التتابع

عندما تشترك أجهزة الإرسال والاستقبال اللاسلكية في هوائي واحد، يُستخدم غالبًا مرحل محوري كمرحل إرسال واستقبال، حيث يقوم بتحويل الهوائي من جهاز الاستقبال إلى جهاز الإرسال. يحمي هذا المرحل جهاز الاستقبال من الطاقة العالية لجهاز الإرسال. تُستخدم هذه المرحلات عادةً في أجهزة الإرسال والاستقبال التي تجمع بين الإرسال والاستقبال في وحدة واحدة. صُممت نقاط تلامس المرحل بحيث لا تعكس أي طاقة تردد لاسلكي نحو المصدر، وتوفر عزلًا عاليًا جدًا بين طرفي جهاز الاستقبال وجهاز الإرسال. تتم مطابقة المعاوقة المميزة للمرحل مع معاوقة خط النقل للنظام، على سبيل المثال، 50 أوم. ^{[ 20 ]}

الموصل هو مرحل عالي التحمل ذو تصنيفات تيار عالية، ^{[ 21 ]} يُستخدم لتشغيل المحركات الكهربائية وإضاءة الأحمال. تتراوح تصنيفات التيار المستمر للموصلات الشائعة من 10 أمبير إلى عدة مئات من الأمبيرات. تُصنع نقاط التلامس عالية التيار من سبائك تحتوي على الفضة . يؤدي التقوس الكهربائي الحتمي إلى أكسدة نقاط التلامس؛ ومع ذلك، يظل أكسيد الفضة موصلاً جيداً. ^{[ 22 ]} تُستخدم الموصلات المزودة بأجهزة حماية من الحمل الزائد غالبًا لبدء تشغيل المحركات. ^{[ 23 ]}

يحتوي مرحل التلامس الموجه بالقوة على نقاط تلامس متصلة ميكانيكيًا، بحيث تتحرك جميع نقاط التلامس المتصلة معًا عند تنشيط أو فصل التيار عن ملف المرحل. إذا تعطلت مجموعة من نقاط التلامس في المرحل، فلن تتمكن أي نقطة تلامس أخرى من نفس المرحل من الحركة. تتمثل وظيفة نقاط التلامس الموجهة بالقوة في تمكين دائرة الأمان من التحقق من حالة المرحل. تُعرف نقاط التلامس الموجهة بالقوة أيضًا باسم "نقاط التلامس الموجهة إيجابيًا"، أو "نقاط التلامس الثابتة"، أو "نقاط التلامس المقفلة"، أو "نقاط التلامس المتصلة ميكانيكيًا"، أو "مراجل الأمان".

يجب أن تلتزم مرحلات الأمان هذه بقواعد التصميم والتصنيع المحددة في معيار الآلات الرئيسي EN 50205  : المرحلات ذات نقاط التلامس الموجهة قسرًا (المرتبطة ميكانيكيًا). وتُعدّ هذه القواعد الخاصة بتصميم الأمان هي نفسها المحددة في معايير النوع B، مثل EN 13849-2، باعتبارها مبادئ السلامة الأساسية ومبادئ السلامة المجربة للآلات، والتي تنطبق على جميع الآلات.

لا تضمن نقاط التلامس الموجهة بالقوة وحدها أن تكون جميع نقاط التلامس في الحالة نفسها، إلا أنها تضمن، في حال عدم وجود عطل ميكانيكي جسيم، عدم وجود نقاط تلامس في حالتين متعاكستين. وإلا، فقد يعلق مرحل ذو نقاط تلامس مفتوحة عادةً (NO) عند تنشيطه، حيث تكون بعض نقاط التلامس مغلقة والبعض الآخر لا يزال مفتوحًا جزئيًا، وذلك بسبب التفاوتات الميكانيكية. وبالمثل، قد يعلق مرحل ذو نقاط تلامس مغلقة عادةً (NC) في وضع عدم التنشيط، بحيث عند تنشيطه، تنقطع الدائرة الكهربائية عبر مجموعة واحدة من نقاط التلامس، مع وجود فجوة هامشية، بينما تبقى المجموعة الأخرى مغلقة. من خلال إضافة نقاط تلامس مفتوحة عادةً (NO) ومغلقة عادةً (NC)، أو بشكل أكثر شيوعًا، نقاط تلامس تبديل، في المرحل نفسه، يصبح من الممكن ضمان أنه إذا أُغلقت أي نقطة تلامس مغلقة عادةً (NC)، فإن جميع نقاط التلامس المفتوحة عادةً (NO) تكون مفتوحة، والعكس صحيح، إذا أُغلقت أي نقطة تلامس مفتوحة عادةً (NO)، فإن جميع نقاط التلامس المغلقة عادةً (NC) تكون مفتوحة. لا يمكن ضمان إغلاق أي اتصال معين بشكل موثوق، إلا من خلال استشعار ظروف الدائرة الخاصة به، وهو أمر قد يكون تدخليًا ويؤدي إلى تدهور السلامة، ومع ذلك، في أنظمة السلامة، عادة ما تكون حالة NO هي الأكثر أهمية، وكما هو موضح أعلاه، يمكن التحقق من ذلك بشكل موثوق عن طريق اكتشاف إغلاق اتصال ذي اتجاه معاكس.

تُصنع مرحلات التلامس الموجهة بالقوة بمجموعات تلامس رئيسية مختلفة، إما مفتوحة عادةً (NO) أو مغلقة عادةً (NC) أو قابلة للتحويل، بالإضافة إلى مجموعة تلامس مساعدة واحدة أو أكثر، غالبًا ما تكون ذات تصنيف تيار أو جهد منخفض، تُستخدم لنظام المراقبة. قد تكون جميع تلامسات المراقبة مفتوحة عادةً (NO)، أو جميعها مغلقة عادةً (NC)، أو قابلة للتحويل، أو مزيجًا من هذه الأنواع، بحيث يتمكن مصمم نظام السلامة من اختيار التكوين المناسب للتطبيق المحدد. تُستخدم مرحلات السلامة كجزء من نظام سلامة مُصمم هندسيًا.

يُحافظ المرحل المُثبِّت، والذي يُسمى أيضًا مرحل النبض أو المرحل ثنائي الاستقرار أو مرحل الحفظ أو مرحل التثبيت ، على وضعية أحد الملامسين بشكل دائم دون الحاجة إلى تزويد الملف بالطاقة. وتكمن ميزته في أن أحد الملفين يستهلك الطاقة للحظة واحدة فقط أثناء تشغيل المرحل، وتحتفظ ملامسات المرحل بهذا الوضع حتى بعد انقطاع التيار الكهربائي. كما يُتيح المرحل المُثبِّت التحكم عن بُعد في إضاءة المبنى دون إصدار صوت الطنين الذي قد ينتج عن ملف يعمل بتيار متردد بشكل مستمر.

في إحدى الآليات، يقوم ملفان متقابلان، مدعومان بنابض مركزي أو مغناطيس دائم، بتثبيت نقاط التلامس في مكانها بعد فصل التيار الكهربائي عن الملف. تؤدي نبضة كهربائية في أحد الملفين إلى تشغيل المرحل، بينما تؤدي نبضة كهربائية في الملف الآخر إلى إيقافه. يُستخدم هذا النوع على نطاق واسع في الأنظمة التي تعتمد على مفاتيح بسيطة أو مخارج أحادية الطرف، وتُستخدم هذه المرحلات في إلكترونيات الطيران والعديد من التطبيقات الصناعية.

يوجد نوع آخر من المرحلات المزودة بآلية تثبيت ، حيث يحتفظ القلب المغناطيسي المتبقي في القلب بنقاط التلامس في وضع التشغيل. ويتطلب هذا النوع نبضة تيار ذات قطبية معاكسة لتحرير نقاط التلامس. ويستخدم نوع آخر مغناطيسًا دائمًا يُنتج جزءًا من القوة اللازمة لإغلاق نقطة التلامس؛ إذ يوفر الملف قوة كافية لتحريك نقطة التلامس لفتحها أو إغلاقها، وذلك بمساعدة مجال المغناطيس الدائم أو بمعاكسته. ^{[ 24 ]} يحتاج المرحل الذي يتم التحكم فيه بالقطبية إلى مفاتيح تحويل أو دائرة قيادة جسرية من نوع H للتحكم فيه. قد يكون هذا المرحل أقل تكلفة من الأنواع الأخرى، ولكن هذا يُعوض جزئيًا بزيادة تكاليف الدائرة الخارجية.

في نوع آخر، يحتوي مرحل السقاطة على آلية سقاطة تُبقي نقاط التلامس مغلقة بعد تنشيط الملف لحظيًا. وتُحرر نبضة ثانية، في الملف نفسه أو في ملف منفصل، نقاط التلامس. ^{[ 24 ]} قد يوجد هذا النوع في بعض السيارات، لخفض إضاءة المصابيح الأمامية ووظائف أخرى تتطلب تشغيلًا متناوبًا عند كل ضغطة على المفتاح.

المرحل المتدرج هو نوع متخصص من المرحلات متعددة الاتجاهات المصممة لمقاسم الهاتف الآلية المبكرة .

يشتمل قاطع الدائرة الكهربائية للتسرب الأرضي على مرحل تثبيت متخصص.

كانت أجهزة الكمبيوتر المبكرة جدًا غالبًا ما تخزن البتات في مرحل مغناطيسي، مثل ferreed أو remreed الأحدث في مفتاح 1ESS .

استخدمت بعض الحواسيب القديمة المرحلات العادية كنوع من أنواع الأقفال ، حيث تخزن البتات في مرحلات سلكية زنبركية أو مرحلات ريشية عادية عن طريق تغذية سلك خرج كمدخل، مما ينتج عنه حلقة تغذية راجعة أو دائرة تسلسلية . يتطلب هذا النوع من المرحلات ذات القفل الكهربائي طاقة مستمرة للحفاظ على حالته، على عكس المرحلات ذات القفل المغناطيسي أو المرحلات الميكانيكية ذات الترس. في حين أن "دوائر التثبيت الذاتي" تُصنع غالبًا باستخدام المرحلات، إلا أنه يمكن تنفيذها أيضًا بوسائل أخرى.

في ذاكرة الكمبيوتر، تم استبدال المرحلات المزودة بآلية التثبيت وغيرها من المرحلات بذاكرة خط التأخير ، والتي بدورها تم استبدالها بسلسلة من تقنيات الذاكرة الأسرع والأصغر حجماً.

مرحل آلة التشغيل هو نوع معياري يُستخدم للتحكم الصناعي في آلات التشغيل ، وآلات النقل، وغيرها من أنظمة التحكم التسلسلي. يتميز هذا النوع بكثرة نقاط التلامس (التي يمكن توسيعها أحيانًا ميدانيًا) والتي يسهل تحويلها من حالة الفتح الطبيعي إلى حالة الإغلاق الطبيعي، بالإضافة إلى سهولة استبدال الملفات، وشكل يسمح بتركيب العديد من المرحلات بشكل مضغوط في لوحة التحكم. مع أن هذه المرحلات كانت تُشكل في السابق ركيزة أساسية للأتمتة في صناعات مثل تجميع السيارات، إلا أن وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) حلت محل مرحل آلة التشغيل في تطبيقات التحكم التسلسلي.

يُتيح المرحل إمكانية التحكم في الدوائر الكهربائية بواسطة الأجهزة الكهربائية؛ فعلى سبيل المثال، يمكن لدائرة مؤقت مزودة بمرحل أن تُشغّل الطاقة في وقت مُحدد مسبقًا. ولأعوام طويلة، كانت المرحلات هي الطريقة القياسية للتحكم في الأنظمة الإلكترونية الصناعية. ويمكن استخدام عدد من المرحلات معًا لتنفيذ وظائف معقدة ( منطق المرحل ). ويعتمد مبدأ منطق المرحل على المرحلات التي تُفعّل وتُعطّل نقاط التلامس المرتبطة بها. ويُعدّ منطق المرحل سلفًا لمنطق السلم ، الذي يُستخدم عادةً في وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة .

مرحل الزئبق هو مرحل يستخدم الزئبق كعنصر تشغيل. يُستخدم هذا النوع من المرحلات في التطبيقات التي يُمثل فيها تآكل نقاط التلامس مشكلةً بالنسبة لنقاط التلامس في المرحلات التقليدية. ونظرًا للاعتبارات البيئية المتعلقة بالكمية الكبيرة من الزئبق المستخدمة، وظهور بدائل حديثة، أصبح استخدامه نادرًا نسبيًا.

مرحل القصب المبلل بالزئبق هو نوع من مرحلات القصب يستخدم مفتاحًا زئبقيًا ، حيث تُبلل نقاط التلامس بالزئبق . يقلل الزئبق من مقاومة التلامس ويخفف من انخفاض الجهد المصاحب. قد يؤدي تلوث السطح إلى ضعف التوصيل لإشارات التيار المنخفض. في التطبيقات عالية السرعة، يمنع الزئبق ارتداد نقاط التلامس، ويوفر إغلاقًا فوريًا للدائرة. تُعد مرحلات القصب المبلل بالزئبق حساسة للموضع، ويجب تركيبها وفقًا لمواصفات الشركة المصنعة. نظرًا لسمية الزئبق السائل وتكلفته، فقد تراجع استخدام هذه المرحلات بشكل ملحوظ.

تُعدّ سرعة التبديل العالية للمرحل المُبلّل بالزئبق ميزةً بارزة. تتجمع قطرات الزئبق على كل نقطة تلامس ، ويُعتبر زمن صعود التيار عبر نقاط التلامس عادةً بضع بيكو ثانية. مع ذلك، في الدوائر العملية، قد يكون هذا الزمن محدودًا بسبب حثّ نقاط التلامس والأسلاك. كان من الشائع، قبل فرض قيود على استخدام الزئبق، استخدام المرحل المُبلّل بالزئبق في المختبر كوسيلة ملائمة لتوليد نبضات ذات زمن صعود سريع، ولكن على الرغم من أن زمن الصعود قد يكون بيكو ثانية، فإن التوقيت الدقيق للحدث، كغيره من أنواع المرحلات، عُرضة لتذبذب كبير، قد يصل إلى أجزاء من الألف من الثانية، نتيجةً للاختلافات الميكانيكية.

تُسبب عملية الاندماج نفسها تأثيرًا آخر، وهو أمر مزعج في بعض التطبيقات. لا تكون مقاومة التلامس مستقرة مباشرة بعد إغلاق الدائرة، بل تنحرف، غالبًا نحو الأسفل، لعدة ثوانٍ بعد الإغلاق، وقد يصل التغير إلى 0.5  أوم.

تُعدّ المرحلات متعددة الفولتية أجهزة مصممة للعمل ضمن نطاقات جهد واسعة، مثل 24 إلى 240 فولت تيار متردد وتيار مستمر، ونطاقات تردد واسعة، مثل 0 إلى 300  هرتز. وهي مُخصصة للاستخدام في المنشآت التي لا تتمتع بجهد تغذية مستقر.

تحتاج المحركات الكهربائية إلى حماية من التيار الزائد لمنع تلفها نتيجة التحميل الزائد، أو للحماية من قصر الدائرة في كابلات التوصيل أو الأعطال الداخلية في ملفات المحرك. ^{[ 25 ]} أجهزة استشعار الحمل الزائد هي نوع من المرحلات التي تعمل بالحرارة، حيث يقوم ملف بتسخين شريط ثنائي المعدن ، أو حيث ينصهر وعاء اللحام، لتشغيل نقاط تلامس مساعدة. هذه النقاط المساعدة موصولة على التوالي مع ملف موصل المحرك، لذا فهي تفصل المحرك عند ارتفاع درجة حرارته. ^{[ 26 ]}

تعمل هذه الحماية الحرارية ببطء نسبيًا، مما يسمح للمحرك بسحب تيارات بدء أعلى قبل أن يفصل مرحل الحماية . وعندما يتعرض مرحل الحماية من الحمل الزائد لنفس درجة الحرارة المحيطة بالمحرك، يتم توفير تعويض مفيد، وإن كان تقريبيًا، لدرجة حرارة المحرك المحيطة. ^{[ 27 ]}

يستخدم نظام الحماية من الحمل الزائد الشائع الآخر ملفًا كهرومغناطيسيًا موصولًا على التوالي بدائرة المحرك، حيث يقوم بتشغيل نقاط التلامس مباشرةً. يشبه هذا النظام مرحل التحكم، ولكنه يتطلب تيار عطل مرتفعًا نسبيًا لتشغيل نقاط التلامس. ولمنع حدوث ارتفاعات مفاجئة في التيار الزائد من التسبب في تشغيل مزعج، يتم تخميد حركة العضو الدوار باستخدام مخمد . وعادةً ما تُستخدم كاشفات الحمل الزائد الحراري والمغناطيسي معًا في مرحل حماية المحرك .

تقيس مرحلات الحماية الإلكترونية من الحمل الزائد تيار المحرك، ويمكنها تقدير درجة حرارة ملفات المحرك باستخدام "نموذج حراري" لنظام عضو المحرك، والذي يمكن ضبطه لتوفير حماية أكثر دقة للمحرك. تتضمن بعض مرحلات حماية المحرك مداخل كاشف درجة الحرارة للقياس المباشر من مزدوج حراري أو مستشعر مقاومة حرارية مدمج في الملفات. ^{[ 28 ]}

يضع المرحل المستقطب العضو الدوار بين قطبي مغناطيس دائم لزيادة الحساسية. وقد استُخدمت المرحلات المستقطبة في مقاسم الهاتف في منتصف القرن العشرين للكشف عن النبضات الخافتة وتصحيح التشوه التلغرافي .

مرحل القصب هو مفتاح قصب مغلف بملف لولبي. يحتوي المفتاح على مجموعة من نقاط التلامس داخل أنبوب زجاجي مفرغ أو مملوء بغاز خامل يحمي نقاط التلامس من التآكل الجوي ؛ نقاط التلامس مصنوعة من مادة مغناطيسية تجعلها تتحرك تحت تأثير مجال الملف اللولبي المحيط أو مغناطيس خارجي.

تتميز مرحلات القصب بقدرتها على التبديل بسرعة أكبر من المرحلات الأكبر حجمًا، كما أنها تستهلك طاقة ضئيلة جدًا من دائرة التحكم. مع ذلك، فإن تيارها وجهدها اللازمين للتبديل منخفضان نسبيًا. على الرغم من ندرة حدوث ذلك، إلا أن القصب قد يتأثر مغناطيسيًا بمرور الوقت، مما يجعله عالقًا في وضع التشغيل حتى في غياب التيار. يمكن حل هذه المشكلة بتغيير اتجاه القصب أو إزالة المغناطيسية من المفتاح بالنسبة للمجال المغناطيسي للملف اللولبي.

تتميز المرحلات ذات التلامسات المغلقة والمبللة بالزئبق بعمر تشغيلي أطول واهتزاز تلامس أقل من أي نوع آخر من المرحلات. ^{[ 29 ]}

أجهزة الترحيل الآمنة هي أجهزة تقوم عمومًا بتنفيذ وظائف الحماية. في حالة حدوث خطر، تتمثل مهمة وظيفة الأمان هذه في استخدام التدابير المناسبة لتقليل المخاطر القائمة إلى مستوى مقبول. ^{[ 30 ]}

الموصل الإلكتروني هو مرحل إلكتروني عالي التحمل، مزود بمشتت حراري، يُستخدم في التطبيقات التي تتطلب دورات تشغيل وإيقاف متكررة، مثل السخانات الكهربائية والمحركات الكهربائية الصغيرة وأحمال الإضاءة. لا يحتوي على أجزاء متحركة قابلة للتلف، ولا يوجد ارتداد للموصلات نتيجة الاهتزاز. يتم تفعيله بواسطة إشارات تحكم تيار متردد أو تيار مستمر من وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs) أو أجهزة الكمبيوتر أو مصادر منطق الترانزستور-ترانزستور (TTL) أو غيرها من أنظمة التحكم الدقيقة.

المرحل ذو الحالة الصلبة (SSR) هو مكون إلكتروني ذو حالة صلبة يؤدي وظيفة مشابهة للمرحل الكهروميكانيكي ، ولكنه لا يحتوي على أي أجزاء متحركة، مما يزيد من موثوقيته على المدى الطويل. يستخدم المرحل ذو الحالة الصلبة الثايرستور أو الترياك أو أي جهاز تبديل آخر ذي حالة صلبة، يتم تنشيطه بواسطة إشارة التحكم، لتبديل الحمل المتحكم به، بدلاً من الملف اللولبي. ويمكن استخدام العازل الضوئي ( صمام ثنائي باعث للضوء (LED) مقترن بترانزستور ضوئي ) لعزل دوائر التحكم عن الدوائر المتحكم بها. ^{[ 31 ]}

يتكون المرحل الثابت من دوائر إلكترونية لمحاكاة جميع الخصائص التي يتم تحقيقها بواسطة الأجزاء المتحركة في المرحل الكهرومغناطيسي.

تُصمَّم مرحلات التوقيت لتأخير تشغيل نقاط التلامس بشكلٍ مقصود. ولتأخير قصير جدًا (جزء من الثانية)، يُستخدم قرص نحاسي بين المحرك ومجموعة الشفرات المتحركة. يحافظ التيار المتدفق في القرص على مجال مغناطيسي لفترة وجيزة، مما يُطيل زمن التحرير. ولتأخير أطول قليلًا (يصل إلى دقيقة)، يُستخدم مُخمد اهتزازي. وهو عبارة عن مكبس مملوء بسائل يُسمح له بالتسرب ببطء؛ وتُستخدم أنواع مخمدة اهتزازية مملوءة بالهواء وأخرى مملوءة بالزيت. ويمكن تغيير الفترة الزمنية بزيادة أو تقليل معدل التدفق. أما للفترات الزمنية الأطول، فيُركَّب مؤقت ميكانيكي يعمل بنظام الساعة. ويمكن ضبط المرحلات لفترة توقيت ثابتة، أو يمكن تعديلها ميدانيًا، أو ضبطها عن بُعد من لوحة تحكم. وتوفر مرحلات التوقيت الحديثة القائمة على المعالجات الدقيقة توقيتًا دقيقًا على نطاق واسع.

تُصنع بعض المرحلات بآلية "ممتص صدمات" متصلة بالعضو الدوار، تمنع الحركة الكاملة والفورية عند تنشيط الملف أو فصل التيار عنه. تُكسب هذه الإضافة المرحل خاصية التشغيل بتأخير زمني. ويمكن تصميم مرحلات التأخير الزمني لتأخير حركة العضو الدوار عند تنشيط الملف أو فصل التيار عنه أو كليهما.

يجب تحديد نقاط تلامس مرحلات التأخير الزمني ليس فقط على أنها مفتوحة عادةً أو مغلقة عادةً، بل يجب أيضًا تحديد ما إذا كان التأخير يعمل في اتجاه الإغلاق أو الفتح أو كليهما. فيما يلي وصف للأنواع الأربعة الأساسية لنقاط تلامس مرحلات التأخير الزمني.

أولًا، لدينا التلامس المفتوح عادةً والمغلق مؤقتًا (NOTC). يكون هذا النوع من التلامس مفتوحًا عادةً عندما يكون الملف غير موصول بالتيار الكهربائي. يُغلق التلامس عند توصيل التيار الكهربائي بملف المرحل، ولكن فقط بعد أن يكون الملف موصولًا بالتيار الكهربائي بشكل مستمر لفترة زمنية محددة. بعبارة أخرى، يكون اتجاه حركة التلامس (سواءً للإغلاق أو للفتح) مطابقًا لاتجاه حركة التلامس المفتوح عادةً (NO)، ولكن يوجد تأخير في اتجاه الإغلاق. ولأن هذا التأخير يحدث في اتجاه توصيل التيار الكهربائي بالملف، يُعرف هذا النوع من التلامس أيضًا باسم التلامس المفتوح عادةً والمؤجل.

المرحل الفراغي هو مرحل حساس يتم تركيب نقاط التلامس الخاصة به في غلاف زجاجي مفرغ من الهواء، للسماح بالتعامل مع فولتية الترددات الراديوية التي تصل إلى 20000 فولت دون حدوث وميض بين نقاط التلامس على الرغم من أن تباعد نقاط التلامس منخفض يصل إلى بضعة أجزاء من المائة من البوصة عند الفتح.

لحماية الأجهزة الكهربائية وخطوط النقل، استُخدمت المرحلات الكهروميكانيكية ذات خصائص التشغيل الدقيقة للكشف عن الأحمال الزائدة، والدوائر القصيرة، والأعطال الأخرى. ورغم أن العديد من هذه المرحلات لا تزال قيد الاستخدام، إلا أن المرحلات الرقمية الواقية توفر الآن وظائف حماية مكافئة وأكثر تعقيدًا.

تتميز مرحلات إشارات السكك الحديدية بحجمها الكبير بالنظر إلى الفولتيات المنخفضة في الغالب (أقل من 120  فولت) والتيارات المنخفضة (ربما 100  مللي أمبير) التي تقوم بتحويلها. وتُباعد نقاط التلامس على نطاق واسع لمنع حدوث شرارات كهربائية أو دوائر قصر على مدار عمرها الافتراضي الذي قد يتجاوز خمسين عامًا.

نظراً لضرورة أن تتمتع دوائر إشارات السكك الحديدية بموثوقية عالية، تُستخدم تقنيات خاصة للكشف عن الأعطال في نظام المرحلات ومنعها. وللحماية من الإشارات الخاطئة، تُستخدم عادةً نقاط تلامس مزدوجة في المرحلات على جانبي الدائرة، الموجب والسالب، بحيث يتطلب الأمر إشارتين خاطئتين لإحداث إشارة خاطئة. ونظراً لعدم إمكانية التحقق من جميع دوائر المرحلات، يُعتمد على خصائص تصميمية مثل استخدام نقاط تلامس من الكربون إلى الفضة لمقاومة اللحام الناتج عن الصواعق وتوفير مناعة ضد التيار المتردد.

تُستخدم العوازل الضوئية أيضًا في بعض الحالات مع إشارات السكك الحديدية، وخاصة عندما يكون من المطلوب تبديل نقطة اتصال واحدة فقط.

يتطلب اختيار المرحل المناسب لتطبيق معين تقييم العديد من العوامل المختلفة:

• عدد ونوع نقاط التلامس  — مفتوحة عادةً، مغلقة عادةً، (مزدوجة الرمية)
• تسلسل الاتصال  - "التوصيل قبل الفصل" أو "الفصل قبل التوصيل". على سبيل المثال، كانت مقاسم الهاتف القديمة تتطلب التوصيل قبل الفصل حتى لا ينقطع الاتصال أثناء طلب الرقم.
• تصنيف تيار التلامس  - تقوم المرحلات الصغيرة بتشغيل بضعة أمبيرات، بينما تصل قدرة الموصلات الكبيرة إلى 3000 أمبير، سواء كان التيار مترددًا أو مستمرًا.
• تصنيف جهد التلامس  - عادةً ما تكون مرحلات التحكم مصنفة عند 300 فولت تيار متردد أو 600 فولت تيار متردد، والأنواع المستخدمة في السيارات حتى 50 فولت تيار مستمر، أما مرحلات الجهد العالي الخاصة فتصل إلى حوالي 15000  فولت
• العمر التشغيلي، أو العمر المفيد  - هو عدد مرات تشغيل المرحل بشكل موثوق. يوجد عمر ميكانيكي وعمر تلامس. يتأثر عمر التلامس بنوع الحمل المُبدَّل. يؤدي قطع تيار الحمل إلى حدوث شرارة غير مرغوب فيها بين نقاط التلامس، مما قد يؤدي في النهاية إلى التحامها أو تلفها نتيجة التآكل الناتج عن الشرارة. ^{[ 34 ]}
• جهد الملف  - عادةً ما تكون مرحلات أدوات الآلات 24 فولت تيار مستمر، أو 120 أو 250 فولت تيار متردد، وقد تحتوي مرحلات مفاتيح التبديل على ملفات 125 فولت أو 250 فولت تيار مستمر،
• تيار الملف  - الحد الأدنى للتيار المطلوب للتشغيل الموثوق والحد الأدنى لتيار التثبيت، بالإضافة إلى تأثيرات تبديد الطاقة على درجة حرارة الملف عند دورات تشغيل مختلفة . تعمل المرحلات "الحساسة" ببضعة ميلي أمبيرات.
• العبوة/الغلاف  — مفتوحة، آمنة للمس، جهد مزدوج للعزل بين الدوائر، مقاومة للانفجار ، للاستخدام الخارجي، مقاومة للزيوت ورذاذ الماء، قابلة للغسل لتجميع لوحة الدوائر المطبوعة
• بيئة التشغيل  - الحد الأدنى والحد الأقصى لدرجة حرارة التشغيل والاعتبارات البيئية الأخرى، مثل تأثيرات الرطوبة والملح
• التجميع  - تحتوي بعض المرحلات على ملصق يحافظ على إغلاق الغلاف للسماح بتنظيف لوحة الدوائر المطبوعة بعد اللحام، والذي تتم إزالته بمجرد اكتمال التجميع.
• طرق التركيب  : المقابس، لوحة التوصيل، التركيب على السكة، التركيب على اللوحة، التركيب عبر اللوحة، غلاف للتركيب على الجدران أو المعدات
• زمن التبديل  - حيث تكون السرعة العالية مطلوبة
• نقاط التلامس "الجافة"  - عند تبديل إشارات منخفضة المستوى للغاية، قد تكون هناك حاجة إلى مواد تلامس خاصة مثل نقاط التلامس المطلية بالذهب
• حماية التلامس  - كبح الشرارة في الدوائر الحثية للغاية
• حماية الملف  - كبح جهد الارتفاع المفاجئ الناتج عند تبديل تيار الملف
• العزل بين نقاط تلامس الملف
• اختبارات مقاومة الإشعاع أو اختبارات الفضاء الجوي، وضمان الجودة الخاص
• الأحمال الميكانيكية المتوقعة بسبب التسارع  - تم تصميم بعض المرحلات المستخدمة في تطبيقات الفضاء الجوي للعمل في أحمال الصدمات التي تبلغ 50 جرامًا أو أكثر.
• الحجم  - غالبًا ما تقاوم المرحلات الأصغر حجمًا الاهتزازات الميكانيكية والصدمات بشكل أفضل من المرحلات الأكبر حجمًا، وذلك بسبب انخفاض قصور الأجزاء المتحركة وارتفاع الترددات الطبيعية للأجزاء الأصغر. ^{[ 29 ]} كما أن المرحلات الأكبر حجمًا غالبًا ما تتحمل جهدًا وتيارًا أعلى من المرحلات الأصغر حجمًا.
• الملحقات مثل المؤقتات، والموصلات المساعدة، ومصابيح المؤشر، وأزرار الاختبار.
• الموافقات التنظيمية.
• وصلة مغناطيسية ضالة بين ملفات المرحلات المتجاورة على لوحة الدوائر المطبوعة.

تتضمن عملية اختيار مرحل التحكم المناسب لتطبيق معين العديد من الاعتبارات، بما في ذلك عوامل مثل سرعة التشغيل والحساسية والتخلف . وعلى الرغم من أن مرحلات التحكم النموذجية تعمل في نطاق 5 إلى 20 مللي ثانية ، إلا أن هناك مرحلات بسرعات تبديل تصل إلى 100 ميكروثانية . وتُعد مرحلات ريد، التي تعمل بتيارات منخفضة وتتميز بسرعة تبديل عالية، مناسبة للتحكم في التيارات الصغيرة.

كما هو الحال مع أي مفتاح، يجب ألا يتجاوز تيار التلامس (غير المرتبط بتيار الملف) قيمةً محددة لتجنب التلف. في الدوائر ذات الحث العالي ، مثل المحركات ، يجب معالجة مسائل أخرى. عند توصيل ملف حث بمصدر طاقة، يتولد تيار اندفاعي أو تيار بدء تشغيل المحرك الكهربائي أكبر من تيار الحالة المستقرة. عند انقطاع الدائرة، لا يمكن للتيار أن يتغير لحظيًا، مما يُنشئ قوسًا كهربائيًا قد يكون مُتلفًا عبر نقاط التلامس الفاصلة.

وبالتالي، بالنسبة للمرحلات المستخدمة للتحكم في الأحمال الحثية، يجب تحديد الحد الأقصى للتيار الذي يمكن أن يمر عبر نقاط تلامس المرحل عند تشغيله، وهو ما يُعرف بتيار التوصيل ؛ وتيار التشغيل المستمر؛ وتيار القطع . قد يكون تيار التوصيل أكبر بعدة مرات من تيار التشغيل المستمر، والذي بدوره أكبر من تيار القطع.