ในวิศวกรรมไฟฟ้าสวิตช์แบบขั้นบันไดหรือรีเลย์ แบบขั้นบันได หรือที่รู้จักกันในชื่อยูนิซีเลคเตอร์คือ อุปกรณ์ ไฟฟ้าเชิงกลที่สลับเส้นทางสัญญาณอินพุตไปยังเส้นทางเอาต์พุตที่เป็นไปได้หลายเส้นทาง โดยควบคุมด้วยชุดพัลส์ไฟฟ้า

การใช้งานหลักของสวิตช์แบบขั้นบันไดคือในระบบโทรศัพท์ อัตโนมัติยุคแรก เพื่อกำหนดเส้นทางการโทร ต่อมา สวิตช์เหล่านี้มักถูกใช้ในระบบควบคุมอุตสาหกรรม ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สองเครื่องเข้ารหัสของญี่ปุ่น ซึ่งในสหรัฐอเมริกาเรียกว่าCORAL , JADEและPURPLEก็มีสวิตช์เหล่านี้อยู่ด้วย นักถอดรหัสที่Bletchley Parkใช้ตัวเลือกแบบยูนิซีเลคเตอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์หมุนอย่างต่อเนื่องแทนที่จะใช้ชุดพัลส์ใน Colossus เพื่อถอดรหัส Lorenz ของเยอรมัน^{[ 1 ]}

ในสวิตช์แบบเลือกทิศทางเดียว (uniselector) สวิตช์แบบขั้นบันไดจะเคลื่อนที่ไปตามหรือรอบแกนเดียวเท่านั้น แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วจะมีการใช้งานชุดหน้าสัมผัสหลายชุดพร้อมกันก็ตาม ในสวิตช์ประเภทอื่น ๆ เช่นสวิตช์สโตรว์เกอร์ (Strowger switch ) ที่คิดค้นโดยอัลมอน บราวน์ สโตรว์เกอร์ในปี 1888 การสลับทางกลเกิดขึ้นในสองมิติ

สวิตช์แบบขั้นบันไดถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบโทรศัพท์และระบบควบคุมอุตสาหกรรม ในยุคที่เทคโนโลยีอิเล็กโทรเมคานิกส์มีความสำคัญสูงสุด

สวิตช์แบบขั้นบันไดพื้นฐานเป็นสวิตช์แบบหมุน ที่ทำงานด้วยไฟฟ้า มีขั้วต่อเดียว (โดยทั่วไปคือขั้วต่ออินพุต) และขั้วต่อหลายขั้ว (โดยทั่วไปคือขั้วต่อเอาต์พุต) เช่นเดียวกับสวิตช์แบบหมุนทั่วไปอื่นๆ ขั้วต่อเดียวจะเชื่อมต่อกับขั้วต่อหลายขั้วโดยการหมุนแขนสัมผัส ซึ่งบางครั้งเรียกว่าตัวปัด ไปยังตำแหน่งที่ต้องการ การเคลื่อนที่จากตำแหน่งหนึ่งไปยังอีกตำแหน่งหนึ่งเรียกว่าการขั้นบันได ดังนั้นจึงเป็นที่มาของชื่อกลไกนี้ ตามศัพท์ทางเทคนิคดั้งเดิม นี่คือสวิตช์แบบขั้วเดียวหลายตำแหน่ง

สวิตช์แบบขั้นบันไดบางชนิดมีเพียงขั้วเดียว (ชั้นของหน้าสัมผัส) แต่สวิตช์ทั่วไปจะมีมากกว่านั้น ในกรณีหลังนี้ ตัวเลื่อนทั้งหมดจะเรียงตัวกันและเคลื่อนที่ไปพร้อมกัน ดังนั้น อินพุตหนึ่งตัวที่มีสายไฟหลายเส้นจึงสามารถเชื่อมต่อกับเอาต์พุตหนึ่งตัวจากหลายตัวได้ โดยขึ้นอยู่กับการรับชุดพัลส์ชุดเดียว ในการกำหนดค่านี้ หน้าสัมผัสที่หมุนได้จะคล้ายกับแขนรองรับหัวอ่านในฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์สมัยใหม่ สวิตช์แบบหลายขั้วเป็นเรื่องปกติ บางชนิดอาจมีมากถึงสิบสองขั้ว แต่ก็พบได้น้อยกว่า

สวิตช์ส่วนใหญ่จะมีชุดหน้าสัมผัสคงที่ที่ยื่นออกมาครอบคลุมครึ่งทรงกระบอก ในขณะที่บางรุ่นมีเพียงหนึ่งในสามของทรงกระบอก สวิตช์แบบ "ครึ่งทรงกระบอก" ทั่วไปจะมีชุดหน้าสัมผัสแบบเลื่อนสองชุดอยู่ตรงข้ามกัน ในขณะที่แบบ "หนึ่งในสามของทรงกระบอก" จะมีสามชุด โดยเว้นระยะห่างเท่าๆ กัน สำหรับระดับใดๆ ก็ตาม หน้าสัมผัสแบบเลื่อนทั้งสองหรือทั้งสามชุดจะเชื่อมต่อกัน ดังนั้นจึงไม่สำคัญว่าชุดใดในสอง (หรือสาม) ชุดจะเชื่อมต่อ เมื่อต้องการเข้าถึงเต้ารับเพิ่มเติม โรเตอร์จะมีชุดหน้าสัมผัสแบบเลื่อนสองชุดอยู่ตรงข้ามกัน แต่เยื้องในแนวตั้ง: ในการหมุนครึ่งรอบแรกจะเข้าถึงเต้ารับชุดหนึ่ง และในการหมุนครึ่งรอบที่สองจะเข้าถึงเต้ารับชุดที่สอง

แม่เหล็กไฟฟ้าจะเลื่อนใบปัดไปยังตำแหน่งถัดไปเมื่อได้รับกระแสไฟฟ้ากระแสตรงแบบพัลส์ แกนแม่เหล็ก (แบบมีสปริง) จะไปกระตุ้นตัวล็อกที่เลื่อนเฟือง เมื่อตัวล็อกเคลื่อนที่จนสุด มันจะล็อกเฟืองไว้ไม่ให้เฟืองและใบปัดเคลื่อนที่เลยไป เมื่อตัดกระแสไฟที่ขดลวด สปริงจะดึงตัวล็อกกลับ ตัวล็อกอีกตัวหนึ่ง ซึ่งบางครั้งเรียกว่าสปริงล็อก จะยึดติดอยู่กับโครง ทำให้ใบปัดไม่เคลื่อนที่ถอยหลัง แรงเสียดทานจากการสัมผัสจะช่วยยึดใบปัดไว้กับที่ การออกแบบตัวเลือกทิศทางบางแบบจะทำงานเมื่อมีการป้อนพัลส์ควบคุม ในขณะที่บางแบบจะทำงานเมื่อตัดพัลส์ควบคุม

ในแอปพลิเคชันส่วนใหญ่ เช่น ระบบโทรศัพท์ เป็นที่พึงปรารถนาที่จะสามารถคืนตัวเลื่อนกลับไปยังตำแหน่ง "เริ่มต้น" ซึ่งก็คือตำแหน่งที่จุดเริ่มต้นของการหมุน ณ ปลายด้านหนึ่งของชุดหน้าสัมผัสคงที่ สวิตช์บางตัวมีลูกเบี้ยวติดอยู่กับเพลาตัวเลื่อน ลูกเบี้ยวนี้จะควบคุมชุดหน้าสัมผัสเมื่อตัวเลื่อนอยู่ที่ตำแหน่งเริ่มต้น ซึ่งก็คือจุดเริ่มต้นของการหมุน การออกแบบวงจรอื่นๆ ใช้หน้าสัมผัสระดับเดียว (ขั้ว) เพื่อกำหนดตำแหน่งเริ่มต้นของตัวเลื่อน ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องมีหน้าสัมผัสกำหนดตำแหน่งเริ่มต้นแยกต่างหาก

สวิตช์แบบสเต็ปปิ้งทั่วไปจะมีหน้าสัมผัสที่ทำงานโดยตรงจากแกนของแม่เหล็กสเต็ปปิ้ง หน้าสัมผัสเหล่านี้สามารถทำให้แม่เหล็กหมุนวน ("สเต็ปเอง") และเลื่อนตัวเลื่อนไปข้างหน้าตราบใดที่ยังมีกระแสไฟอยู่ วงจรควบคุมภายนอกจะตัดกระแสไฟเมื่อตัวเลื่อนไปถึงตำแหน่งที่ต้องการ ซึ่งอาจเป็นตำแหน่งเริ่มต้น

สวิตช์แบบขั้นบันไดส่วนใหญ่จะหมุนใบปัดไปในทิศทางเดียวเท่านั้น แต่บางชนิดก็หมุนได้สองทิศทาง โดยชนิดหลังจะมีแม่เหล็กตัวที่สองเพื่อหมุนใบปัดไปในทิศทางตรงกันข้าม ส่วนอีกแบบหนึ่งจะ "หมุน" สปริงไปเรื่อยๆ ขณะที่ใบปัดค่อยๆ ขยับ และมีกลไกเฟืองล็อกเพื่อยึดใบปัดไม่ให้กลับไปยังตำแหน่งเดิม เมื่อวงจรไม่ต้องการใช้งานแล้ว แม่เหล็กไฟฟ้าอีกตัวจะปล่อยกลไกล็อกนั้น สปริงก็จะดันใบปัดกลับไปยังตำแหน่งเดิม

สวิตช์แบบสเต็ปปิ้งมีเสียงดังค่อนข้างมากขณะใช้งาน (โดยเฉพาะอย่างยิ่งในโหมดสเต็ปปิ้งอัตโนมัติ) เนื่องจากกลไกของมันเร่งและหยุดอย่างรวดเร็วเพื่อลดเวลาการทำงานให้น้อยที่สุด อาจเปรียบเทียบเสียงของมันกับกลไกแบบสแนปแอคชั่นบางชนิดได้ อย่างไรก็ตาม สวิตช์เหล่านี้ได้รับการออกแบบมาให้มีอายุการใช้งานยาวนาน หากมีการบำรุงรักษาเป็นระยะ จึงมีความน่าเชื่อถือค่อนข้างสูง

สวิตช์แบบสเต็ปแกนเดียวบางครั้งเรียกว่า ยูนิเซ็กเตอร์

• 
  ภาพหลายมุมของรีเลย์แบบสเต็ปปิ้ง Type 206A
• 
  ขั้วต่อสายไฟ ตัวเครื่องเป็นสวิตช์ 22 ตำแหน่ง หกชั้น
• 
  การติดต่อภายใน
• 
  โซลินอยด์และก้านปัดน้ำฝน
• 
  ภาพจากด้านบน แสดงให้เห็นล้อเฟืองวงล้อ สลัก และสปริงล็อกทางด้านซ้าย

สวิตช์แบบสองแกน (หรือเรียกว่าสวิตช์ Strowgerหรือตัวเลือกการเคลื่อนที่สอง ทิศทางในสหราชอาณาจักร) มีความซับซ้อนกว่าเล็กน้อยโดยทั่วไป กลุ่มตัวปัดขนาดกะทัดรัดกลุ่มเดียวสามารถเชื่อมต่อกับหน้าสัมผัสคงที่ 100 (หรือ 200) จุด ในสิบระดับ เมื่อสวิตช์ไม่ได้ทำงาน ตัวปัดจะหลุดออกจากหน้าสัมผัสคงที่ ตัวปัดจะเคลื่อนที่ขึ้นลงบนเพลาแนวตั้ง และหมุนเข้าไปในกลุ่มหน้าสัมผัสเพื่อทำการเชื่อมต่อ สปริงที่อยู่ภายในเพลาแนวตั้งจะดันตัวปัดกลับไปยังตำแหน่งเดิมที่ด้านล่าง

สวิตช์แบบนี้มีขดลวดสองชุดพร้อมตัวล็อกและเฟือง ชุดหนึ่งใช้ยกตัวเลื่อนขึ้นไปยังกลุ่มหน้าสัมผัสที่ต้องการ และอีกชุดใช้หมุนตัวเลื่อนเข้าไปในกลุ่มหน้าสัมผัส สวิตช์แบบนี้มักใช้ในระบบสวิตช์โทรศัพท์ที่มีสิบกลุ่ม กลุ่มละสิบหน้าสัมผัส โดยทั่วไปแล้วขดลวดจะถูกขับเคลื่อนด้วยพัลส์ไฟฟ้าที่ได้จากแป้นหมุนโทรศัพท์ในสวิตช์แบบสองทิศทาง เมื่อหมุนตัวเลข ตัวเลื่อนจะเลื่อนขึ้นไปตามกลุ่มหน้าสัมผัส จากนั้นจะหมุนโดยอัตโนมัติ (เลื่อนเอง) ไปยังกลุ่มที่เลือกจนกว่าจะพบเต้ารับที่ "ไม่ได้ใช้งาน" สำหรับขั้นตอนสวิตช์ถัดไป ตัวเลขสองหลักสุดท้ายที่หมุนจะควบคุมสวิตช์เชื่อมต่อ ( สวิตช์เลือกสุดท้ายในสหราชอาณาจักร) ตัวเลขรองสุดท้ายจะทำให้ตัวเลื่อนเคลื่อนที่ขึ้น และตัวเลขสุดท้ายจะทำให้ตัวเลื่อนหมุนเข้าไปในกลุ่มหน้าสัมผัสของสายลูกค้าที่โทรเข้ามา หากสายว่างอยู่ แรงดันไฟฟ้า สำหรับเรียกเข้าจะถูกส่งไปยังสายที่โทรเข้ามา และเสียงเรียกเข้าจะถูกส่งไปยังสายที่โทรเข้ามา

สวิตช์สองแกนอีกรูปแบบหนึ่งคือ สวิตช์ Stromberg-Carlson XY ซึ่งพบได้ทั่วไปในชุมสายโทรศัพท์ในภาคตะวันตกของสหรัฐอเมริกา มันเป็นกลไกแบบแบน และหน้าสัมผัสเคลื่อนที่ได้ทั้งไปด้านข้างและไปมา มันค่อนข้างเชื่อถือได้ และสามารถบำรุงรักษาได้โดยผู้ที่มีการฝึกอบรมเพียงเล็กน้อย

สวิตช์แบบขั้นบันไดถูกนำไปใช้ในงานหลากหลายประเภท นอกเหนือจากระบบโทรศัพท์ โดยการต่อสวิตช์หลายๆ ตัวแบบอนุกรม โดยให้เอาต์พุตสูงสุดของตัวหนึ่งต่อเข้ากับหน้าสัมผัสแบบขั้นบันไดของตัวถัดไป ก็สามารถสร้างตัวนับ ได้ หรือโดยการป้อนสัญญาณ พัล ส์ต่อเนื่อง ผ่านรีเลย์และควบคุมรีเลย์จากเอาต์พุตของสวิตช์เอง ก็สามารถทำให้มันค้นหาเส้นที่ไม่มีไฟเลี้ยงเส้นแรกโดยอัตโนมัติ (หรือมีไฟเลี้ยง ขึ้นอยู่กับว่ารีเลย์เป็นแบบปกติเปิดหรือปกติปิด ) นอกจากนี้ยังสามารถใช้เป็นตัวแยกสัญญาณ (demultiplexer) ได้อีกด้วย โดยที่สายอินพุตสองเส้นสามารถควบคุมอุปกรณ์เอาต์พุตได้หลายตัว สายอินพุตเส้นหนึ่งจะเลื่อนสวิตช์จนกว่าจะเลือกอุปกรณ์ที่ถูกต้อง จากนั้นอีกเส้นหนึ่งจะจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์นั้น ยังมีแอปพลิเคชันอื่นๆ อีกมากมายที่เป็นไปได้

สวิตช์ลักษณะนี้ถูกนำไปใช้ในเครื่องถอดรหัสของญี่ปุ่นหลายรุ่นในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2ได้แก่CORAL , JADEและPURPLE (ชื่อเหล่านี้เป็นชื่อที่ชาวอเมริกันตั้งขึ้น) ส่วนเครื่องถอดรหัสของอังกฤษที่ชื่อ Colossus ก็ใช้สวิตช์แบบหมุนเช่นกัน ซึ่งถูกนำมาใช้ในการถอดรหัส Lorenz ของเยอรมัน

• คำอธิบายวิธีการทำงานของสวิตช์แบบขั้นบันได^{[ 1 ]}
• สรุปการทำงานของสวิตช์สเต็ปเปอร์แบบหมุน พร้อมตัวอย่างการใช้งาน