Porrastetut DIP-kytkimet, jotka toimivat manuaalisina koodauksena ja tilanvalintakomponentteina, yhdistävät mekaanisen paikantamisen ja sähkökoskettimen tarkan koordinaation rakenteelliseen suunnitteluun ja toimintaperiaatteeseen. Tavoitteena on saavuttaa tasapaino korkean luotettavuuden, tunnistettavuuden ja häiriöntorjuntaominaisuuksien välillä. Niiden suunnitteluperiaatteet voidaan systemaattisesti selittää muun muassa mekaanisen rakenteen, vaihteiston paikannusmekanismin, sähköliitäntätavan ja materiaalin valinnan perusteella.
Mekaanisen rakenteen tasolla porrastetun DIP-kytkimen ydinominaisuus on, että vaihteen liukusäädin liikkuu esiasetettua porrastettua rataa pitkin. Jokainen vaihe vastaa tiettyä piirin päälle/pois-tilaa. Vaihdon aikana liukusäädin luottaa askelmien pystysuoraan pudotukseen fyysisen rajan muodostamiseksi, mikä luo selkeän pysähtymistuntemuksen tavoiteasennon saavuttaessa. Tämä rajoittava rakenne välttää tehokkaasti tärinän, törmäyksen tai väärinkäytön aiheuttaman vaihteenvaihdon, mikä tarjoaa suuremman edun vakaudessa verrattuna tasomaisiin liukukytkimiin. Askelmien geometriset parametrit (kuten askelkorkeus, askelleveys ja kallistuskulma) on simuloitava suunnitteluvaiheessa mekaanisesti ja kosketuksellisesti, jotta varmistetaan tasainen vaihto ja tarkka asemointi erilaisilla käyttövoimilla.
Hammaspyörän sijoitus perustuu koveraan{0}}kuperaan liitäntämekanismiin liukusäätimen ja alustan välillä. Liukusäätimen pohjassa on ulokkeita tai elastisia kynsiä, jotka tarttuvat porrastettuihin uriin. Kun liukusäädin siirtyy porrastettuun tasoon, kynnet tarttuvat uriin muodostaen mekaanisen lukon ja käynnistäen samalla sisäisen kosketinryhmän kytkentätoiminnon. Yhteyshenkilöryhmä käyttää tyypillisesti matriisia tai itsenäistä asettelua. Jokainen liikkuva kosketin koskettaa tai eroaa kiinteästä koskettimesta liukusäätimen liikkuessa, mikä muuttaa piirin päälle/pois-tilaa tai koodausyhdistelmää. Luotettavan kosketuksen varmistamiseksi säilytetään sopiva kosketuspaine liikkuvien ja kiinteiden koskettimien välillä ja valitaan kulutusta kestävät, -vähän{7}}kestämättömät materiaalit.
Sähköliitäntäperiaate perustuu koskettimien sulkemisen ja avaamisen loogiseen kartoitukseen. Erilaiset askelpaikat vastaavat erilaisia kontaktiyhdistelmiä, mikä tuottaa binääri-, desimaali- tai mukautettuja -koodattuja signaaleja. Suunnittelun aikana tarvitaan tarkka kosketinvälin ja ryömintäetäisyyden laskeminen, jotta kohdepiirin jännitetaso ja eristysvaatimukset täyttyvät. Hapettumis- ja kipinöintiilmiöt on estettävä materiaaleissa ja pintakäsittelyissä signaalinsiirron vakauden varmistamiseksi. Matala-tason tai korkean
Materiaalivalinnalla on myös tärkeä rooli suunnittelussa. Kotelo on tyypillisesti valmistettu korkean -lämpötilojen kestävästä, paloa-hidastavasta teknisestä muovista, joka tarjoaa erinomaisen eristyksen ja mekaanisen suojan. Liukusäätimessä ja kynsissä käytetään usein kulutusta{4}}kestäviä vahvistettuja hartsi- tai metallimateriaaleja rakenteen eheyden varmistamiseksi-pitkäaikaisessa käytössä. Koskettimet on valmistettu pohjamateriaalina kupariseoksesta, jota on täydennetty jalometallipinnoitteella johtavuuden ja kestävyyden tasapainottamiseksi.
Yhteenvetona voidaan todeta, että porrastetun DIP-kytkimen suunnitteluperiaatteena on saavuttaa kytkimen asennon fyysinen lukitus porrastettujen mekaanisten rajojen avulla yhdistettynä luotettavaan koskettimen kytkentämekanismiin piirin tilan tarkan hallinnan saavuttamiseksi ja optimoida ympäristöön sopeutuvuus ja käyttöikä materiaali- ja rakennetasolla. Tämä periaate tekee siitä erittäin arvokkaan aloilla, joilla on korkeat vakauden ja käytettävyyden vaatimukset, kuten teollisuusohjaus, viestintälaitteet ja testauslaitteet.
