказов обрыва цепи этого компонента.

Рисунок 5: Синие светодиоды, загорающиеся при использовании схемы FPC (верхний) и PET (нижний)

Сводка

В конце концов, речь идет о последствиях неудач и целевой структуре затрат программы.Все конструкции индивидуальны, и нет ничего плохого в изучении альтернативных производственных технологий для повышения надежности и снижения затрат. Epec рекомендует провести тщательную оценку целей программы, среды установки и деталей конструкции мембранного переключателя, чтобы выбрать наиболее подходящую гибкую схему.

Ищете решение для мембранного переключателя?

Наша команда опытных инженеров готова помочь вам разработать мембранный переключатель с наиболее экономичным подходом для приложений с высокой надежностью.

Запрос цитаты Запросить поддержку дизайна

Принципы коммутации цепей

Теория коммутации занимается разработкой моделей и методов анализа и синтеза тех схем, в которых информация представлена в дискретной или цифровой форме, в отличие от аналоговой формы, в которой информация представлена непрерывным образом. Применение цифровых технологий в более широком спектре человеческой деятельности уже глубоко повлияло на современную жизнь, и нет видимого предела их полезности в будущем.

Эта книга является продолжением курса по коммутационным схемам, который автор преподает с 1960 года, и задумана как текст, обеспечивающий единое рассмотрение предмета с особым акцентом на теории последовательных цепей. Была сделана попытка включить только те методы, которые были общепринятыми и, похоже, имеют длительное применение.

Первые четыре из девяти глав посвящены основным принципам и теории комбинационных схем. Они вводят системы счисления, двоичные коды, логическую алгебру, функции переключения, анализ и синтез схем комбинационных вентилей (включая NAND, NOR, EXCLUSIVE-OR и EXCLUSIVE-NOR) и пороговую логику, среди других тем.Также рассматриваются алгебраические, геометрические и табличные методы минимизации алгебраических выражений.

Остальная часть книги посвящена теории последовательных цепей. Общая трактовка подчеркивается классификацией работы последовательной схемы как основной или импульсной, и как синхронизированной, так и несинхронизированной. Сравнение двух режимов усиливается примерами разработки, в которых для каждого режима используются одни и те же характеристики задачи. Представлены как алгебраические, так и табличные методы анализа и синтеза этих схем.Включены актуальные темы состояний управления и передач регистров в последовательном дизайне. Книга завершается обсуждением минимизации последовательной схемы, связанной с сокращением таблиц потоков, и проблемой назначения состояний. Даются ответы на выбранные проблемы.

Обзор

: схемы (Nintendo Switch) — четкая концепция, которая проваливается

Хорошее

Уникальное многообещающее помещение

Расслабляющая, стилистически связная эстетика, от визуального дизайна до звукового настроения

Плохое

В конечном итоге не соответствует этой главной предпосылке

Жестокая обработка ошибок, которая серьезно подрывает основной игровой процесс

Circuits — это новая игра-головоломка, выпущенная для Nintendo Switch, в которой вы собираете капризную, атмосферную, насыщенную синтезатором музыку по частям, пока трек, который вы собрали, не станет таким же, как трек, который вам был дан.Звучит неплохо, правда?

Как ботанический музыкант более 25 лет, который играет на медных, деревянных, струнных инструментах, поет и может читать ноты для баса и скрипичного ключа, я был очень заинтригован и в конечном итоге довольно разочарован Circuits . Вот почему и почему игра все равно может понравиться некоторым.

Геймплей прост. У вас есть линия, идущая слева направо, от исходной точки до конечной точки, и по пути она разветвляется и касается узлов

Каждый узел в конечном итоге должен включать в себя значок, и каждый значок воспроизводит короткий фрагмент музыки.Некоторые из них могут быть ударными, другие — красивыми фрагментами фортепиано, а третьи — капризными синтезаторами. Ваша задача — поместить правильные пузыри в нужные узлы, и все, что вы можете сделать, это прослушать трек в том виде, в каком он должен быть, и сравнить его с треком, который вы уже собрали.

Вы можете немного облегчить себе эту работу, изолировав слои, например, слушая только пианино, и у вас также есть некоторые возможности быстрой перемотки вперед и назад. То есть, по самой атомарной сути, вся игра.Слушайте, а затем кладите нужные части в нужные места. Когда вы думаете, что получили это, вы нажимаете большую кнопку воспроизведения; вы заканчиваете уровень, когда белая полоса доходит до правой стороны и появляется сообщение о том, что вы все сделали правильно.

Эта предпосылка сама по себе фантастична. Я могу принять мелкие меры, которые звучат как дитя любви Ratatat и Sigur Rós , и вставить их обратно в песни? Я не могу думать о другой игре, в которой есть музыкальное восприятие на слух, как о механике, и боже мой мне показалось крутым, по крайней мере, поначалу, использовать мой музыкальный фон как игровой навык.

Изображение: Джейк Вандер Энде / KnowTechie

Однако именно здесь Circuits разваливаются.

Что произойдет, если планка полностью переместится вправо, а вы, , не поняли ее правильно? Игра просто зловеще говорит вам: «Что-то не так…» Что не так? Какой узел неправильный? Несколько узлов неверны? Насколько я далек от курса? Что ж, игра вам ничего не говорит. В правом нижнем углу есть два протокола исправления ошибок, но вы можете использовать каждый только один раз: один правильно заполняет узел, а другой сообщает вам, какие узлы неправильные.Если вы израсходуете оба, вам останется только метод проб и ошибок, который я здесь, чтобы сказать вам, действительно, очень плохо.

Изображение: Джейк Вандер Энде / KnowTechie

Вот один из более поздних уровней игры. Здесь нужно знать несколько механизмов, в том числе 1) вы можете добавить петли к любому узлу , и вам решать, сколько добавить, и 2) вы можете щелкнуть эти пустые круги, чтобы активировать разные пути и только один комбинация правильная.

Я просидел здесь , какое-то время слушал этот трек снова и снова, пытаясь выяснить, где я ошибся, но этот уровень фактически не дает вам никаких подсказок по неизвестной причине.Я знаю, что, если бы я захотел, я мог бы перебрать его и просто слепо пробовать каждую комбинацию при быстрой перемотке вперед, но в этом заключается утечка дизайна; реальный игровой процесс Circuits на практике не так уж и интересен.

вы тестируете мое слушание, но предоставляете мне тупые варианты и ничего, что могло бы направить меня по пути, и все это давая мне варианты узлов, которые временами кажутся невероятно похожими друг на друга. Когда я что-то ошибаюсь, мой единственный вариант — полностью начать заново и проверять всю свою работу, и это кажется чрезвычайно плохим .Я могу играть на пяти инструментах на слух, поэтому даже представить себе не могу, насколько сложнее и неприятнее это будет для человека, у которого нет слуха.

Изображение: Джейк Вандер Энде / KnowTechie

Это тоже обидно, потому что здесь так много обещаний . Circuits углубляется в относительно неизведанную территорию, а все моих похвал буквально относятся к этой точке. Мне просто жаль, что они не исследовали и проверили свои помещения более тщательно, потому что то, что у нас осталось, кажется сырым.Когда вы добавляете вялую схему управления, буквально без меню параметров любого вида и некоторые случайные придирки (например, почему сенсорные кнопки для выбора слоя такие маленькие?), Circuits выходит из многообещающего расслабления на музыкальную тему игра на то, что понравится только узкой аудитории меломанов.

Я бы порекомендовал Circuits всем, у кого много терпения, кто действительно ищет что-то атмосферное и музыкальное.

Джейк просмотрел схемы с кодом, предоставленным разработчиком. Сейчас он играет только на одном из этих инструментов, но все еще любит караоке.

Эффективный и компактный переключатель для квантовых схем

1.
Ladd, T. D. et al. Квантовые компьютеры. Природа 464 , 45 (2010).
ADS Статья Google ученый

2.
Принципы и методы квантовых информационных технологий . (ред. Ямамото Ю. и Семба К.) (Springer, Berlin, 2016).
MATH Google ученый

3.
Ю, Дж. К. и Нори, Ф.Сверхпроводящие схемы и квантовая информация. Phys. Сегодня 58 , 42 (2005).
Артикул Google ученый

4.
Деворет, М. Х. и Шелькопф, Р. Дж. Сверхпроводящие схемы для квантовой информации: взгляд на мир. Наука 339 , 1169 (2013).
ADS Статья Google ученый

5.
Barends, R. et al.Оцифрованные адиабатические квантовые вычисления со сверхпроводящей схемой. Природа 534 , 222 (2016).
ADS Статья Google ученый

6.
Berkley, A. J. et al. Запутанные макроскопические квантовые состояния в двух сверхпроводящих кубитах. Наука 300 , 1548 (2003).
ADS Статья Google ученый

7.
Макдермотт, Р.и другие. Одновременное измерение состояния связанных фазовых кубитов Джозефсона. Наука 307 , 1299 (2005).
ADS Статья Google ученый

8.
Блейс, А., ван ден Бринк, А. М., Загоскин, А. М. Перестраиваемая связь сверхпроводящих кубитов. Phys. Rev. Lett. 90 , 127901 (2003).
ADS Статья Google ученый

9.
Клеланд, А. Н. и Геллер, М. Р. Хранение сверхпроводящих кубитов и сцепление с наномеханическими резонаторами. Phys. Rev. Lett. 93 , 070501 (2004).
ADS Статья Google ученый

10.
Силланпаа, М. А., Парк, Дж. И. и Симмондс, Р. В. Когерентное хранение квантовых состояний и передача между двумя фазовыми кубитами через резонансную полость. Природа 449 , 438 (2007).
ADS Статья Google ученый

11.
Majer, J. et al. Связь сверхпроводящих кубитов через шину резонатора. Природа 449 , 443 (2007).
ADS Статья Google ученый

12.
Eichler, C. et al. Наблюдение зацепления между странствующими микроволновыми фотонами и сверхпроводящим кубитом. Phys. Rev. Lett. 109 , 240501 (2012).
ADS Статья Google ученый

13.
Beaudoin, F., da Silva, M. P., Dutton, Z. & Blais, A. Боковые полосы первого порядка в схеме QED с использованием частотной модуляции кубита. Phys. Ред. A 86 , 022305 (2012).
ADS Статья Google ученый

14.
Strand, J. D. et al. Переходы боковых полос первого рода с управляемыми потоком асимметричными трансмонными кубитами. Phys. Ред. B 87 , 220505 (2013).
ADS Статья Google ученый

15.
Федоров А., Штеффен Л., Баур М., да Силва М. П. и Валрафф А. Реализация логического элемента Тоффоли со сверхпроводящими цепями. Природа 481 , 170 (2012).
ADS Статья Google ученый

16.
Reed, M. D. et al. Реализация трехкубитной квантовой коррекции ошибок с помощью сверхпроводящих схем. Природа 482 , 382 (2012).
ADS Статья Google ученый

17.
Corcoles, A. D. et al. Демонстрация кода квантового обнаружения ошибок с использованием квадратной решетки из четырех сверхпроводящих кубитов. Нац. Commun. 6 , 6979 (2015).
Артикул Google ученый

18.
Neeley, M. et al. Генерация трехкубитовых запутанных состояний с помощью сверхпроводящих фазовых кубитов. Природа 467 , 570 (2010).
ADS Статья Google ученый

19.
Mariantoni, M. et al. Реализация квантовой архитектуры фон Неймана со сверхпроводящими цепями. Наука 334 , 61 (2011).
ADS Статья Google ученый

20.
Dicarlo, L. et al. Подготовка и измерение запутанности трех кубитов в сверхпроводящей цепи. Природа 467 , 574 (2011).
ADS Статья Google ученый

21.
Barends, R. et al. Сверхпроводящие квантовые схемы на пороге кода поверхности для отказоустойчивости. Природа 508 , 500 (2014).
ADS Статья Google ученый

22.
Kelly, J. et al. Сохранение состояния за счет обнаружения повторяющихся ошибок в сверхпроводящей квантовой схеме. Природа 519 , 66 (2015).
ADS Статья Google ученый

23.
Risté, D. et al. Обнаружение ошибок переворота битов в логическом кубите с помощью измерений стабилизатора. Нац. Commun. 6 , 6983 (2015).
Артикул Google ученый

24.
Сайра, О. П. и др. Генезис запутывания с помощью вспомогательного измерения четности в двумерной схеме QED. Phys. Rev. Lett. 112 , 070502 (2014).
ADS Статья Google ученый

25.
Zheng, Y. et al. Решение систем линейных уравнений на сверхпроводящем квантовом процессоре. Phys. Rev. Lett. 118 , 210504 (2017).
ADS Статья Google ученый

26.
Song, C. et al. 10-кубитная запутанность и параллельные логические операции со сверхпроводящей схемой. Phys. Rev. Lett. 119 , 180511 (2017).
ADS Статья Google ученый

27.
Ригетти К., Блейс А. и Деворет М. Протокол для универсальных вентилей в сверхпроводящих кубитах с оптимальным смещением. Phys. Rev. Lett. 94 , 240502 (2005).
ADS Статья Google ученый

28.
Лю Ю. Х., Вей Л. Ф., Цай Дж. С. и Нори Ф. Управляемая связь между потоковыми кубитами. Phys. Rev. Lett. 96 , 067003 (2006).
ADS Статья Google ученый

29.
Hime, T. et al. Твердотельные кубиты с управляемой током связи. Наука 314 , 1427 (2006).
ADS Статья Google ученый

30.
Niskanen, A. O. et al. Квантовая когерентная перестраиваемая связь сверхпроводящих кубитов. Наука 316 , 723 (2007).
ADS Статья Google ученый

31.
van der Ploeg, S.H. W. et al. Управляемая связь сверхпроводящих потоковых кубитов. Phys. Rev. Lett. 98 , 057004 (2007).
ADS Статья Google ученый

32.
Harris, R. et al. Перестраиваемый по знаку и величине элемент связи для сверхпроводящих потоковых кубитов. Phys. Rev. Lett. 98 , 177001 (2007).
ADS Статья Google ученый

33.
Bialczak, R.C. et al. Быстро настраиваемый ответвитель для сверхпроводящих кубитов. Phys. Rev. Lett. 106 , 060501 (2011).
ADS Статья Google ученый

34.
Allman, M. S. et al. Настраиваемые резонансные и нерезонансные взаимодействия фазового кубита с ЖК-резонатором. Phys. Rev. Lett. 112 , 123601 (2014).
ADS Статья Google ученый

35.
Сринивасан, С. Дж., Хоффман, А. Дж., Гамбетта, Дж. М. и Хоук, А. А. Настраиваемая связь в схемной квантовой электродинамике с использованием сверхпроводящего зарядового кубита с V-образной диаграммой уровней энергии. Phys. Rev. Lett. 106 , 083601 (2011).
ADS Статья Google ученый

36.
Baust, A. et al. Настраиваемая и переключаемая связь между двумя сверхпроводящими резонаторами. Phys. Ред. B 91 , 014515 (2015).
ADS Статья Google ученый

37.
Пинто, Р. А., Коротков, А. Н., Геллер, М. Р., Шумейко, В. С. и Мартинис, Дж. М. Анализ перестраиваемого ответвителя для сверхпроводящих фазовых кубитов. Phys. Ред. B 82 , 104522 (2010).
ADS Статья Google ученый

38.
Гамбетта, Дж. М., Хаук, А. А. и Блейс, А. Сверхпроводящий кубит с защитой Пёрселла и настраиваемой связью. Phys. Rev. Lett. 106 , 030502 (2011).
ADS Статья Google ученый

39.
Хоффман, А. Дж., Сринивасан, С. Дж., Гамбетта, Дж. М. и Хоук, А. А. Когерентное управление сверхпроводящим кубитом с динамически настраиваемой связью кубит-резонатор. Phys. Ред. B 84 , 184515 (2011).
ADS Статья Google ученый

40.
Chen, Y. et al. Кубитная архитектура с высокой когерентностью и быстро настраиваемой связью. Phys. Rev. Lett. 113 , 220502 (2014).
ADS Статья Google ученый

41.
Chow, J. M. et al. Простой полностью микроволновый запутывающий вентиль для сверхпроводящих кубитов фиксированной частоты. Phys. Rev. Lett. 107 , 080502 (2011).
ADS Статья Google ученый

42.
Geller, M. R. et al. Перестраиваемый ответвитель для сверхпроводящих кубитов Xmon: пертурбативная нелинейная модель. Phys. Ред. A 92 , 012320 (2015).
ADS Статья Google ученый

43.
Weber, S.J. et al. Когерентно связанные кубиты для квантового отжига. Phys. Rev. Appl. 8 , 014004 (2017).
ADS Статья Google ученый

44.
Allman, M. S. et al. РЧ-СКВИД-опосредованная когерентная перестраиваемая связь между сверхпроводящим фазовым кубитом и резонатором с сосредоточенными элементами. Phys. Rev. Lett. 104 , 177004 (2010).
ADS Статья Google ученый

45.
Bourassa, J. et al. Режим сверхсильной связи КЭД резонатора со смещенными фазовыми кубитами потока. Phys. Ред. A 80 , 032109 (2009).
ADS Статья Google ученый

46.
Mariantoni, M. et al. Двухрезонаторная схема квантовой электродинамики: сверхпроводящий квантовый переключатель. Phys. Ред. B 78 , 104508 (2008).
ADS Статья Google ученый

47.
Reuther, G.M. et al. Квантовая электродинамика двухрезонаторного контура: диссипативная теория. Phys. Ред. B 81 , 144510 (2010).
ADS Статья Google ученый

48.
Чжоу, Л., Янг, С., Лю, Ю. X., Сан, К. П., Нори, Ф. Квантовый переключатель Зенона для когерентного переноса однофотонов. Phys. Ред. A 80 , 062109 (2009).
ADS Статья Google ученый

49.
Лю Ю. Х., Янг К. Х., Сан Х. К. и Ван Х. Б. Сосуществование одно- и многофотонных процессов из-за продольной связи между сверхпроводящими потоковыми кубитами и внешними полями. Новый J.Phys. 16 , 015031 (2014).
ADS Статья Google ученый

50.
Agarwal, G. S. Контроль декогеренции и релаксации с помощью частотной модуляции термостата. Phys. Ред. A 61 , 013809 (1999).
ADS Статья Google ученый

51.
Agarwal, G. S. & Harshawardha, W. Реализация захвата в двухуровневой системе с частотно-модулированными полями. Phys. Ред. A 50 , R4465 (1994).
ADS Статья Google ученый

52.
Koch, J. et al. Нечувствительный к заряду кубит, полученный из коробки пар Купера. Phys. Ред. A 76 , 042319 (2007).
ADS Статья Google ученый

53.
Barends, R. et al. Когерентный джозефсоновский кубит, подходящий для масштабируемых квантовых интегральных схем. Phys. Rev. Lett. 111 , 080502 (2013).
ADS Статья Google ученый

54.
van der Wal, C.H. et al. Квантовая суперпозиция макроскопических состояний постоянного тока. Наука 290 , 773 (2000).
ADS Статья Google ученый

55.
Chiorescu, I. et al. Когерентная динамика потокового кубита, связанного с гармоническим осциллятором. Природа 431 , 159 (2004).
ADS Статья Google ученый

56.
Li, J. et al. Осреднение по движению в сверхпроводящем кубите. Нац. Commun. 4 , 1420 (2013).
Артикул Google ученый

57.
Wilson, C.M. et al. Времена когерентности одетых состояний сверхпроводящего кубита при экстремальном движении. Phys. Rev. Lett. 98 , 257003 (2007).
ADS Статья Google ученый

58.
Wilson, C.M. et al. Одета релаксация и дефазировка в сильно управляемой двухуровневой системе. Phys. Ред. B 81 , 024520 (2010).
ADS Статья Google ученый

59.
Дидье, Н., Бурасса, Дж. И Блейс, А. Быстрое квантовое считывание без разрушения путем параметрической модуляции продольного взаимодействия кубита с осциллятором. Phys. Rev. Lett. 115 , 203601 (2015).
ADS Статья Google ученый

60.
Ян, Й., Лу, З., Чжэн, Х. и Чжао, Ю. Экзотический спектр флуоресценции сверхпроводящего кубита, возбуждаемый одновременно продольным и поперечным полями. Phys. Ред. A 93 , 033812 (2016).
ADS Статья Google ученый

61.
Сильвери, М. П., Туорила, Дж. А., Тунеберг, Э. В. и Параоану, Г. С. Квантовые системы с частотной модуляцией. Rep. Prog. Phys. 80 , 056002 (2017).
ADS Статья Google ученый

62.
Billangeon, P.-M., Tsai, J. S. & Nakamura, Y. Масштабируемая архитектура для обработки квантовой информации со сверхпроводящими потоковыми кубитами, основанная на чисто продольных взаимодействиях. Phys. Ред.В 92 , 020509 (2015).
ADS Статья Google ученый

63.
Ричер С., Малеева Н., Скасел С. Т., Поп И. М. и Ди Винченцо Д. Трансмон-кубит с индуктивным шунтированием с настраиваемой поперечной и продольной связью. Phys. Ред. B 96 , 174520 (2017).
ADS Статья Google ученый

10-ступенчатая схема последовательного переключателя-защелки

В этом посте мы узнаем, как сделать 10-ступенчатую последовательно переключающую защелочную схему, которая используется для последовательного включения 10 мощных усилителей.Идея была предложена г-ном Джерри Б. Уильямсом Цепь

для включения усилителей мощности последовательно

Цели и требования цепи

Мой вопрос по схеме будет более подробным, чем вы действительно хотите знать, но это так. Желаю, чтобы вы поняли всю мою заявку. Надеюсь, вы сможете помочь мне здесь в моих усилиях !!! Во-первых … Я — НЕ — схемотехник !!! Я — СТРОИТЕЛЬ — электронного оборудования. Вы даете мне схему, и я могу спроектировать печатную плату — и — механическое шасси, в которое будет входить печатная плата.
Однако я не знаю обо всех электронных компонентах.
Моя схема — будет использоваться для последовательного включения мощных усилителей мощности звука, используемых в системах звукоусиления для концертов на аренах и стадионах.
Усилители устанавливаются в 19-дюймовые стойки, и когда на стойки подается питание переменного тока, вместо того, чтобы ВСЕ усилители включались одновременно, я бы хотел, чтобы усилители включались последовательно с определенным временем -задерживать.
Сами усилители будут управляться сильноточным твердотельным реле (то есть светодиодом). Итак, вот что я хотел бы получить… ..
Схема последовательной цепи включения, способной управлять 10 светодиодами. После подачи питания на схему постоянным напряжением будет 3-5 секундная задержка для стабилизации схемы, а затем будет инициирован первый импульс «ВКЛ» для включения первого светодиода (который фактически находится внутри твердотельное реле). — ВСЕ — светодиоды должны оставаться включенными до тех пор, пока питание не выключится !!! После 3-секундной задержки инициируется второй импульс «ВКЛ», который также остается «ВКЛ».
После еще одной 3-секундной задержки инициируется третий импульс «ВКЛ», который также остается «ВКЛ», и последовательность продолжается до тех пор, пока все 10 светодиодов (твердотельные реле) не загорятся и не будут оставаться в состоянии «ВКЛ» до тех пор, пока не будет подано питание. «ВЫКЛ» после окончания концерта и отключение питания стоек для загрузки в грузовики. Как я упоминал ранее, управляемые светодиоды на самом деле являются светодиодами внутри твердотельного реле на 25 ампер.
Сторона нагрузки переменного тока этих твердотельных реле будет подключена к U.S. стандартные «вилки для настенной розетки» на задней панели шасси для монтажа в стойку, которые будут установлены на задней стороне стоек усилителей.
Я уже понимаю, что для схемы потребуется собственный источник питания постоянного тока, и я планирую разработать печатную плату для этой схемы и небольшой модуль питания переменного / постоянного тока. Если вы ответите мне напрямую по электронной почте, я смогу ответить вам фотографией, на которой показаны некоторые из этих аудиостойок.
Каждая стойка выдает 10 000 Вт звуковой мощности !!! Я использую Altium или CADENCE / OrCAD для своих схем и проектов печатных плат.Если вы не можете предоставить мне принципиальную схему, разработанную для выполнения требований, которые я подробно описал выше, то, возможно, вы можете сообщить мне имя того, кто может.
Однако, когда я читал вашу статью выше, вы, похоже, вполне способны разрабатывать схемы синхронизации. БЛАГОДАРНОСТЬ!!!
Один заключительный комментарий… .. эта схема — ДОЛЖНА — быть сверхнадежной и — НЕ — отказываться, поскольку любой тип отказа «ВЫКЛЮЧЕНО» может очень легко привести к завершению большого концерта всемирно известного исполнителя, группы и / или музыкант !!!

Конструкция

Запрошенная конструкция 10-ступенчатой последовательной схемы защелкивающегося переключателя с регулируемой задержкой представлена на приведенной ниже диаграмме, и ее можно понять с помощью следующего пояснения:

Схема, используемая здесь, в основном является стандартный чейзер на базе IC 4017 и IC 555, при этом IC 555 отправляет тактовые импульсы на вывод № 14 микросхемы IC 4017, позволяя своему выходу генерировать последовательный вывод чеканки через его вывод № 3 —
вывод № 11.

Однако, согласно внутренней спецификации IC 4017, которая представляет собой 10-ступенчатый декадный счетчик Джонсона, регистр IC, высокие логические уровни последовательности на его выходных выводах отключаются последовательно, когда логика переходит от одной распиновки к другой.

Чтобы гарантировать фиксацию логики последовательности выводов, мы вводим тиристоры для запуска внешней нагрузки. SCR, как мы знаем, имеют свойство защелкиваться на переключение постоянного тока в ответ на одиночный триггер для их ворот, и мы пользуемся преимуществом этой характеристики этого устройства для получения фиксированных выходов последовательности из выводов 4017.

Принципиальная схема

В соответствии с запросом, последовательность должна зависнуть, когда все 10 выходов включены, мы достигаем этого, соединяя контакт № 11 IC с контактом № 13, что гарантирует, что IC просто заблокируется выключается, как только логика достигает последней распиновки в порядке: контакт №11.

Время задержки для последовательного сдвига может быть установлено путем настройки потенциометра 100k, связанного с IC 555.

Эта схема выполняет предполагаемую 10-ступенчатую схему последовательного переключения с защелкой, которая применяется для усилителей, тем не менее, слишком гибкая конструкция может быть адаптированы для любых других аналогичных приложений.

Список деталей

Все резисторы затвора SCR: 1 кОм, 1/4 Вт
Все остальные резисторы также могут иметь номинал 1/4 Вт
Все SCR могут быть BT169, упомянутый C106 не подходит и его следует игнорировать.
Модули SSR могут быть в соответствии с предпочтениями пользователя.

Вероятностные коммутационные схемы в ДНК

Значение

Биологические организмы демонстрируют сложный контроль над стохастическими состояниями отдельных клеток, но понимание основных молекулярных механизмов остается неполным.Утверждалось, что беспристрастного выбора легко добиться, но выбор, основанный на определенных вероятностях, намного сложнее. Эти природные явления создают инженерный вызов: существует ли простой метод программирования молекулярных систем, которые управляют произвольными вероятностями отдельных молекулярных событий? Здесь мы показываем архитектуру молекулярной схемы, используя простой строительный блок смещения нити ДНК, который функционирует как несмещенный переключатель для создания выходного сигнала схемы с любой желаемой вероятностью.Мы построили несколько цепей ДНК с несколькими слоями и обратной связью, демонстрируя сложную обработку молекулярной информации, которая использует присущую молекулярным взаимодействиям стохастичность.

Abstract

Естественной особенностью молекулярных систем является присущее им стохастическое поведение. Фундаментальная проблема, связанная с программированием систем обработки молекулярной информации, заключается в разработке архитектуры схемы, которая контролирует стохастические состояния отдельных молекулярных событий.Здесь мы представляем систематическую реализацию вероятностных схем переключения, используя реакции смещения цепи ДНК. Используя внутреннюю стохастичность молекулярных взаимодействий, мы разработали простой, непредвзятый переключатель ДНК: цепь входного сигнала связывается с переключателем и высвобождает цепь выходного сигнала с вероятностью половинной. Используя этот беспристрастный переключатель в качестве молекулярного строительного блока, мы разработали схемы ДНК, которые преобразуют входной сигнал в выходной сигнал с любой желаемой вероятностью.Кроме того, эту вероятность можно переключать между 2 ⁿ различными значениями, просто варьируя наличие или отсутствие n различных молекул ДНК. Мы продемонстрировали несколько цепей ДНК, которые имеют несколько слоев и обратную связь, в том числе схему, которая преобразует входную цепь в выходную цепь с восемью различными вероятностями, управляемыми комбинацией трех молекул ДНК. Эти схемы сочетают в себе преимущества цифровых и аналоговых вычислений: они позволяют небольшому количеству отдельных входных молекул управлять разнообразным диапазоном сигналов выходных молекул, сохраняя при этом устойчивость входов к шуму и выходов на точных значениях.Более того, сколь угодно сложные схемы можно реализовать с помощью всего лишь одного типа молекулярных строительных блоков.

Простой, но фундаментальный принцип, лежащий в основе изощренности жизни, заключается в том, что отдельные клетки с одним и тем же геномом могут проявлять различные типы поведения в ответ на стохастические молекулярные события, а доля клеток в данном состоянии может точно регулироваться, что приводит к сложное поведение системы для набора ячеек (1, 2). Во многих случаях случайные события не являются непредвзятым выбором с равными вероятностями.Вместо этого определенные доли клеточных состояний поддерживаются при различных обстоятельствах (3). Подобно биологическим системам, стохастическая обработка информации может также вызвать сложное поведение в сконструированных молекулярных системах. Здесь мы стремимся понять инженерные принципы управления выходом молекулярных цепей с произвольными вероятностями. Поскольку сгенерировать равную вероятность между двумя вариантами, например подбросить монету, просто, мы задаем следующий вопрос: существует ли архитектура молекулярной схемы, которая генерирует выходные данные с любой желаемой вероятностью и, следовательно, с любой желаемой долей молекулярного вида? от непредвзятых молекулярных событий, контролируемых простыми кирпичиками?

Цепи, способные обрабатывать молекулярную информацию, были разработаны для управления сложным поведением в биологических (4⇓ – 6) и биохимических (7⇓ – 9) системах.В частности, сети химических реакций, реализованные с использованием реакций смещения цепи ДНК (10), были предложены в качестве основы для создания произвольной химической кинетики и универсальных вычислений (11). Однако экспериментальные демонстрации теоретического предложения до сих пор ограничивались простыми системами со специфическими функциями, включающими не более трех формальных реакций (12, 13). Более того, во многих случаях мощные архитектуры схем не обязательно требуют полной выразительности сетей химических реакций.Таким образом, исследования по использованию более простых и понятных реализаций смещения цепи ДНК для определенных типов обработки информации, включая как цифровые (9, 14), так и аналоговые (15, 16) вычисления, продолжают играть важную роль в развитии биохимических схем. .

Цифровые сигналы представляют собой дискретные высокие или низкие концентрации молекулярных частиц, которые соответствуют двоичным входам и выходам, которые включены или выключены, соответственно. Аналоговые сигналы представляют собой непрерывные концентрации молекулярных частиц, которые соответствуют реальным входным и выходным сигналам.Здесь вместо идеализированных аналоговых сигналов с бесконечной точностью, которые можно использовать для вычислений за пределом Тьюринга (17), нас интересуют реальные аналоговые сигналы с конечной точностью. Было заявлено, что цифровые и аналоговые вычисления имеют определенные преимущества и поэтому должны сочетаться в биологических и биохимических схемах (18, 19). Например, цифровые вычисления более устойчивы к шуму, а аналоговые вычисления более эффективны при определенных обстоятельствах.Однако нерешенной проблемой является разработка архитектуры схемы ДНК для генерации произвольных аналоговых выходов, управляемых цифровыми входами. Это позволило бы небольшому количеству отдельных входных молекул управлять разнообразным диапазоном сигналов выходных молекул, сохраняя при этом устойчивость входных сигналов к шуму и выходов на точных значениях. Что еще более важно, систематические конструкции схем замещения цепей ДНК до сих пор были сосредоточены только на детерминированных вычислениях. Например, в логических схемах на основе ДНК (7, 9) одни и те же входные сигналы будут давать одни и те же выходные сигналы, будь то в режиме малого числа копий или в большом количестве.

Здесь мы показываем архитектуру молекулярной схемы, которая управляет стохастическими состояниями отдельных молекулярных событий с любой желаемой вероятностью: с теми же входными сигналами и на уровне одной молекулы схема не даст выходного сигнала или будет иметь желаемый результат. В качестве альтернативы схема будет давать один конкретный выход из нескольких возможных выходов. На уровне объема (т.е. для набора молекул) архитектура схемы контролирует произвольную долю входных молекул, чтобы обеспечить желаемый результат.Функционально эти схемы обеспечивают выходные сигналы с аналоговой концентрацией I × p, генерируемые с одного входа с аналоговой концентрацией I, для произвольной двоичной и рациональной дроби p, которыми можно управлять с помощью набора цифровых сигналов, которые либо присутствуют, либо отсутствуют.

Наш подход — это систематическая реализация вероятностных схем переключения с использованием реакций смещения цепи ДНК. В отличие от теории исходных схем переключения, предложенной Шенноном (20), в которой сигналы, поступающие на входную клемму детерминированного переключателя, всегда достигают выходной клеммы, если переключатель включен, и всегда прекращают прохождение, если переключатель находится в положении ВЫКЛ. коммутационные схемы позволяют сигналам проходить через коммутатор с заданной вероятностью (21, 22).Используя внутреннюю стохастичность молекулярных взаимодействий, в нашей реализации каждый входной сигнал ДНК предназначен для связывания с переключателем ДНК и высвобождения выходного сигнала с половинной вероятностью. Комбинируя эти переключатели вместе, можно реализовать произвольные вероятности того, что любой входной сигнал приведет к выходу схемы, с помощью всего лишь одного типа строительного блока ДНК.

Результаты

Схемотехника.

В вероятностной схеме переключения любые компоненты схемы могут быть объединены последовательно или параллельно (рис.1 А ). Каждый вероятностный переключатель или pswitch связан с переменной Бернулли, определяющей вероятность того, что переключатель замкнут. Когда он закрыт, входные и выходные клеммы соединены, и сигнал может распространяться; в противном случае он открыт и сигнал не может пройти. Когда два ps-переключателя с вероятностями p и q объединяются последовательно, сигнал может проходить только в том случае, если оба ps-переключателя замкнуты, и, таким образом, вероятность равна pq. Когда они объединяются параллельно, сигнал может проходить, если какой-либо pswitch замкнут, и, таким образом, вероятность равна 1− (1 − p) (1 − q) = p + q − pq.Расширением pswitch является вероятностный разделитель, в котором входной терминал подключен к одному из двух выходных терминалов с вероятностями p и 1-p. Эквивалентно, разветвленные провода в параллельной конструкции могут быть заменены разветвителем, а PS-переключатель — проводом, что обеспечивает простую молекулярную реализацию для разделения потока сигнала на стыке.

Рис. 1.
ДНК реализация схем вероятностной коммутации. ( A ) Последовательные и параллельные схемы.Справа от каждой цепи указана вероятность подключения ее клемм с учетом вероятности для каждого переключателя и разветвителя. ( B ) Пример замыкания цепи с вероятностью 11/16. Здесь p = 1/2 для всех ps-переключателей и разветвителей. ( C ) Универсальный генератор вероятностей. Двоичные дроби от 0 / 2i до (2i − 1) / 2i реализуются с Si ⋯ S1 = от 0 ⋯ 0 до 1 ⋯ 1. ( D ) Реализация ДНК для каждого компонента схемы. Волнистые линии указывают на короткие домены зацепа, а прямые линии указывают на длинные домены миграции ветвей в цепях ДНК, а наконечники стрелок отмечают их 3´ концы.Звездочки указывают на комплементарность домена. F указывает на флуорофор, а Q указывает на тушитель. Термин 1 × означает стандартную концентрацию, например, 50 нМ. Вероятность по умолчанию p = 1/2, что реализуется с помощью c1 = c2. ( E ) Механизм реакции для сигнального вида, взаимодействующего с воротным компонентом.
Теоретически было показано, что с помощью пс-переключателей с вероятностью 1/2 можно реализовать произвольные n-битные двоичные дроби с помощью n пс-переключателей (21). Конструкция довольно проста: считайте от младшего к старшему значащему биту, добавьте переключатель 1/2 ps параллельно, если бит равен 1, и добавьте его последовательно, если бит равен 0 (рис.1 В ). Допуская обратную связь в схемах, произвольная рациональная дробь a / b с a≤b≤2n может быть реализована с помощью n разветвителей (22).
Используя 2n переключателей, включая детерминированные переключатели, переключатели 1/2 ps и делители, можно систематически построить схему, которая отображает n цифровых входов на все 2n n-битные двоичные дроби (21). Схема называется универсальным генератором вероятностей (UPG). Однобитовый UPG состоит из детерминированного переключателя, управляемого сигналом S1, и переключателя 1/2 ps (рис.1 С ). Когда S1 выключен, цепь разомкнута и выход равен 0. Когда S1 включен, цепь замыкается с вероятностью 1/2. I-битный UPG рекурсивно создается путем добавления разделителя 1/2 и детерминированного переключателя к (i-1) -битному UPG. UPG функционально эквивалентен цифро-аналоговому преобразователю, за исключением того, что выходное значение I × (Si ⋯ S1) / 2i управляется не только набором цифровых сигналов S1 – Si, но также входом I аналоговой схемы.
Три типа переключателей могут быть реализованы с помощью одного типа молекулы ДНК (рис.1 D ). Чтобы проверить работу схемы, аналоговый сигнал и репортер будут помещены на входной и выходной клеммы соответственно. Произвольный сигнал Ix реализуется с помощью вида одноцепочечной ДНК, который имеет 15-нуклеотидный исторический домен (Sh) и два 6-нуклеотидных домена фиксации (T), фланкирующих 15-нуклеотидный домен миграции ветвей (Sx). Концентрация Ix соответствует его аналоговому значению.
Детерминированный переключатель реализован с частично двухцепочечным типом затвора Gate (Ix → Iy), который имеет сигнальную цепь Iy с его 5′-концом, наполовину связанным с комплементарной цепью, которую мы называем нижней цепью затвора.У него есть открытая область опоры на 3 ‘конце. Тип затвора будет присутствовать или отсутствовать, в зависимости от того, включен или выключен сигнал переключения Si. Если переключатель включен, входной сигнал Ix будет преобразован в выходной сигнал Iy посредством реакции необратимого смещения цепи (23) (рис. 1 E ): входная цепь сначала связывается с затвором через непокрытую область опоры. Миграция ветвей происходит, когда два домена Sx во входной и выходной цепях конкурируют за связывание с комплементарным доменом на нижней цепи ворот.Когда миграция ответвления продолжается до 3 ‘конца входа, выходная цепь будет освобождена от затвора и станет активным сигналом.
Вероятностный переключатель реализован с двумя видами вентилей: один такой же, как детерминированный переключатель, а другой — вентиль (Ix → ∅), который потребляет входной сигнал без генерации каких-либо активных выходных сигналов (рис. 1 D ). Два вида ворот будут конкурировать друг с другом за взаимодействие с входной цепью, и результат конкуренции зависит от скоростей двух реакций, которые, в свою очередь, зависят от концентраций видов ворот и констант скорости.Константа скорости реакции смещения нити в первую очередь определяется стандартной свободной энергией опоры (24), и, таким образом, использование одной и той же опоры для обеих реакций приведет к примерно одинаковой константе скорости, позволяя просто контролировать конкуренцию с помощью концентрации ворот. Точно так же вероятностный разделитель также реализован с двумя типами затворов с одинаковой концентрацией, каждый из которых генерирует отдельный выходной сигнал с вероятностью 1/2 (рис. 1 D ).
Репортер преобразует выходную цепь в флуоресцентный сигнал, который затем может быть измерен с помощью спектрофлуориметра.Молекула-репортер имеет две цепи ДНК, одна из которых модифицирована флуорофором, а другая — гасителем (рис. 1 D ). Он взаимодействует с сигнальной цепью точно так же, как и гейт, но по завершении реакции необратимого смещения цепи флуорофор отделяется от гасителя, что приводит к усилению флуоресценции.
Простые схемы.
Мы начинаем экспериментальную демонстрацию с одного переключателя на 1/2 пс и разветвителя ( SI Приложение , рис.S1 A и B ). Сначала мы разработали второй вид ворот Gate (Ix → ∅) в pswitch так, чтобы он не имел хвоста. Хвост у других видов ворот содержит домен миграции ответвлений и домен опоры — как только сигнал высвобождается из ворот, эти домены могут затем участвовать в реакциях с воротами ниже по потоку. Поскольку второй тип затвора в PS-коммутаторе не должен генерировать активный сигнал, отсутствие хвоста — самый простой способ удовлетворить это. В отличие от pswitch, второй тип затвора в разветвителе должен иметь хвост, чтобы генерировать другой активный сигнал, что было единственной разницей между двумя схемами, которые мы тестировали.Для простоты мы оставили второй выход разветвителя неподключенным к какому-либо выходному вентилю или репортеру. При такой настройке мы ожидали, что две схемы будут производить одинаковый выходной сигнал при одинаковом входном сигнале. Однако экспериментальные данные показали, что выходной сигнал пс-переключателя был заметно меньше, чем у разветвителя ( SI Приложение , рис. S1 C ). Мы предположили, что непокрытый зацеп в хвосте воротникового типа мог обратимо связываться с дополнительным зацепом в нижней нити ворот, образуя петлевую структуру ( SI Приложение , рис.S1 D ). В этом случае в любой момент времени только часть типа затвора сможет взаимодействовать с входным сигналом в соответствии с планом, что приведет к более медленной скорости реакции по сравнению с таковой у видов затвора без хвоста. Таким образом, реальная вероятность срабатывания pswitch была меньше, чем предполагалось.
Чтобы решить эту проблему опоры, мы внесли два изменения в конструкцию: во-первых, хвост добавлен ко второму типу ворот во всех pswitches, но с доменом поли-A (S0) вместо домена миграции активной ветви.Таким образом, два конкурирующих вида ворот теперь структурно одинаковы. Во-вторых, используются три различных опоры вместо одной универсальной опоры ( SI Приложение , рис. S1 E ). При простом правиле назначения опорных точек опора в хвосте любого вида ворот будет отличаться от таковой в нижней нити: выберите самый длинный путь от входа схемы к выходу и назначьте по две опоры для каждого вида сигналов вдоль пути, в порядке, указанном в приложении SI , рис.S1 E . Проследите все остальные пути от выхода схемы до входа и назначьте оставшиеся точки опоры на основе существующих.
С этими изменениями мы построили однобитовый UPG (рис. 2 A и B ). Чтобы преобразовать необработанный сигнал флуоресценции в концентрацию выходного сигнала, мы ввели этап запуска после эксперимента, который непосредственно генерирует изменение опорного выходного сигнала, которое затем использовалось для нормализации данных ( SI Приложение , рис.S2). Чтобы сравнить данные с ожидаемым поведением схемы, мы смоделировали набор реакций смещения цепей, используя кинетику массового действия. Поскольку мы спроектировали три опоры с одинаковой энергией связи, для упрощения модели мы использовали единую константу скорости для всех реакций. В соответствии с моделированием, схема не вырабатывала приблизительно никакого выхода и 1/2 выхода, когда детерминированный переключатель был выключен и включен, соответственно (рис. 2 C ).
Рис. 2.
Простые схемы. ( A – C ) Принципиальная схема ( A ), виды ДНК ( B ), а также эксперименты по моделированию и кинетике флуоресценции ( C ) однобитового универсального генератора вероятностей.Ошибка схемы ДНК составляет 0,031 ± 0,024 при сравнении последней точки данных с ожидаемым выходным сигналом схемы. ROX — это название флуорофора, а RQ — название гасителя, используемого в Rep6. ( D – F ) Принципиальная схема ( D ), дополнительные виды ДНК ( E ), а также эксперименты по моделированию и кинетике флуоресценции ( F ) двухбитового универсального генератора вероятностей. Ошибка схемы ДНК составляет 0,027 ± 0,010 при сравнении последней точки данных с ожидаемым выходным сигналом схемы.Пунктирные линии — экспериментальные данные, а сплошные линии — моделирование. Таблицы истинности показывают ожидаемые значения аналогового выхода на основе сигналов цифрового переключения, и значения такие же, как уровни завершения реакции, показанные при моделировании примерно через 25 минут. Моделирование проводилось путем решения набора обыкновенных дифференциальных уравнений, полученных из перечисленных реакций, с использованием кинетики массового действия. k = 6.5 × 105⋅M⋅s − 1 использовалось во всех расчетах.
Добавив разветвитель и второй детерминированный переключатель, мы построили двухразрядный UPG (рис.2 D и E ). Схема правильно произвела ожидаемый выходной сигнал для всех четырех комбинаций двух цифровых коммутационных сигналов (рис. 2 F ), предполагая, что три типа переключателей хорошо составляют многослойную схему с ответвлениями.
Чтобы оценить предсказательную силу простой модели, мы использовали ту же константу скорости, оцененную из однобитового эксперимента UPG, для моделирования двухбитового UPG: данные и моделирование полуколичественно согласовались друг с другом (рис.2 F ). Регулировка константы скорости в моделировании привела к лучшему соответствию данным ( SI Приложение , рис. S3 B ), что неудивительно, учитывая, что в двухбитовом UPG использовалась дополнительная последовательность опорных точек (T1). Реакции утечки между входящими и выходящими видами ворот (или между входными воротами и нижестоящими репортерами) могут быть включены в моделирование, чтобы лучше объяснить постепенное увеличение сигнала на выходных траекториях ( SI Приложение , рис.S3 C ). Также разумно предположить, что в экспериментах может иметь место погрешность до 10% входной концентрации из-за ошибок пипетирования, а также потери сигнала из-за ошибок синтеза в цепях ДНК. С этими двумя модификациями модели, моделирование количественно соответствовало данным ( SI Приложение , рис. S3 C ).
Более сложные схемы.
Затем мы хотели понять, достаточно ли надежна архитектура схемы для увеличения размера схемы.Чтобы исследовать это, мы построили трехразрядный UPG (рис. 3 A ). Это произошло, когда мы столкнулись с проблемой с одним из разделителей: он давал примерно 0,4 вместо желаемых 0,5 ( SI Приложение , рис. S4). Мы предположили, что либо эффективная концентрация одного вида ворот в этом разветвителе была на 50% выше, чем у другого, либо константа скорости для входного сигнала, взаимодействующего с одним затвором, была больше, чем с другим, что в обоих случаях приводило к тому, что один путь реакции был Быстрее.В любом случае желаемое поведение схемы должно быть восстановлено за счет уменьшения концентрации ворот, участвующих в более быстром пути. Действительно, с 2/3-кратной концентрацией логического элемента в более быстром пути, схема выдавала желаемый выходной сигнал для всех возможных трехбитовых сигналов переключения (рис. 3 B ). Поскольку ошибки синтеза, концентрации и дозирования могут повлиять на желаемое молекулярное поведение (14), важно, чтобы архитектура схемы позволяла простой метод настройки отдельных компонентов и восстановления общей функции схемы.
Рис. 3.
Более сложные схемы. ( A и B ) Принципиальная схема ( A ) и эксперименты по моделированию и кинетике флуоресценции ( B ) трехразрядного универсального генератора вероятностей. Ошибка схемы ДНК составляет 0,017 ± 0,004 при сравнении последней точки данных с ожидаемым выходным сигналом схемы. ( C – E ) Принципиальная схема ( C ) и эксперименты по моделированию и кинетике флуоресценции цепи без обратной связи ( D ) и с обратной связью ( E ) для генерации рациональных дробей.Ошибка схемы ДНК без и с обратной связью составляет 0,027 ± 0,007 и 0,020 ± 0,007, соответственно, при сравнении последней точки данных с ожидаемым выходом схемы. Пунктирные линии — экспериментальные данные, а сплошные линии — моделирование. Чтобы компенсировать наблюдаемую разницу между двумя реакционными путями в сплиттере ( SI Приложение , рис. S4), Gate (I1 → I2) = 2/3 × вместо 1 × использовался в экспериментах, показанных в B . Аналогично, Gate (I3 → I7) = 2/3 × использовался в экспериментах, показанных в D и E .
Подобно двухразрядному UPG, моделирование с использованием более простой модели полуколичественно согласовывалось с экспериментальными данными (рис. 3 B ), а моделирование с использованием более сложной модели, включая реакции на утечку, привело к лучшему согласованию ( SI Приложение ). , Рис. S5). Допущение различных констант скорости для реакций, включающих разные опорные точки и домены миграции ветвей, обеспечило еще более идеальное соответствие данным ( SI Приложение , рис. S6).
Наконец, мы продемонстрируем всю мощь вероятностных схем переключения, построив цепь обратной связи, которая реализует две рациональные доли: 1/3 и 2/3 (рис.3 C и SI Приложение , Рис. S7 A ). Схема состоит из двух сплиттеров в каскаде, при этом один выход расположенного ниже по потоку разветвителя соединен с входом вышестоящего разветвителя. Без обратной связи вероятность того, что входящая молекула достигнет каждого из двух выходных терминалов, равна 1/2 и 1/4 соответственно. С обратной связью входная молекула всегда имеет 1/4 вероятности следовать по петле, и, таким образом, общая вероятность достижения ею одного из двух выходных терминалов складывается просто путем сложения вероятностей вместе: ∑n = 1∞1 / 2 × (1 / 4) n − 1 = 2/3 и ∑n = 1∞1 / 4 × (1/4) n − 1 = 1/3 соответственно.Как и в случае с трехбитным UPG, нам пришлось снизить концентрацию одного вида ворот. Но после этой простой настройки схема выдавала ожидаемый выходной сигнал как без обратной связи, так и с ней. Опять же, моделирование с использованием простой модели (рис. 3 D и E ) и сложной модели ( SI Приложение , рис. S7 B ) полуколичественно и количественно воспроизводило экспериментальные данные, соответственно.
Теоретически многие классы схем вероятностного переключения, включая все UPG и некоторые схемы обратной связи, на удивление устойчивы с несовершенными строительными блоками: если ошибка каждого pswitch ограничена, общая ошибка схемы ограничена константой кратно ϵ, независимо от размера схемы (25).В наших экспериментах погрешность наименьшей схемы составляла 3,1%, а наибольшая — 1,7%, а ошибки всех остальных схем находились между этими двумя значениями (условные обозначения на рис. 2 и 3).
Обсуждение
Мы использовали ровно один тип ворот, чтобы сконструировать все три типа переключателей, необходимых для произвольных вероятностных схем переключения. Структура ворот аналогична структуре качающихся ворот (9, 26), за исключением того, что в сигналы включается дополнительная опора, чтобы сделать реакции необратимыми.В отличие от архитектуры схемы качелей, в которой пороговое значение требовалось для общей функции схемы и было реализовано путем конкуренции между быстрым и более медленным путем, все реакции в схемах pswitch требуют только одной скорости, которая может быть близкой к максимальной скорости смещения цепи ДНК. реакции. В результате все схемы ДНК, которые мы продемонстрировали, давали желаемые выходные сигналы всего за несколько минут, которые были на один-два порядка быстрее, чем схемы качелей.
Беспристрастный переключатель ДНК, который мы разработали, просто использует присущую молекулярным взаимодействиям стохастичность: если одна молекула может реагировать с двумя разными молекулами, она будет реагировать с той, с которой она сталкивается первой, посредством случайной диффузии.Кто-то может спросить, поскольку равная вероятность может быть реализована путем равной концентрации двух реактивных молекул, почему бы не использовать разные концентрации разных реактивных молекул для создания смещенной вероятности? Да, это возможно, но это было бы ненадежно — если бы какие-либо изменения окружающей среды привели к колебаниям концентраций, функция цепи вышла бы из строя. Однако, если речь идет только о непредвзятом выборе, точные концентрации реактивных молекул могут варьироваться, пока их концентрации остаются равными друг другу.Например, должно быть возможно сделать переключатель 1/2 пс или разделитель в форме димера: два типа ворот могут быть связаны вместе несколькими способами ( SI Приложение , рис. S8), и комплексы, включающие оба элемента затем может быть очищен в геле. Таким образом, концентрация ворот должна быть одинаковой. Тот факт, что произвольные двоичные и рациональные дроби могут быть реализованы с использованием только переключателя 1/2 ps и разделителя, имеет решающее значение для возможности совершенствования строительного блока и обеспечения еще более надежного построения все более сложных схем.Однако, чтобы по-настоящему продемонстрировать совершенно беспристрастный переключатель, потребуются дальнейшие исследования для изучения различных конструкций и понимания их компромиссов.
Есть как минимум два других аспекта схем вероятностного переключения на основе ДНК, которые заслуживают дальнейшего изучения: во-первых, мы использовали эксперименты по кинетике объемной флуоресценции для наблюдения за поведением схемы, но в принципе можно было наблюдать стохастические состояния отдельных молекулярных событий. в каплях (27, 28), на поверхности микрочастиц (29) или на поверхности ДНК-оригами (30, 31).Во-вторых, мы использовали простую конструкцию зажима для уменьшения нежелательных реакций утечки между компонентами контура ( Материалы и методы, ), что было не очень эффективно. Увеличение сложности этих схем потребует более совершенной конструкции для устранения нежелательных реакций, например, за счет использования механизмов без утечек (32).
Вероятностные коммутационные схемы на основе ДНК могут быть непосредственно скомпонованы вместе с ранее разработанными аналоговыми схемами на основе ДНК (11, 13). С переработанной конструкцией детерминированных переключателей ( SI Приложение , рис.S9), схемы также могут быть составлены вместе с ранее разработанными логическими схемами на основе ДНК (9) и нейронными сетями (26). Интеграция нескольких схемных архитектур позволит более мощно обрабатывать молекулярную информацию в сложных биохимических средах, в то время как каждая часть схемы может быть оптимизирована для конкретной задачи, сочетая надежность и эффективность. Более того, то, что мы здесь показали, может иметь значение для естественных молекулярных систем в биологии и химии, а также для инженерных молекулярных систем в материаловедении и медицине: любая желаемая вероятность отдельного молекулярного события, ведущего к любой желаемой доле молекулярных видов на конкретное состояние может быть сгенерировано только из одного типа молекулярного строительного блока, который генерирует равную вероятность между двумя вариантами, так же просто, как подбросить монету.Наконец, теперь возможно создание инженерных молекулярных систем с программируемым стохастическим поведением в простых и разделенных на части средах, и обмен данными между этими простыми системами может привести к сложному глобальному поведению.
Материалы и методы
Все последовательности ДНК перечислены в приложении SI , таблицы S1 и S2. Зажим размером 1 нт был использован во всех нижних цепях затвора для уменьшения нежелательных взаимодействий затвор-затвор. Олигонуклеотиды ДНК были приобретены у Integrated DNA Technologies.Все виды ворот и репортеров были отожжены при 20 мкМ в буфере 1 × TE с 12,5 мМ Mg ²⁺. После отжига вентили очищали с помощью 15% PAGE. Эксперименты по кинетике флуоресценции проводили при 25 ° C.
Благодарности
Мы благодарим D. Y. Zhang и E. Winfree за обсуждения. D.W., J.B. и L.Q. были поддержаны грантом NSF Expedition in Computing (0832824). L.Q. была также поддержана наградой за карьеру в научном интерфейсе от фонда Burroughs Wellcome Fund (1010684) и премией факультета раннего развития карьеры от NSF (1351081).
Сноски
Вклад авторов: J.B. and L.Q. спланированное исследование; Д.В. и L.Q. проведенное исследование; Д.В. и L.Q. проанализированные данные; и D.W., J.B. и L.Q. написал газету.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Эта статья представляет собой прямое представление PNAS.
Эта статья содержит вспомогательную информацию на сайте www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.1715926115/-/DCSupplemental.
Copyright © 2018 Автор (ы). Опубликовано PNAS.
Цепь тумблера с использованием реле и микросхемы CD4017
Этот проект представляет собой базовую схему тумблера , в которой используется микросхема CD4017 IC . С этой схемой любое электронное устройство переменного или постоянного тока может работать с кнопкой. Схема также может использоваться во многих электронных проектах для приведения в действие или деактивации релейного переключателя при однократном импульсе.
В тумблере у вас есть рычаг, с помощью которого вы перемещаетесь в одну сторону или в другую, чтобы заставить ток течь в одну или в другую сторону, или чтобы не перетекать каким-либо образом.Есть несколько видов тумблеров. Они описываются шестом и броском. Полюс представляет для контакта.
Используемая в этой схеме микросхема представляет собой чрезвычайно известный декадный КМОП-счетчик с множеством замечательных особенностей, таких как напряжение питания от 3 до 15 В постоянного тока, низкое потребление тока, полностью статическая работа и так далее. ИС можно использовать в широком спектре приложений, от образовательных и домашних до промышленных.
Необходимое оборудование Компоненты [inaritcle_1]
CD4017 Распиновка
2N4401 Распиновка
Принципиальная схема
Схема Работа
Входной контакт 14 тактового сигнала управляет всеми 10 выходами ИС и инициирует каждый выход одиночным положительным импульсом.Во многих схемах эта работа завершается схемой с несколькими вибраторами. Но прямо сейчас в этом проекте в качестве основного переключателя используется микросхема CD4017. Таким образом, контакт 13 связан с землей для безоговорочного запуска ИС, а контакт 15 связан со вторым выходом ИС, то есть контактом 4 для тумблера. На выходном контакте 0 или 3 мы связываем светодиод с токоограничивающим резистором, когда этот светодиод активируется, это показывает, что выход на контакте 3 высокий или выход контакта 2 низкий, и реле не срабатывает / ВКЛ.
No related posts.

Проходной переключатель: типы, схемы подключения

Пере- или выключатель?

Типы проходных переключателей

Проходной переключатель. Схемы подключения

Подключение двух проходных переключателей

Подключение нескольких параллельных потребителей\

Промежуточная точка управления

Особенности подключения переключателей с подсветкой

Рис.1 Коммутационная схема переключателя

Рис.2 Схема подключения переключателя к электрической цепи

Рис.3 Схема включения «с индикацией состояния контактов»

СХЕМА подключения переключателя конфорок ПМ7

ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИ, ТУМБЛЕРЫ, КНОПКИ

Что такое переключатель

Метод переключения

Стабильная и нестабильная кнопка

Полюса и позиции переключателей

Переключатели SPST

Переключатели SPDT

Переключатели DPDT

Многополюсные переключатели

Монтаж и механические параметры

Устойчивость к условиям окружающей среды

Электрические параметры переключателей

Клавиатуры

Выключатели безопасности

Переключатели цепей — Производство радиоаппаратуры

Реклама:

Читать далее:

Статьи по теме:

характеристики, разновидности и схема устройства

Как работает одноклавишный переключатель?

Как подключить простейший проходной выключатель?

Перекрестный переключатель

Какую модель выбрать?

Монтаж системы переключения из трех точек

Подключение проходных двухклавишных переключателей

Монтаж двухклавишных переключателей для управления с двух мест

Управление двумя системами освещения с трех мест

Заключение

Когда использовать цепи из ПЭТ и FPC

Варианты гибких схем

Слой 1

Слой 2

Уровни 3 и 4

Слой 5

Слой 6

Сравнение ПЭТ и КПК

Влияние на стоимость цепей ПЭТ и FPC

Преимущества ширины следа

Электрические характеристики

Производственные процессы

ПЭТ и ФПК

Сводка

Ищете решение для мембранного переключателя?

Принципы коммутации цепей

: схемы (Nintendo Switch) — четкая концепция, которая проваливается

Геймплей прост. У вас есть линия, идущая слева направо, от исходной точки до конечной точки, и по пути она разветвляется и касается узлов

Однако именно здесь Circuits разваливаются.

Рекомендации редакции:

Эффективный и компактный переключатель для квантовых схем

10-ступенчатая схема последовательного переключателя-защелки

для включения усилителей мощности последовательно

Конструкция

Принципиальная схема

Вероятностные коммутационные схемы в ДНК

Значение

Abstract

Результаты

Схемотехника.

Простые схемы.

Более сложные схемы.

Обсуждение

Материалы и методы

Благодарности

Сноски

Цепь тумблера с использованием реле и микросхемы CD4017

CD4017 Распиновка

2N4401 Распиновка

Добавить комментарий Отменить ответ