Ce sunt comutatoarele, modul în care sunt aranjate și funcționate

O scurtă istorie a creării de comutatoare cu stuf

Dispozitivele de comutare sau doar contactele sunt foarte utilizate pe scară largă în diferite echipamente electrice și radio. Pentru a îmbunătăți proprietățile operaționale, în special durata de viață și fiabilitatea conexiunii, acestea au fost dezvoltate contacte sigilate controlate magnetic au fost numite comutatoare cu stuf.

Primele probe de astfel de contacte au apărut în anii 30 ai secolului trecut, iar primul contact cu control magnetic a fost inventat în 1922 la Sankt Petersburg de către profesorul V. Kovalenkov, pentru care i s-a eliberat certificatul de autor al URSS nr. 466. Proiectarea unui astfel de contact este prezentată în figura 1.

Am organizat un astfel de contact după cum urmează. La miezul 3 al materialului magnetic moale prin garniturile izolante 5 sunt atașate contacte 1 și 2, de asemenea realizate din material magnetic moale. La trecerea curentului prin bobina 4 din miezul 3 apare un câmp magnetic și magnetizează contactele 1 și 2, care sunt închise. Deschiderea contactelor are loc atunci când curentul prin bobină încetează.

Figura 1. Contactul controlat magnetic al profesorului V. Kovalenkov

De fapt, acesta a fost primul contact controlat magnetic, numai fără o carcasă de etanșare. Un contact similar a fost plasat pentru prima dată în carcasa de etanșare de către un inginer american W.B. Ellwood abia în 1936. În anii șaptezeci ai secolului trecut, întrerupătoarele de trestie au atins dezvoltarea maximă și sunt utilizate pe scară largă în diferite dispozitive electronice.

În prezent, comutatoarele cu stuf sunt utilizate mai puțin intens, deoarece sunt „aglomerate” Senzori de sală. Dar, în unele cazuri, comutatoarele cu stuf au rămas în afara concurenței, datorită ușurinței de utilizare, izolării galvanice de sursa de alimentare, proprietăților „contactului uscat”, astfel încât întrerupătoarele de stuf sunt încă utilizate în diverse circuite și dispozitive.

În cazurile în care este necesară fiabilitatea ridicată și durabilitatea elementului de comutare comutatoare cu stuf pur și simplu de neînlocuit. Ca parte a comutatorului cu stuf sunt incluse în proiectarea diverșilor senzori, relee electromagnetice, în special cu curent mic, precum și comutatoare de poziție și alte dispozitive.

Soiuri de comutatoare cu stuf

La fel ca și contactele obișnuite, comutatoarele cu stuf pot fi închise (1 contact în mod normal deschis), comutare (1 contact de comutare) și deschidere (1 contact normal închis). Această diviziune se bazează pe caracteristici funcționale.

Conform semnelor structurii - întrerupătoarele tehnologice de stuf sunt împărțite în două grupuri mari: cu contacte uscate și cu contacte cu mercur. Prima varietate se numește întrerupătoare cu stuf uscat, iar a doua este comutatoare cu trestie de mercur. De fapt, nu există nimic special în lucrarea întrerupătorilor cu stuf uscat, în comparație cu contactele obișnuite.

În comutatoarele cu stuf de mercur din interiorul unei cutii de sticlă sigilate, pe lângă contacte, există și o picătură de mercur. Scopul acestei picături de mercur este de a uda contactele în timpul funcționării pentru a îmbunătăți calitatea contactului prin reducerea rezistenței de tranziție și, de asemenea, pentru a scăpa de respirația contactelor.

Chatterul se numește vibrație de contact în timpul închiderii și deschiderii, care, atunci când este activat o dată, duce la comutarea repetată a semnalului transmis și, în plus, la o creștere semnificativă a timpului de răspuns.

Imaginați-vă că va fi prezent un astfel de respingere în amplificator audio în timp ce comutați semnalul de intrare! În cazul în care un astfel de contact zgomotos funcționează împreună cu microcircuite digitale, este necesar să se ia măsuri pentru a suprima chatul sub formă de lanțuri RC sau RS - declanșatoare.

Sunt utilizate și diverse contacte, inclusiv contacte cu stuf circuite moderne de microcontrolere, dar în ele respirația de contact este suprimată programatic. De asemenea, reduce performanța generală a sistemului.

Reed Switch Design

Proiectarea diferitelor tipuri de întrerupătoare cu stuf este prezentată în figura 2.

imagine 2. Reed Switch Design

Toate comutatoarele cu stuf sunt flacon de sticlă sigilatîn interiorul căruia se află grup de contact. Contactele sunt nuclee magnetice sudate la capetele cilindrului. Capetele exterioare ale miezurilor sunt proiectate pentru a fi conectate la un circuit electric extern.

Cel mai răspândit comutator stuf cu grup de contact sau după cum se arată în figura „deschis”. Fiecare miez de contact este realizat din sârmă elastică feromagnetică, care este aplatizată la o formă dreptunghiulară. Firul Permalloy cu un diametru de 0,5 - 1,3 mm este utilizat pentru fabricarea miezurilor, în funcție de puterea comutatorului stufului și, în consecință, de dimensiunile acestuia.

Suprafețele care intră în contact direct sunt acoperite cu metal nobil, aur, paladiu, rodiu, argint și aliaje pe baza lor. O astfel de acoperire nu numai că reduce rezistență de tranziție, dar contribuie, de asemenea, la creșterea rezistenței la coroziune a suprafeței de contact.

Spațiul intern al recipientului este umplut cu un gaz inert (hidrogen, argon, azot sau un amestec al acestuia) sau pur și simplu evacuat, ajută, de asemenea, la reducerea coroziunii de contact și la creșterea fiabilității acestora. La fabricarea miezurilor sunt poziționate astfel încât între ele să existe un decalaj, apropo, de o anumită dimensiune.

Fig. 3. Comutator spate

Principiul comutatorului cu stuf

Pentru a declanșa grupul de contact, este necesar să se creeze un câmp magnetic cu o intensitate suficientă în jurul comutatorului cu stuf. Mai mult, nu este absolut important modul în care acest câmp va fi creat, fie pur și simplu de un magnet permanent sau de un electromagnet. Liniile de forță ale câmpului magnetic extern magnetizează contactele interne - miezurile întrerupătorului stufului, în urma cărora depășesc forțele elastice, atrag și închid circuitul electric.

În această stare, contactele vor rămâne atâta timp cât în ​​jurul lor există un câmp magnetic cu o rezistență suficientă: este suficient să opriți electromagnetul sau să îndepărtați magnetul permanent obișnuit, imediat ce contactele se deschid. Următoarea operație de contact va avea loc când reapare câmpul magnetic. Din cele de mai sus, putem concluziona că contactele îndeplinesc trei funcții simultan: elemente elastice (arcuri), circuitul magnetic și contactele conductoare.

Comutatorul cu stuf, care lucrează la deschidere, este oarecum diferit. Sistemul său magnetic este conceput astfel încât, atunci când sunt expuși unui câmp magnetic, miezurile de contact sunt magnetizate cu același nume, de aceea se resping reciproc, rupând circuitul electric.

La comutatorul stufului de comutare, de regulă, unul dintre cele trei contacte este normal - închis este realizat din metal non-magnetic, și ambele în mod normal - contactele deschise sunt făcute din feromagnetic, așa cum s-a menționat mai sus. Prin urmare, atunci când un câmp magnetic acționează asupra unui comutator stuf, contactele deschise în mod normal pur și simplu se închid și se deschide un contact non-magnetic normal închis, care rămâne în locul său inițial.

Notă. Contact normal deschis, care este deschis în absența unei acțiuni de control, în acest caz un câmp magnetic. respectiv contact normal închis închis în absența unui câmp magnetic.

Desigur, un câmp magnetic este întotdeauna prezent, de exemplu, câmpul magnetic al Pământului. Și pare imposibil de spus despre absența unui câmp magnetic deloc. Dar câmpul magnetic al Pământului nu este suficient pentru funcționarea comutatorului stufului, de aceea poate fi neglijat și se poate spune absența unui câmp magnetic, în acest caz extern.

Citiți mai departe în articolul următor.

Continuarea articolului: "Comutatoare Reed: metode de control, exemple de utilizare"

Boris Aladyshkin