Τι είναι οι διακόπτες καλαμιών, πώς είναι ρυθμισμένοι και εργάζονται

Μια σύντομη ιστορία της δημιουργίας διακόπτες καλαμιών

Οι συσκευές μεταγωγής ή απλώς οι επαφές χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορους ηλεκτρικούς και ραδιοεξοπλισμούς. Προκειμένου να βελτιωθούν οι λειτουργικές ιδιότητες, ιδιαίτερα η διάρκεια ζωής και η αξιοπιστία της σύνδεσης, αναπτύχθηκαν μαγνητικά ελεγχόμενες σφραγισμένες επαφές ονομάζεται διακόπτες καλαμιών.

Τα πρώτα δείγματα τέτοιων επαφών εμφανίστηκαν την δεκαετία του 30 του περασμένου αιώνα και η πρώτη μαγνητικά ελεγχόμενη επαφή επινοήθηκε το 1922 στην Αγία Πετρούπολη από τον καθηγητή V. Kovalenkov, για τον οποίο είχε εκδοθεί το πιστοποιητικό διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας αριθ. 466 της ΕΣΣΔ. Ο σχεδιασμός μιας τέτοιας επαφής φαίνεται στο σχήμα 1.

Τακτοποιήσαμε μια τέτοια επαφή ως εξής. Στον πυρήνα 3 του μαλακού μαγνητικού υλικού μέσω των μονωτικών παρεμβυσμάτων 5 συνδέονται οι επαφές 1 και 2, επίσης κατασκευασμένες από μαλακό μαγνητικό υλικό. Όταν διέρχεται ρεύμα διαμέσου του πηνίου 4 στον πυρήνα 3, εμφανίζεται ένα μαγνητικό πεδίο και μαγνητίζει τις επαφές 1 και 2, οι οποίες είναι κλειστές. Το άνοιγμα των επαφών συμβαίνει όταν σταματήσει το ρεύμα μέσω του πηνίου.

Εικόνα 1. Μαγνητικά ελεγχόμενη επαφή του καθηγητή V. Kovalenkov

Στην πραγματικότητα, αυτή ήταν η πρώτη μαγνητικά ελεγχόμενη επαφή, μόνο χωρίς στεγανωτικό κέλυφος. Μια παρόμοια επαφή τοποθετήθηκε για πρώτη φορά στο στεγανοποιητικό κέλυφος από έναν αμερικανικό μηχανικό W.B. Ellwood μόνο το 1936. Στη δεκαετία του εβδομήντα του περασμένου αιώνα, οι διακόπτες καλαμιών έφτασαν στη μέγιστη τους ανάπτυξη και χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορες ηλεκτρονικές συσκευές.

Επί του παρόντος, οι διακόπτες καλαμιών χρησιμοποιούνται λιγότερο εντατικά, επειδή είναι "γεμάτοι" Αισθητήρες Hall. Αλλά σε μερικές περιπτώσεις, οι διακόπτες καλαμιού παρέμειναν εκτός ανταγωνισμού, λόγω της ευκολίας χρήσης, της γαλβανικής απομόνωσης από την πηγή ενέργειας, των ιδιοτήτων της "ξηρής επαφής", έτσι ώστε οι διακόπτες καλαμιών χρησιμοποιούνται ακόμα σε διάφορα κυκλώματα και συσκευές.

Σε περιπτώσεις όπου απαιτείται υψηλή αξιοπιστία και ανθεκτικότητα του στοιχείου μεταγωγής διακόπτες καλαμιών απλά αναντικατάστατη. Ως μέρος του διακόπτη καλαμιού περιλαμβάνονται στον σχεδιασμό διαφόρων αισθητήρων, ηλεκτρομαγνητικών ρελέ, ειδικά χαμηλής τάσης, καθώς και διακόπτες θέσης και κάποιες άλλες συσκευές.

Ποικιλίες των ζευκτών

Εκτός από τις τακτικές επαφές, οι διακόπτες καλαμιών μπορούν να κλείσουν (1 κανονικά ανοιχτή επαφή), διακόπτης (1 επαφή μεταγωγής) και άνοιγμα (1 κανονικά κλειστή επαφή). Αυτή η διαίρεση βασίζεται σε λειτουργικά χαρακτηριστικά.

Σύμφωνα με τις ενδείξεις των δομικών - τεχνολογικών διακόπτων καλαμιών χωρίζονται σε δύο μεγάλες ομάδες: με ξηρές επαφές και με επαφές υδραργύρου. Η πρώτη ποικιλία ονομάζεται διακόπτες ξηρού καλαμιού και ο δεύτερος είναι διακόπτες υδραργύρου. Στην πραγματικότητα, δεν υπάρχει τίποτα ιδιαίτερο στην εργασία των ξηρών ζευκτών, σε σύγκριση με τις συνήθεις επαφές.

Σε διακόπτες υδραργύρου μέσα σε σφραγισμένη θήκη από γυαλί, εκτός από τις επαφές, υπάρχει επίσης μια σταγόνα υδραργύρου. Ο σκοπός αυτού του σταγονιδίου υδραργύρου είναι να υγροποιήσει τις επαφές κατά τη διάρκεια της λειτουργίας για να βελτιώσει την ποιότητα της επαφής μειώνοντας την αντίσταση μετάβασης και επίσης να απαλλαγεί από την αναπήδηση των επαφών.

Ο συνομιλητής ονομάζεται δόνηση επαφής κατά το κλείσιμο και το άνοιγμα, το οποίο, όταν ενεργοποιηθεί μία φορά, οδηγεί σε επανειλημμένη μεταγωγή του μεταδιδόμενου σήματος και επιπλέον σε μια σημαντική αύξηση του χρόνου απόκρισης.

Φανταστείτε ότι μια τέτοια αναπήδηση θα είναι παρούσα σε ενισχυτή ήχου ενώ αλλάζετε το σήμα εισόδου! Στην περίπτωση που μια τέτοια επαφή με κροτάλισμα λειτουργεί σε συνδυασμό με ψηφιακά μικροκυκλώματα, πρέπει να ληφθούν μέτρα για την καταστολή της φλυαρίας με τη μορφή αλυσίδων RC ή RS - ενεργοποιεί.

Υπάρχουν επίσης διάφορες επαφές, συμπεριλαμβανομένων των επαφών καλαμιών σύγχρονα κυκλώματα μικροελεγκτών, αλλά σε αυτά η αναπήδηση επαφής καταστέλλεται προγραμματικά. Μειώνει επίσης τη συνολική απόδοση του συστήματος.

Σχεδίαση διακόπτη ζεύξης

Ο σχεδιασμός διάφορων τύπων διακόπτων καλαμιού φαίνεται στο Σχήμα 2.

Σχέδιο 2. Σχεδίαση διακόπτη ζεύξης

Όλοι οι διακόπτες καλαμιών είναι σφραγισμένη γυάλινη φιάλημέσα στο οποίο βρίσκεται ομάδα επαφών. Οι επαφές είναι μαγνητικοί πυρήνες συγκολλημένοι στα άκρα του κυλίνδρου. Τα εξωτερικά άκρα των πυρήνων είναι σχεδιασμένα να συνδέονται με ένα εξωτερικό ηλεκτρικό κύκλωμα.

Η πιο διαδεδομένη διακόπτης καλαμιού με την ομάδα επαφών ή όπως φαίνεται στο σχήμα "ανοιχτό". Κάθε επαφή - πυρήνας είναι κατασκευασμένος από σιδηρομαγνητικό ελαστικό σύρμα, το οποίο είναι πεπλατυσμένο σε ορθογώνιο σχήμα. Το σύρμα Permalloy με διάμετρο 0,5-1,3 mm χρησιμοποιείται για την κατασκευή πυρήνων, ανάλογα με την ισχύ του διακόπτη καλαμιού και, κατά συνέπεια, τις διαστάσεις του.

Οι επιφάνειες άμεσης επαφής είναι επικαλυμμένες με ευγενές μέταλλο, χρυσό, παλλάδιο, ρόδιο, ασήμι και κράματα με βάση αυτά. Μια τέτοια επίστρωση όχι μόνο μειώνει αντοχή μετάβασης, αλλά επίσης συμβάλλει στην αύξηση της αντοχής στη διάβρωση της επιφάνειας επαφής.

Ο εσωτερικός χώρος του δοχείου γεμίζεται με ένα αδρανές αέριο (υδρογόνο, αργό, άζωτο ή μείγμα αυτών) ή απλώς εκκενωμένο, συμβάλλει επίσης στη μείωση της διάβρωσης επαφής και στην αύξηση της αξιοπιστίας τους. Κατά την κατασκευή των πυρήνων τοποθετούνται έτσι ώστε μεταξύ τους υπάρχει ένα κενό, παρεμπιπτόντως, ενός συγκεκριμένου μεγέθους.

Το Σχ. 3. Διακόπτης καλαθιού

Η αρχή του διακόπτη καλαμιού

Για να ενεργοποιηθεί η ομάδα επαφών, είναι απαραίτητο να δημιουργηθεί ένα μαγνητικό πεδίο επαρκούς αντοχής γύρω από το διακόπτη καλαμιού. Επιπλέον, δεν έχει σημασία πώς δημιουργείται αυτό το πεδίο, είτε απλά με μόνιμο μαγνήτη είτε με ηλεκτρομαγνήτη. Οι γραμμές ισχύος του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου μαγνητίζουν τις εσωτερικές επαφές - τους πυρήνες του διακόπτη καλαμιού, ως αποτέλεσμα του οποίου ξεπερνούν τις δυνάμεις ελαστικότητας, προσελκύουν και κλείνουν το ηλεκτρικό κύκλωμα.

Σε αυτή την κατάσταση, οι επαφές θα παραμείνουν μέχρι να υπάρχει ένα μαγνητικό πεδίο επαρκούς αντοχής γύρω τους: αρκεί να απενεργοποιήσετε τον ηλεκτρομαγνήτη ή να απομακρύνετε τον συνήθη μόνιμο μαγνήτη, μόλις ανοίξουν οι επαφές. Η επόμενη επαφή θα εμφανιστεί όταν επανεμφανιστεί το μαγνητικό πεδίο. Από όλα όσα ειπώθηκαν, μπορεί να συμπεράνει κανείς ότι οι επαφές εκτελούν τρεις λειτουργίες ταυτόχρονα: ελαστικά στοιχεία (ελατήρια), μαγνητικό κύκλωμα και πραγματικά αγώγιμες επαφές.

Ο διακόπτης καλαμιού, που εργάζεται στο άνοιγμα, είναι κάπως διαφορετικός. Το μαγνητικό του σύστημα έχει σχεδιαστεί έτσι ώστε όταν εκτίθεται σε μαγνητικό πεδίο, οι επαφές - πυρήνες μαγνητίζονται με το ίδιο όνομα, επομένως απωθείται η μία την άλλη, σπάζοντας το ηλεκτρικό κύκλωμα.

Στον διακόπτη αλλαγής καλαμιού, μία από τις τρεις επαφές είναι κατά κανόνα κανονική - κλειστή είναι κατασκευασμένη από μη μαγνητικό μέταλλο και οι δύο κανονικά ανοιχτές επαφές είναι κατασκευασμένες από σιδηρομαγνητική, όπως αναφέρθηκε παραπάνω. Επομένως, όταν ένα μαγνητικό πεδίο επενεργεί στον διακόπτη καλαμιού, οι κανονικά ανοικτές επαφές απλώς κλείνουν και ανοίγει μια μη μαγνητική κανονικά κλειστή επαφή που παραμένει στην αρχική της θέση.

Σημείωση Κανονικά ανοιχτή επαφή, η οποία είναι ανοικτή απουσία μιας δράσης ελέγχου, στην περίπτωση αυτή ενός μαγνητικού πεδίου. Κατά συνέπεια κανονικά κλειστή επαφή κλειστό απουσία μαγνητικού πεδίου.

Φυσικά, υπάρχει πάντα ένα μαγνητικό πεδίο, για παράδειγμα το μαγνητικό πεδίο της Γης. Και φαίνεται αδύνατο να πούμε για την απουσία μαγνητικού πεδίου καθόλου. Αλλά το μαγνητικό πεδίο της Γης δεν είναι αρκετό για να λειτουργήσει ο διακόπτης καλαμιού, επομένως μπορεί να παραμεληθεί και μπορεί να ειπωθεί η απουσία μαγνητικού πεδίου, στην περίπτωση αυτή εξωτερικού.

Διαβάστε παρακάτω στο επόμενο άρθρο.

Συνέχεια του άρθρου: "Διακόπτες Reed: μέθοδοι ελέγχου, παραδείγματα χρήσης"

Μπόρις Αλαντίσκιν