Nút Nhấn là gì? Tìm hiểu công dụng, phân loại và cấu tạo

Trong nhiều thiết bị điện và máy móc, chúng ta thường bắt gặp các loại nút nhấn (nút ấn). Vậy nút nhấn  đảm nhiệm chức năng gì và được phân loại như thế nào? Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu qua bài viết dưới đây.

Nút nhấn là gì?

Nút nhấn (hay nút ấn) là một thiết bị cơ học được sử dụng để điều khiển hoạt động của máy móc, thiết bị điện và một số quy trình trong hệ thống điều khiển, trong đó, người vận hành thao tác thủ công để kích hoạt cơ cấu chuyển mạch bên trong.

Đa số nút nhấn được làm từ nhựa hoặc kim loại, với thiết kế được tối ưu hóa để thuận tiện thao tác với ngón tay hoặc bàn tay. Đặc điểm chung của thiết bị này có thể kể đến:

• Cấu tạo tương đồng
• Kích thước nhỏ gọn, dễ sử dụng
• Nhiều màu sắc tượng trưng cho chức năng cụ thể
• Vị trí lắp đặt thường là trên bảng điều khiển, tủ điện, hộp nút nhấn
• Phần lớn sử dụng cho các hoạt động tạm thời, khi nhấn nút trạng thái của tiếp điểm sẽ thay đổi, khi nhả ra, tiếp điểm sẽ trở về trạng thái ban đầu. 

Nút ấn có ký hiệu trong bản vẽ kỹ thuật như sau:

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của nút nhấn

Cấu trúc cơ bản của một nút nhấn bao gồm 4 bộ phận chính là bộ phận thao tác, bộ phận lắp đặt, bộ tiếp điểm và vỏ bảo vệ.

Vỏ bảo vệ

Là bộ phận bao bọc bên ngoài của nút nhấn, có chức năng bảo vệ các cơ cấu chuyển mạch bên trong. Việc đấu dây thường được thực hiện bằng cách hàn vào các cực đấu nối nhô ra từ phía dưới của vỏ. Ở một số nút ấn, bộ tiếp điểm có thể tách rời khỏi vỏ để nâng cao hiệu quả trong quá trình đấu nối dây.

Bộ phận thao tác

Là bộ phận tiếp xúc với ngón tay hoặc bàn tay của người vận hành, có nhiệm vụ truyền lực từ bên ngoài đến bộ tiếp điểm. Đối với các loại nút ấn có đèn báo, bề mặt của bộ phận này được chiếu sáng từ nguồn sáng bên trong.

Lò xo

Hầu hết các nút nhấn đều có lò xo để đưa bộ phận thao tác và tiếp điểm động về vị trí ban đầu sau khi tác động. Lò xo thường được làm bằng thép để tăng tính đàn hồi.

Bộ tiếp điểm

Lực tác động mà bộ phận thao tác tiếp nhận sẽ được truyền từ lò xo đến các tiếp điểm bên trong, làm thay đổi trạng thái của máy móc hoặc hệ thống.

• Với nút nhấn nhả: Khi có lực tác động, tiếp điểm sẽ chuyển trạng thái. Khi không còn lực tác động, tiếp điểm trở lại trạng thái ban đầu.
• Với nút nhấn giữ: Các tiếp điểm cũng sẽ chuyển trạng thái khi có lực tác động. Nhưng khi không còn lực tác động, trạng thái tiếp điểm vẫn sẽ duy trì, khi có lực tác động vào nút nhấn lần nữa thì tiếp điểm mới trở lại trạng thái ban đầu.

Ngoài ra, nút ấn dạng tròn còn có thêm bộ phận cố định bằng đai ốc. Nút nhấn dạng chữ nhật có thể lắp lẫy vào bảng điều khiển bằng cách đơn giản là đẩy chúng vào lỗ lắp đặt thích hợp.

Nguyên lý hoạt động của nút nhấn dựa trên việc chuyển đổi một tác động cơ học thành sự thay đổi trạng thái của các tiếp điểm, từ đó đóng hoặc ngắt một mạch điện.

Ở trạng thái bình thường, tức là khi không có lực tác động, các tiếp điểm ở trạng thái mặc định:

• Đối với Thường mở (NO): Hai tiếp điểm tách rời nhau, mạch điện hở.
• Đối với Thường đóng (NC): Hai tiếp điểm tiếp xúc với nhau, mạch điện kín.

Khi người dùng nhấn vào nút sẽ làm thay đổi trạng thái của tiếp điểm.

• Nếu tiếp điểm động chạm vào tiếp điểm thường hở (NO), tiếp điểm sẽ chuyển sang trạng thái đóng.
• Nếu tiếp điểm động chạm vào tiếp điểm thường đóng (NC), tiếp điểm sẽ chuyển sang trạng thái hở.

Trạng thái của tiếp điểm sẽ duy trì cho đến khi người dùng bỏ tay ra khỏi nút ấn. Lò xo bên trong sẽ đẩy tiếp điểm động trở về trạng thái ban đầu. Sự khác biệt giữa các loại nút nhấn chủ yếu nằm ở cách duy trì hoặc trả về trạng thái tiếp điểm sau khi tác động.

Ưu, nhược điểm và ứng dụng của nút ấn

Nút nhấn cho phép đóng, ngắt thiết bị mà không cần hệ thống mạch tự giữ, từ đó tiết kiệm dây dẫn trong bảng mạch điều khiển và diện tích tủ điện. Dưới đây là ưu, nhược điểm của thiết bị cơ học này.

Ưu điểm

• Có khả năng chống thấm nước, chống dầu, chống ô nhiễm, chống tĩnh điện.
• Thiết kế nhỏ gọn, chắc chắn, thao tác đơn giản, giúp tiết kiệm không gian trong tủ bảng điều khiển.
• Có giá thành rẻ hơn các loại công tắc.
• Độ dẫn điện tuyệt vời, chịu được điện áp cao hoặc ngắn mạch mà không bị hỏng.
• Tuổi thọ cao, chịu được số lần tác động lớn, ít phải bảo trì, bảo dưỡng.
• Đa dạng sự lựa chọn cho các ứng dụng cụ thể.

Nhược điểm

• Độ đàn hồi có thể giảm dần trong quá trình sử dụng khiến cơ cấu đóng ngắt gặp trục trặc.
• Đa phần chỉ có chức năng bật/tắt nên không phù hợp với các ứng dụng yêu cầu điều khiển thay đổi hoặc tích hợp nhiều chức năng chỉ trong một nút nhấn.

Với những đặc điểm trên, nút ấn được ứng dụng cụ thể trong:

• Dây chuyền sản xuất: Được lắp trên bảng điều khiển để đóng/ngắt hoạt động của hệ thống dây chuyền, máy móc hoặc cho phép tùy chọn các chế độ vận hành.

• Hệ thống an ninh: Dùng để nhập mật khẩu mở cửa hoặc kích hoạt yêu cầu cửa tự động mở.
• Thiết bị gia dụng: Nút nhấn xuất hiện trong một loạt thiết bị gia đình như nút chuyển kênh tivi, tăng giảm âm lượng loa, chọn chương trình cho máy giặt, lò vi sóng, khởi động máy xay, máy ép…
• Hệ thống chiếu sáng, điều hòa không khí: Dùng để bật/tắt đèn, lựa chọn chế độ làm mát,…

• Hệ thống máy tính: Thường là nút ấn xúc giác, bao gồm 1 tập hợp các nút nhấn nhỏ, có chức năng như thiết bị đầu vào để tương tác với phần mềm hoặc kích hoạt các chức năng cụ thể.
• Thiết bị viễn thông: Điều khiển các bộ thu phát, bộ định tuyến, bộ khuếch đại công suất,…
• Phương tiện giao thông: Xuất hiện trong bảng điều khiển các chức năng hoặc để điều chỉnh đèn giao thông…

Ngoài ra, nút ấn còn xuất hiện trong hệ thống thang máy, các loại điện thoại bàn, điện thoại bàn phím hay các thiết bị giải trí…

Cách phân loại nút nhấn

Nút ấn được chia thành nhiều loại, theo nhiều tiêu chí khác nhau. 

Theo cơ chế tác động

• Nút nhấn nhả: Đây là loại tự nhả, chỉ duy trì trạng thái Bật khi đang được nhấn giữ, thường được sử dụng trong tủ điện điều khiển, các thiết bị điều khiển từ xa, máy móc công nghiệp.

• Nút nhấn giữ: Đây là loại tự giữ, sẽ chuyển sang trạng thái Bật khi được nhấn và thả ra, chỉ chuyển sang trạng thái Tắt khi được nhấn lại một lần nữa.

• Nút cảm ứng: Chứa một ma trận các điểm cảm ứng, giúp điều khiển nhanh hơn, không cần dùng lực khi thao tác, thuận tiện cho việc tích hợp với màn hình LCD. Loại này được dùng phổ biến trong điện thoại thông minh, hệ thống màn hình điều khiển tự động (HMI), máy bán hàng tự động…

• Nút dừng khẩn cấp: Nút ấn chuyên dụng cho các trường hợp đặc biệt như có sự cố về điện hoặc thiết bị đột nhiên gặp trục trặc gây nguy hiểm cho người sử dụng. 

Tham khảo thêm: Nút dừng khẩn cấp là gì? Đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Theo trạng thái hoạt động

• Thường mở (Normally Open – NO): Khi được nhấn sẽ đóng mạch.
• Thường đóng (Normally Closed – NC): Khi được nhấn sẽ hở mạch.

Theo số lượng tiếp điểm

Nút nhấn 1 cực (SPST)

• 1 cực 1 tiếp điểm: Loại nút ấn đơn giản nhất khi chỉ có 1 tiếp điểm (NO hoặc NC), chức năng duy nhất là bật/tắt, lý tưởng cho ứng dụng chiếu sáng, đóng ngắt nguồn điện.
• 1 cực 2 tiếp điểm: Thường là tiếp điểm chuyển đổi cho phép luân phiên tín hiệu đầu vào giữa hai đầu ra khác nhau. Nút ấn loại này thường được sử dụng trong các mạch relay, công tắc chọn, điều khiển chuyển mạch, các ứng dụng đèn hoặc thiết bị đa chế độ. 

Nút nhấn 2 cực 1 tiếp điểm (DPST)

Bao gồm 2 đầu vào riêng biệt, kết nối với các đầu ra tương ứng thông qua một tác động chuyển mạch duy nhất. Cả hai mạch đều được điều khiển đồng thời bởi một bộ truyền động – hoặc là đóng hoặc là ngắt cùng lúc. Nút nhấn DPST thường được dùng cho các thiết bị sử dụng nguồn điện kép, công tắc cách ly nguồn chính và các máy công nghiệp yêu cầu ngắt đồng thời cả dây pha và dây trung tính.

Nút nhấn 2 cực 2 tiếp điểm (DPDT)

Loại này cho phép hai mạch độc lập, mỗi mạch có thể được kết nối với một trong hai đầu ra. Về cơ bản, DPDT cung cấp hai nút ấn được điều khiển bởi một bộ truyền động duy nhất với sáu cực đấu nối – hai đầu vào và bốn đầu ra. Nút ấn DPDT rất quan trọng trong các ứng dụng như điều khiển động cơ, định tuyến âm thanh…

Theo tính năng bổ sung

• Có đèn báo: Tích hợp đèn LED hoặc bóng đèn nhỏ bên trong để hiển thị trạng thái hoạt động. Màu sắc đèn thường tương ứng với chức năng như: Xanh lá – Start, Đỏ – Stop/Fault, Vàng – Warning, Xanh dương – Thông tin.
• Nút nhấn không đèn: Chỉ đơn thuần có chức năng nhấn.
• Nút nhấn có khóa: Yêu cầu chìa khóa để tác động hoặc để thay đổi trạng thái, tránh thao tác không mong muốn.
• Nút nhấn có bộ phận bảo vệ: Có vành bảo vệ xung quanh nút để tránh nhấn nhầm.
• Nút nhấn có hộp bảo vệ: Nút nhấn được gắn sẵn trong một hộp riêng biệt, thường dùng để lắp đặt tại các vị trí tiện lợi ngoài tủ điện.

Trên đây là những thông tin cơ bản về nút nhấn. Nếu bạn cần tư vấn chọn mua nút nhấn phù hợp, vui lòng liên hệ với chúng tôi để được hỗ trợ nhanh chóng và chi tiết.