Công tắc DIP từng bước, là thành phần mã hóa thủ công và lựa chọn chế độ, tích hợp sự phối hợp chính xác giữa định vị cơ học và tiếp xúc điện trong thiết kế cấu trúc và nguyên lý làm việc của chúng, nhằm đạt được sự cân bằng về độ tin cậy cao, khả năng nhận dạng và khả năng chống nhiễu. Nguyên tắc thiết kế của chúng có thể được giải thích một cách có hệ thống từ các khía cạnh như kết cấu cơ khí, cơ cấu định vị bánh răng, phương pháp kết nối điện và lựa chọn vật liệu.
Ở cấp độ cấu trúc cơ học, tính năng cốt lõi của công tắc DIP từng bước là thanh trượt bánh răng di chuyển dọc theo rãnh bước cài sẵn. Mỗi bước tương ứng với một trạng thái bật/tắt mạch cụ thể. Trong quá trình chuyển đổi, thanh trượt dựa vào độ thả thẳng đứng của các bước để tạo thành giới hạn vật lý, tạo cảm giác dừng lại rõ ràng khi đến vị trí mục tiêu. Cấu trúc hạn chế này tránh hiệu quả việc chuyển số do rung, va đập hoặc vận hành sai, mang lại lợi thế lớn hơn về độ ổn định so với các công tắc trượt phẳng. Các thông số hình học của các bước (chẳng hạn như chiều cao bước, chiều rộng bước và góc nghiêng) cần được mô phỏng một cách máy móc và xúc giác trong giai đoạn thiết kế để đảm bảo chuyển đổi trơn tru và định vị chính xác dưới các lực vận hành khác nhau.
Việc định vị bánh răng dựa vào cơ chế khớp lồi-lõm giữa thanh trượt và đế. Đáy của thanh trượt có các phần nhô ra hoặc các móng đàn hồi gắn với các rãnh bậc. Khi thanh trượt di chuyển đến mặt phẳng bậc, các vấu ăn vào các rãnh, tạo ra một khóa cơ khí đồng thời kích hoạt tác động chuyển mạch của nhóm tiếp điểm bên trong. Nhóm liên hệ thường sử dụng bố cục ma trận hoặc độc lập. Mỗi tiếp điểm chuyển động tiếp xúc hoặc tách khỏi tiếp điểm cố định khi thanh trượt di chuyển, do đó thay đổi trạng thái bật/tắt hoặc kết hợp mã hóa của mạch. Để đảm bảo tiếp điểm đáng tin cậy, áp suất tiếp xúc phù hợp được duy trì giữa các tiếp điểm chuyển động và cố định, đồng thời chọn các vật liệu có khả năng chống mài mòn,{7}}thấp.
Nguyên lý kết nối điện dựa trên ánh xạ logic đóng và mở tiếp điểm. Các vị trí bước khác nhau tương ứng với các kết hợp liên hệ khác nhau, do đó xuất ra các tín hiệu được mã hóa nhị phân, thập phân hoặc{1}}tùy chỉnh. Cần phải tính toán chính xác khoảng cách tiếp điểm và khoảng cách đường rò trong quá trình thiết kế để đáp ứng các yêu cầu về mức điện áp và cách điện của mạch mục tiêu. Hiện tượng oxy hóa và hồ quang phải được ngăn chặn trong vật liệu và xử lý bề mặt để đảm bảo độ ổn định truyền tín hiệu. Đối với các ứng dụng tần số-thấp hoặc{6}}cao, lớp mạ vàng hoặc bạc thường được sử dụng trên bề mặt tiếp xúc để giảm điện trở tiếp xúc và cải thiện khả năng chống ăn mòn.
Lựa chọn vật liệu cũng đóng một vai trò quan trọng trong thiết kế. Vỏ thường được làm bằng nhựa kỹ thuật chống cháy-chịu nhiệt độ cao- để mang lại khả năng cách nhiệt và bảo vệ cơ học tuyệt vời. Thanh trượt và vấu thường sử dụng vật liệu kim loại hoặc nhựa gia cố-chống mài mòn để đảm bảo tính nguyên vẹn của cấu trúc trong quá trình sử dụng-lâu dài. Các điểm tiếp xúc được làm bằng hợp kim đồng làm vật liệu cơ bản, được bổ sung lớp mạ kim loại quý để cân bằng độ dẫn điện và độ bền.
Tóm lại, nguyên tắc thiết kế của công tắc DIP từng bước là đạt được khả năng khóa vật lý của vị trí công tắc thông qua các giới hạn cơ học từng bước, kết hợp với cơ chế chuyển mạch tiếp điểm đáng tin cậy để đạt được khả năng kiểm soát chính xác trạng thái mạch và tối ưu hóa khả năng thích ứng với môi trường cũng như tuổi thọ sử dụng ở cấp độ vật liệu và cấu trúc. Nguyên tắc này làm cho nó có giá trị cao trong các lĩnh vực có yêu cầu cao về độ ổn định và khả năng hoạt động, chẳng hạn như điều khiển công nghiệp, thiết bị liên lạc và dụng cụ thử nghiệm.
