Latching -Switch erläutert: Funktion, Typen und Verwendungen

Verriegelungsschalter sind sowohl in der täglichen Elektronik- als auch in industriellen Steuerungssystemen nützlich, indem sie einen einfachen, aber effektiven Weg bieten, um einen Ein- oder Ausschalten ohne ständige Eingabe zu erhalten.Im Gegensatz zu momentanen Schalter, die nach der Veröffentlichung zu ihrer ursprünglichen Position zurückkehren, bleibt ein Verriegelungsschalter in seiner festgelegten Position, bis er erneut gedrückt wird.In diesem Artikel wird untersucht, wie sich die Latching -Switches, die verschiedenen verfügbaren Typen, ihre Schaltungsdesigns, die Vor- und Nachteile und die, wo sie am besten verwendet werden, von Beleuchtungssystemen bis hin zu Alarm- und Industriemaschinen verwendet werden.

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Übersicht über den Verriegelungsschalter

Ein Verriegelungsschalter ist eine Art elektrischer Schalter, der seinen Zustand entweder ein- oder ausgeschaltet hält, auch nachdem Sie ihn veröffentlicht haben.Sie müssen es nur einmal drücken, um seinen Zustand zu ändern.Drücken Sie es erneut, um es zurück zu schalten.Im Gegensatz zu momentanen Schalter, die beim Loslassen in ihre ursprüngliche Position zurückreichen, bleibt ein Verriegelungsschalter in seiner ausgewählten Position, bis Sie ihn erneut drücken.

Abbildung 2. Latching Switch -Symbol

Verriegelte Schalter sind in verschiedenen Formen erhältlich.Einige stützen sich auf ein mechanisches Design, das den Schalter physisch einschließt.Andere verwenden interne elektronische Schaltkreise, die den Ein/Aus -Status verwalten.Das äußere Gehäuse besteht typischerweise aus haltbaren Materialien wie Kunststoff oder Metall, die für die wiederholte Verwendung über lange Zeiträume erstellt wurden.

Riegelschalter Arbeitsprinzip

Ein Verriegelungsschalter funktioniert, indem sie zwischen zwei festen Zuständen umschalten.Wenn Sie den Schalter drücken, bewegt er ihn nach der Einstellung.Drücken Sie es erneut und es kehrt nach Off zurück.Jede Presse ändert den Zustand und hält ihn dort bis zur nächsten Aktion.

Diese Umschaltungswirkung kann auf zwei Hauptarten erreicht werden.Einige Schalter verwenden mechanische Teile wie Quellen und fangen die Position physisch.Andere verwenden elektronische Komponenten wie Flip-Flop-Schaltungen, die den Ein- oder Ausschalten digital speichern.

Das wichtige Detail ist, dass der Schalter nicht automatisch zu seiner ursprünglichen Position zurückkehrt.Es ändert sich nur, wenn Sie es erneut drücken.Dieses Verhalten macht es in Situationen ideal, in denen der ständige Druck auf den Schalter beispielsweise unangemessen ist, wenn sie die Stromversorgung eines Geräts steuern, das ein- oder ausgeschaltet bleibt, ohne einen Knopf nach unten zu halten.Aufgrund dieser zuverlässigen, freihändigen Betriebsbetrieb sind Verriegelungsschalter eine bevorzugte Wahl für Systeme, die eine konsistente Leistung und minimale Beteiligung erfordern.

Latching -Schaltschaltschaltendiagramm

Ein grundlegender Verriegelungsschaltkreis kann mit gängigen elektronischen Komponenten erstellt werden.Diese umfassen typischerweise zwei Transistoren, einen NPN (wie die 2N4401) und ein PNP (wie das 2N4403) ein Relais, eine Diode (1N4007), ein paar Widerstände und eine Gleichstromquelle, normalerweise zwischen 5 und 12 Volt.

Abbildung 3. Latching -Schaltkreislauf

Die Schaltung beginnt in einem Leerlaufzustand.Es passiert nichts, bis ein kurzes Steuersignal auf die Basis des NPN -Transistors angewendet wird, das hier als Q1 bezeichnet wird.Wenn dieses Signal ankommt, beginnt Q1 Strom zu leiten.Dadurch wird die Kollektorspannung fallen, die wiederum die Basis des PNP -Transistors Q2 herunterzieht.Infolgedessen beginnt auch Q2 zu leiten.

Sobald das Q2 aktiv ist, sendet es Strom an die Relaisspule.Das Relais reagiert durch Schließen des Schalters, wodurch dann das angeschlossene Gerät oder die angeschlossene Last wie Alarm, Licht oder Motor versorgt wird.Dies markiert den Moment, in dem sich die Schaltung "verriegelt".Um die Schaltung auch nach dem ursprünglichen Steuersignal einzuschalten, wird eine Rückkopplungsschleife erstellt.Dies geschieht durch Platzierung eines 4,7 -km -Widerstands zwischen dem Sammler von Q2 und der Basis von Q1.Dieser Widerstand füttert eine kleine Menge Spannung zurück in Q1 und hält ihn eingeschaltet.Solange die Stromversorgung aktiv ist und keine andere Aktion das Feedback unterbricht, bleibt das Relais mit Energie versorgt und die Last bleibt angetrieben.

Um elektrische Schäden zu vermeiden, wenn das Relais abgeschaltet ist, wird eine 1N4007 -Diode über die Relaisspule platziert.Diese Dioden blockiert Reverse -Spannungsspitzen, die auch als Rücken -EMF bezeichnet werden und die als Magnetfeld in der Spulenkollabierung auftreten können.Diese Art von Schaltung wird häufig in Systemen wie Alarmen oder Latching -Steuerplatten verwendet.In diesen Setups bleibt der Schaltkreis eingeschaltet, bis jemand die Stromversorgung manuell ausschneidet oder die Relaiskreis öffnet.Es bietet eine unkomplizierte und kostengünstige Alternative zu komplexeren Schaltlösungen wie SCRs (Silicon-kontrollierte Gleichrichter).

Verschiedene Arten von Verriegelungsschaltern

Die Verriegelungsschalter sind in verschiedenen Konfigurationen erhältlich, die jeweils so ausgelegt sind, dass sie den bestimmten elektrischen und mechanischen Anforderungen entsprechen.Die häufigsten Typen sind SPST, SPDT, DPST und DPDT.Diese Begriffe beschreiben, wie viele Schaltungen die Schaltersteuerungen und wie diese Schaltungen bei aktiviertem Schalter verbunden sind.

SPST - Single Pole Single Throw

Abbildung 4. SPST -Riegelschalter

Dies ist die grundlegendste Form eines Verriegelungsschalters.Es verbindet oder trennen einen einzelnen Schaltkreis mit einer einzelnen Wurfaktion und schalten einfach etwas ein oder aus.

Attribut	Beschreibung
Funktion	Basic On/Off Switching
Elektrische Bewertung	Kann bis zu 2 Ampere bei 250 Volt AC verarbeiten
Haltbarkeit	Für Langlebigkeit gebaut, typischerweise bewertet für 50.000 Schaltzyklen
Verwendung	Häufig in Selbstbedienungsmaschinen verwendet wie Kioske und Ticketspender
Umweltwiderstand	Widersteht Wasser, Staub, Korrosion und magnetische Störung;Geeignet für robuste oder Außenumgebungen
Typische Anwendung	Bevorzugt für einfache Ein-/Aus -Kontrolle in Umgebungen mit Verschleiß und Verunreinigungen

SPDT - Single Pole Doppelwurf

Abbildung 5. SPDT -Verriegelungsschalter

Dieser Typ ermöglicht es, dass ein einzelner Eingang zwischen zwei Ausgangspfaden umgeschaltet wird, was ihn flexibler macht als das SPST.Es ist nützlich in Situationen, in denen Sie zwischen zwei Zuständen oder Funktionen umschalten möchten.

Attribut	Beschreibung
Haltungsunterstützung	Kann im Verriegelungsmodus für funktionieren Freisprecheinrichtung nach der Aktivierung.
Design	Normalerweise montiert mit einer Wohnung Push-Button-Aktuator für den einfachen Betrieb.
Schutzbewertung	IP67 - vollständig gegen Staub versiegelt und gegen Eintauchen in Wasser geschützt.
Elektrische Bewertungen	Geeignet für die Verwendung mit 125 V oder 250 V AC bei Strömungen bis zu 16A oder 26A, abhängig vom Modell.
Verbindungsart	Verwendet Schnellverbindungsanschlüsse für einfache Installation.
Montageanforderung	Passt in einen 19,1 mm Ausschnitt bei einer Kontrolle Panel.
Typische Anwendung	Häufig in industriellen Kontrollpanels eingesetzt oder Geräteschnittstellen für zuverlässige Umschalten zwischen zwei Schaltungen (SPDT Verriegelungsschalter).

DPDT - Doppelpol -Doppelwurf

Abbildung 6. DPDT -Latching -Schalter

DPDT -Switches sind so ausgelegt, dass zwei separate Schaltungen gleichzeitig steuern, wobei jede Schaltung an einen von zwei Ausgängen herstellen kann.Sie sind vielseitig und häufig in komplexeren Systemen verwendet.

Attribut	Beschreibung
Anwendung	Ideal für Fußschalter, Audio Geräte- und Mehrwegsteuerungssysteme.
Montage	Typischerweise für PCB ausgelegt (gedruckt Leiterplatte) Montage mit Dual -Switching -Kanälen.
Elektrische Bewertungen	Unterstützt 2A- oder 4A -Strom bei 12 V oder 24 V. DC.
Aktuatorstil	Verfügt über eine Kappe im Kolbenstil für zuverlässige mechanische Wirkung.
Terminals	Kommt mit Lötchen -Lug -Terminals für a sichern Sie die elektrische Verbindung.
Panelausschnittgröße	Erfordert eine 12,2 mm -Öffnung für Installation.
Typischer Anwendungsfall	Geeignet zur Umkehrung der Polarität oder Schaltkreise in fortschrittlichen elektronischen Designs umschalten.

DPST - Doppelpol -Einzelwurf

Abbildung 7. DPST -Verriegelungsschalter

Diese Version wechselt zwei Schaltungen gleichzeitig, jedoch nur in einer einzigen Ein/Aus -Aktion.Es ist unkompliziert, langlebig und für Anwendungen gut geeignet, bei denen zwei Linien gleichzeitig isoliert oder verbinden müssen.

Attribut	Beschreibung
Beleuchtung	In der Regel nicht illuminiert und anbietet a Einfacheres Design.
Anwendung	Gemeinsam in den Geräten der Klasse II, wo Zusätzliche Isolierung ist nicht erforderlich.
Kontaktmaterial	Verwendet Silberkontakte, geschützt durch a Versiegelte transparente Abdeckung für Sicherheit und Langlebigkeit.
Montagestil	Mit einer größeren Ausschnittgröße montiert von 30 mm x 22 mm.
Umweltbewertung	IP40, der einen grundlegenden Schutz vor Staub.
Aktuatordesign	Verfügt über einen grünen rechteckigen Knopf für klare Sichtbarkeit.
Elektrische Bewertung	Bewertet für bis zu 16A bei 250 V ac.
Typischer Anwendungsfall	Im Haushalt oder im Handel verwendet Geräte, die zuverlässiger zwei Zeilenumschaltungen ohne zusätzliche Komplexität erfordern.

Vergleich des momentanen Schalters und des Verriegelungsschalters

Abbildung 8. Momentanschalter gegenüber dem Verriegelungsschalter

Kategorie	Momentan Schalten	Verriegelung Schalten
Grundfunktion	Bleibt erst aktiv, während er gedrückt wird. Rückkehr nach Off, sobald der Druck freigegeben ist.Beispiel: Türklingelknopf.	Bleibt in seinem neuen Staat, nachdem er gewesen ist gedrückt.Ein einzelner Drücken schaltet es von AUS nach Off oder umgekehrt um.
Alternative Namen	Push-Schalter, nicht abgestimmter Schalter	Pulsierender Schalter
Mechanisches Design	Verwendet einen Federmechanismus, der die zurücksetzt Wechseln Sie bei der Freigabe.Einfaches und reaktionsschnelles Design.	Verwendet einen Sperrmechanismus oder elektronisch Schaltung, um den Ein/Aus -Status aufrechtzuerhalten.Komplexer, bietet aber anhaltend Kontrolle.
Größe und Formfaktor	Kompaktes Design aufgrund einfacher interner Struktur.Ideal für Handheld -Geräte, Fernbedienungen und enge Räume.	Im Allgemeinen größer zu Haus Sperren/Umschaltteile.Häufig in festen Systemen, bei denen der Raum kein Hauptfach ist Sorge.
Kostenüberlegungen	Erschwinglicher aufgrund weniger Teile und Einfachere Konstruktion.	Teurer aufgrund von Zusatz mechanische oder elektronische Komponenten, kann jedoch die Systemkosten durch Entfernen senken die Notwendigkeit einer kontinuierlichen Aktivierung oder Kontrolle.

Vor- und Nachteile von Verriegelungsschaltern

Profis

• Platzeffizientes Design: Verriegelte Schalter sind in der Regel kompakt, wodurch sie leicht in dichte Layouts oder enge Gehäuse einfügen können.Dies ist besonders hilfreich beim Entwerfen von Geräten mit begrenztem Innenraum.

• Unterstützt hohe Stromlasten: Viele Verriegelungsschalter sind so konstruiert, dass sie erhebliche elektrische Lasten verarbeiten, sodass sie in leistungshungrigen Geräten oder Systemen verwendet werden können, ohne externe Relais oder Hochleistungsregler zu erfordern.

• Langlebig und zuverlässig: Diese Schalter sind für den langfristigen Gebrauch ausgelegt und werden häufig für Tausende von Zyklen bewertet.Ihr stabiler Umschaltmechanismus minimiert den Verschleiß im Laufe der Zeit und macht sie zu einer zuverlässigen Wahl für häufig verwendete Geräte.

• Reibungsloser und leiser Betrieb: Der Betätigungsmechanismus beteiligt sich normalerweise mit minimalem Rauschen oder Widerstand.Dies macht den Switch wiederholt bequem zu bedienen, was in Einstellungen wie Steuerplatten, Schnittstellen oder Audiogeräten wertvoll ist.

• Zugängliche Integration: Verriegelte Schalter sind im Allgemeinen leicht in vorhandene Systeme zu verdrahten.Mit Standardanschlüssen und unkompliziertem Verhalten können sie ohne komplexe Programmierung oder Konfiguration schnell zu einer Schaltung hinzugefügt werden.

Nachteile

• Nicht ideal für Hochrisikoanwendungen: In Systemen, in denen eine konstante Überwachung oder ein automatisches Zurücksetzen ein Muss ist, wie z. B. Nothilfemechanismen oder Lebensunterhaltungsgeräte, ist ein Verriegelungsschalter möglicherweise nicht angemessen.Da es seinen Zustand ohne weitere Input beibehält, könnte es ein Risiko darstellen, wenn nicht manuell zurückzusetzen.

• Erfordert manuell zurückgesetzt : Sobald ein Verriegelungsschalter aktiviert ist, bleibt er in diesem Zustand, bis sie wieder manuell umgeschaltet sind.Dies bedeutet, dass es nicht automatisch zu seiner ursprünglichen Einstellung zurückkehrt, es sei denn, das System enthält zusätzliche Komponenten oder Logik, um es zurückzusetzen.

Anwendungen von Verriegelungsschaltern

Im Haushalt

• Beleuchtungssteuerung: Verriegelte Schalter sind eine häufige Wahl für wand montierte Lichtschalter in Häusern.Nach einer einzigen Presse bleibt das Licht eingeschaltet, bis es wieder ausgeschaltet ist, und beseitigt die Notwendigkeit, den Schalter zu halten oder zu überwachen.

• Unterhaltungselektronik: Viele alltägliche Geräte wie Fernseher, Audiosysteme und Desktop -Computer verlassen sich auf Verriegelungsschalter für die Stromversorgungssteuerung.Eine Drücke des Netzschaltes schaltet das Gerät ein und bleibt in diesem Zustand, bis Sie es ausschalten.Dies ermöglicht eine intuitivere und stabilere Erfahrung, insbesondere in Geräten, die häufig ein- und ausgeschaltet werden.

In spezialisierten Geräten

• Spa- und Tattoo -Ausrüstung: Verriegelte Schalter werden häufig in Spa -Steuerplatten und Tattoo -Maschinen integriert.In diesen Fällen aktiviert der Schalter eine Funktion wie einen Wasserstrahl oder Stromversorgung und hält ihn freihändig.Dies ist hauptsächlich hilfreich, wenn Sie beide Hände kostenlos für andere Aufgaben benötigen.

In Sicherheitssystemen und Sicherheitssystemen

• Alarme und Detektoren: Verriegelte Schalter werden in Brandalarm- und Einbrecheralarmsystemen häufig verwendet.Sobald ein Alarm ausgelöst ist, hält der Schalter das System aktiv und der Alarm ertönt, bis jemand es manuell zurücksetzt.Dies stellt sicher, dass der Alarm auffällig bleibt und nicht durch einen kurzen Signalverlust oder eine kurze Aktivierung zum Schweigen gebracht wird.

In industriellen und elektrischen Systemen

• Kontrollplatten und Stromkreise: In grundlegenden Steuerungssystemen ersetzen Verriegelungsschalter häufig komplexere Komponenten wie Siliziumkontrollierte Gleichrichter (SCRs).Sie bieten eine einfachere, kostengünstige Lösung für Schaltungen, die nur eine grundlegende Ein-/Aus-Steuerung benötigen, ohne dass ein kontinuierlicher Signaleingang erforderlich ist.

• Aufrechterhaltung anhaltender Machtzustände: Diese Schalter sind ideal in Systemen, in denen eine einzige Aktion die Geräte läuft, bis eine weitere klare Aktion ergriffen wird, um sie auszuschalten.Dies macht sie für industrielle Werkzeuge, Testgeräte und automatisierte Prozesse geeignet, bei denen der laufende Betrieb ohne kontinuierliche Aufsicht erforderlich ist.

Tipps zur Auswahl eines Verriegelungsschalters

Durch die Auswahl des richtigen Verriegelungsschalters für Ihre Anwendung ist mehr als nur eine zu finden, die physisch passt.Mehrere technische und Umweltfaktoren müssen an der Verwendung des Schalters übereinstimmen.Im Folgenden finden Sie die wichtigsten Überlegungen, die Ihnen helfen, eine selbstbewusste und informierte Entscheidung zu treffen.

• Passen Sie die Spannungsspannung mit Ihrem System an: Bestimmen Sie vor allem, dass die Spannungsspannung des Schalters mit dem Spannungsniveau Ihrer Stromversorgung übereinstimmt.Wenn Ihr System beispielsweise bei 12 V DC arbeitet, muss der Schalter auch für 12 -V -DC bewertet werden, um korrekt zu funktionieren.Die Verwendung der falschen Spannung kann den Schalter nicht festhalten oder sogar dauerhafte Schäden verursachen.

• Überprüfen Sie die Belastungskapazität: Die Schalterkontakte müssen in der Lage sein, den Strom und die Spannung zu verarbeiten, die das von ihnen steuerende Gerät benötigt.Schauen Sie sich sowohl die Spannungsbewertung als auch die Stromstärke an.Wenn Sie beispielsweise einen Motor wechseln, der 10 Ampere bei 120 V AC zeichnet, muss Ihr Schalter für mindestens diesen Lastniveau bewertet werden.Unterschätzte Kontakte können überhitzen, sich schnell abnutzen oder unter Stress versagen.

• Betrachten Sie den Umweltschutz: Wenn der Schalter in harten Umgebungen wie im Freien, in der Nähe von Wasser oder in staubigen Industriegebieten installiert wird, stellen Sie sicher, dass er eine geeignete IP -Bewertung (Eingangsschutz) hat.Ein IP67-Switch kann beispielsweise Staub widerstehen und kurzes Eintauchen in Wasser überleben.Ohne angemessener Schutz können Feuchtigkeit oder Schmutz die Leistung beeinflussen oder Sicherheitsrisiken schaffen.

Abschluss

Latching -Switches bieten eine praktische und effiziente Lösung für die Steuerung von Schaltkreisen, die einen stabilen Ein/Aus -Status ohne kontinuierliche Wechselwirkung erfordern.Unabhängig davon, ob Sie Home Lighting, Industriewerkzeuge oder Sicherheitsalarme verwalten, vereinfachen diese Switches die Steuerung und verbessern gleichzeitig die Systemzuverlässigkeit.Wenn Sie verstehen, wie sie funktionieren, die verfügbaren Arten und die Faktoren, die bei der Auswahl eines zu berücksichtigen sind, können Sie ein haltbareres, effizienteres und zugänglicheres Design gewährleisten, das auf Ihre spezifische Anwendung zugeschnitten ist.

Häufig gestellte Fragen [FAQ]

1. Was ist ein Verriegelungsgerät, das für einen elektrischen Stecker verwendet werden kann?

Auf einem elektrischen Stecker wird ein Verriegelungsgerät verwendet, um den Anschluss sicher zu sperren, sobald er angeschlossen ist, wodurch eine versehentliche Trennung aufgrund von Vibrationen, Ziehen oder Handhabung verhindert wird.Wenn Sie beispielsweise ein Kabel mit einem Server -Rack oder einem Sensor an eine Industriemaschine anschließen, drücken sie den Anschluss häufig, bis sie einen "Klick" fühlen oder hören.Das ist der Verriegelungsriegel.Dieser mechanische Halt sorgt für eine stabile elektrische Verbindung, insbesondere in Umgebungen mit Bewegung oder Schock.Um zu trennen, muss der Riegel je nach Design durch Drücken, Schieben oder Ziehen einer Lasche freigegeben werden.

2. Was bedeutet es, wenn die Ausgänge verriegelt werden?

Wenn Ausgänge "verriegelt" sind, bedeutet dies, dass das System den Ausgangszustand auch nach Änderungen der Eingangsbedingung stabil hält.Wenn beispielsweise eine Drucktaste gedrückt wird und der Ausgang eingeschaltet wird, hält der Verriegelung sie auch nach der Freigabe der Taste ein.In der Praxis ist dies in Lichtschalter im Umschalter zu sehen, drücken Sie einmal ein, um einzuschalten, und der Zustand wird bis zum nächsten Druck in Erinnerung bleiben.Die Ausgabe verfolgt den Eingang nicht ständig.Stattdessen erinnert es sich an die letzte Aktion und hält diesen Zustand, bis sich ausdrücklich geändert wird.

3. Was ist der Mechanismus für den Verriegelungsschalter?

Ein Latch -Switch -Mechanismus behält seinen Ein- oder Ausschalten nach der Drücke bei, anstatt wie einen Momentschalter in seinen ursprünglichen Zustand zurückzukehren.Der Mechanismus beinhaltet normalerweise ein kleines internes Verriegelungssystem, entweder mechanisch oder elektronisch.Zum Beispiel drücken Sie in einem mechanischen Verriegelungsschalter die Taste einmal, und sie bleibt deprimiert (gesperrt), wodurch die Schaltung geschlossen wird.Drücken Sie es erneut und es springt wieder heraus und öffnet die Schaltung.Es fühlt sich wie ein Klick-and-Hold-Erlebnis an, z. B. das Einschalten einer Ein- / Aus-Schaltfläche auf einem Desktop-Monitor oder einer Tischlampe.

4. Was ist die Funktion des Latch -Aktivierens?

Der Latch -Aktivieren aktiviert Steuerelemente, wenn der Verriegelung Eingabedaten erfassen und speichern kann.In einem digitalen System werden die Eingangsdaten an den Ausgang weitergegeben, wenn das Signal -Aktivierungssignal (oft als "en" oder "lE" aktiv ist (normalerweise hoch).Wenn es inaktiv ist (niedrig), friert oder "sperrt" der letzte Wert, den sie sah.Stellen Sie sich vor, Sie öffnen und schließen ein Tor: Wenn das Tor geöffnet ist, können neue Daten durchfließen.Wenn der letzte Wert geschlossen ist, bleibt der letzte Wert innen eingesperrt.Sie können dies während zeitgesteuerter Operationen oder kontrollierten Probenahme in Schaltkreisen verwenden.

5. Ist ein Latch eine Kombinationsschaltung?

Nein, ein Riegel ist kein Kombinationsschaltkreis.Es handelt sich um eine sequentielle Schaltung, was bedeutet, dass seine Ausgabe nicht nur von den aktuellen Eingängen, sondern auch von früheren Eingängen abhängt.Es hat Speicher.Im Gegensatz zu einer Kombinationsschaltung (wie ein Addierer oder Multiplexer), bei dem sich die Ausgänge sofort mit Eingängen ändern, speichert ein Latch -Latch Daten und kann diese Daten auch dann halten, wenn die Eingänge ändern.In der tatsächlichen Verwendung ist dies ideal für Situationen wie das Erinnern von Schalterzuständen, Tastendrücken oder Signalbedingungen im Laufe der Zeit.