- Wygląd i funkcje projektowe
- Odmiany
- Zasada działania
- Podstawowe parametry
- Jak wygląda zarządzanie?
- Plusy i minusy
- Przykłady praktycznego zastosowania w życiu codziennym
Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!
Wszelkie kontakty mechaniczne podlegają zużyciu. Aby zmniejszyć wpływ tego niszczącego czynnika, w pierwszej połowie ubiegłego wieku opracowano sterowane magnetycznie urządzenia przełączające, których grupa kontaktowa została umieszczona w termosie. W ZSRR takie elementy nazywano „kontaktronem”, w skrócie „kontakt zapieczętowany”, nazwa „kontaktron” została przyjęta w angielskiej dokumentacji technicznej.
Rozważmy zasadę działania tych urządzeń, projekt, główne cechy, zalety i wady. Na końcu artykułu pojawi się kilka przydatnych schematów, w których używane są przełączniki trzciny.
Wygląd i funkcje projektowe
Urządzenia te stanowią grupę kontaktową wykonaną na bazie materiału ferrimagnetycznego, który umieszcza się w szklanej kolbie. Powietrze jest wypompowywane z niego (warunki są tworzone jak najbliżej próżni), opcjonalnie możliwe jest napełnianie gazem obojętnym. Wygląd urządzenia i jego oznaczenie na schematach przedstawiono poniżej.
Z projektem można znaleźć na rysunku 2.
Oznaczenie:
- I - wnioski dotyczące urządzeń.
- B - szklana kolba.
- C - grupa kontaktowa.
- D - gaz obojętny lub próżnia.
Odmiany
W zależności od urządzenia grupy kontaktów, następujące typy urządzeń przełączających można podzielić na następujące typy:
- Elementy ze stykami normalnie otwartymi (wygląd takiego urządzenia pokazano na rys. 1).
- Elementy ze stykiem normalnie zamkniętym.
- Z kontaktem przełączającym.
Oprócz cech funkcjonalnych wymienionych powyżej, istnieją technologiczne, dzielące szczelne urządzenia przełączające na dwie grupy: suchą i rtęciową. Charakterystyczną cechą tego ostatniego jest to, że wewnątrz kolby znajduje się kropla rtęci. Służy do „zwilżania” grupy kontaktowej, pozwala znacznie zmniejszyć opór styku i drgania (odbicia) styków podczas przełączania, co pozytywnie wpływa na jakość kontaktu.
Zasada działania
Działanie urządzenia (zamykanie, otwieranie lub przełączanie kontaktów) jest wymagane do działania na element za pomocą pola magnetycznego, którego siła będzie wystarczająca do przełączenia. Źródłem takiego pola może być normalny lub elektromagnes.
Pod wpływem linii siły magnetyzacji styków dochodzi do przeciążenia obwodu i pokonania progu elastyczności.
W związku z tym, gdy tylko pole magnetyczne grupy kontaktowej przestanie działać, powróci do pierwotnego stanu. To jest, poza ich bezpośrednim celem, funkcjonalnie, kontakty odgrywają rolę rdzenia magnetycznego i elementu elastycznego.
Urządzenia ze stykami normalnie zamkniętymi działają trochę inaczej. Ich ferrimagnetyczne elementy sprężyste, dostające się pod wpływem pola magnetycznego, pobierają ten sam ładunek, co powoduje ich odpychanie, zrywając kontakt.
Czasami w takich przełącznikach tylko jeden elastyczny element jest wykonany ze stopu ferrimagnetycznego, w wyniku zbliżania się magnesu jest przyciągany do niego, odłączając obwód.
Podobna zasada dotyczy przełączników kontaktronowych z grupą przełączającą styków, w której dwa z nich są wykonane z materiału magnetycznego. Pod wpływem magnesu przyciągają się, a kontakt niemagnetyczny pozostaje w swojej pierwotnej pozycji. W rezultacie obwód jest przełączany ponownie.
Podstawowe parametry
Właściwości uszczelnionych przełączników są określone przez parametry mechaniczne i elektryczne. Pierwsze to:
- N max - liczba określająca maksymalną dopuszczalną liczbę operacji bez zmiany głównych cech.
- V cp - wartość reprezentująca natężenie pola niezbędne do reakcji urządzenia. W terminologii technicznej ta cecha nazywana jest siłą magnetomotoryczną.
- V OTP - wartość odpowiadająca sile otwarcia.
- t cp - czas wymagany do uruchomienia grupy kontaktów.
- t opt to przedział czasu wymagany do wydania.
- Dwa ostatnie parametry są najważniejszymi cechami mechanicznymi, ponieważ opisują prędkość przełączania.
- Podajemy teraz główne charakterystyki elektryczne:
- R K - opór między stykami w stanie zamkniętym.
- R FROM - rezystancja otwartych styków.
- U CR - napięcie przebicia, ta charakterystyka zależy zarówno od poprzedniego parametru, jak i odległości między grupą kontaktową. Ponadto wytrzymałość dielektryczna wpływa na wytrzymałość dielektryczną.
- P max - moc przełączania.
- C K - pojemność utworzona przez otwarte styki.
Jak wygląda zarządzanie?
Możesz zarządzać zamkniętym przełącznikiem na dwa sposoby:
- za pomocą magnesu stałego;
- oddziaływanie na cewkę podłączoną do źródła prądu stałego.
W pierwszym przykładzie wykonania sterowanie może być realizowane przez ruch liniowy lub kątowy magnesu trwałego. Istnieje również sposób, w jaki pole pokrywa się ze specjalną kurtyną.
Jako przykład zastosowania metody sterowania za pomocą magnesu można przytoczyć czujniki poziomu, a także pozycje, alarmy przeciwwłamaniowe itp.
Druga opcja umożliwia utworzenie przekaźnika opartego na przełączniku kontaktronowym. W przeciwieństwie do tradycyjnego projektu, takie urządzenie będzie bardziej niezawodne i trwałe, ponieważ praktycznie nie zawiera ruchomych elementów mechanicznych. Jeśli chodzi o niewielką liczbę grup kontaktowych, ta wada jest łatwo wyeliminowana poprzez zwiększenie liczby przełączników kontaktronowych.
Przykład zastosowania tej metody sterowania może służyć jako przekaźnik prądowy oparty na przełączniku kontaktronowym. Jest to cewka nawinięta grubym drutem, wewnątrz której umieszczony jest szczelny przełącznik. To urządzenie może służyć jako system ochronny przed przeciążeniem w obwodach prądu stałego. Czułość instrumentu można łatwo regulować poprzez liniowe przesuwanie przełącznika wewnątrz cewki.
Plusy i minusy
Każdy projekt oprócz zalet nie jest pozbawiony wad. Znając mocne i słabe strony urządzenia, możesz znaleźć optymalny zakres jego zastosowania. Spójrzmy na zalety uszczelnionych przełączników, takie właściwości jak:
- Wysoka niezawodność przełączania. Jest prawie dwa rzędy wielkości wyższe niż w otwartych grupach kontaktowych. Osiąga się to dzięki wysokiej rezystancji między otwartymi stykami (R IZ ), można ją obliczyć w dziesiątkach MOhm. Ważną rolę odgrywa również wskaźnik wytrzymałości elektrycznej (U CR ), napięcie przebicia niektórych modeli przekracza 10 kV.
- Szybkość jest również niezaprzeczalną zaletą. Częstotliwość przełączania wielu modeli jest bliska 1 kHz. Jeśli chodzi o parametry opisujące prędkość przełączania, to są one w następujących zakresach: t cp - od 0, 4 do 1, 8 ms, t out od - od 0, 25 do 0, 9 ms, co znacznie przekracza podobne charakterystyki otwartych grup kontaktowych.
- Trwałość, liczba pozytywów szacowana jest na miliardy, a żadna otwarta grupa kontaktowa nie może nawet zbliżyć się do tego kamienia milowego.
- Ten typ przełącznika jest niewymagający do skoordynowania z obciążeniem.
- Zarządzanie można wykonać bez użycia energii elektrycznej.
Wady charakterystyczne:
- Niska moc przełączania.
- Mała liczba kontaktów.
- Odbijanie po uruchomieniu (projekty „mokre” eliminują tę wadę).
- Duży rozmiar dla nowoczesnej bazy radiowej.
- Niewystarczająca wytrzymałość szklanej bańki.
- Wrażliwe na zewnętrzne pola magnetyczne.
Pomimo oczywistej przewagi cech pozytywnych, urządzenia te są stopniowo zastępowane przez analogi półprzewodnikowe, takie jak czujniki Halla. Brak odbicia, mały rozmiar i większa siła odegrały kluczową rolę.
Przykłady praktycznego zastosowania w życiu codziennym
Zgodnie z obietnicą na początku artykułu, oto kilka przydatnych schematów wykorzystujących przełączniki trzcinowe. Zacznijmy od uniwersalnego sterowania oświetleniem na korytarzu. Zasada działania jest następująca: po otwarciu przednich drzwi światło włącza się automatycznie i po kilku minutach wyłącza się. Przy wystarczającym poziomie oświetlenia światło na korytarzu nie włącza się.
Legenda:
- Rezystory: R1 - 68 kΩ, R2 - 33 kΩ, R3 - 470 kΩ, R4 - 10 kΩ, R5 - 27 kΩ.
- Kondensatory: C1 - 0, 1 μF, C2 - 100 μF x 25 V, C3 - 470 μF x 25 V.
- Diody Zenera i diody: VD1 - КС212Ж, VD2 i VD3 - КД522 (1N4148), VD4 - КД209 (1N4004).
- Tranzystory: VT1 i VT2 - ÌRF840.
- SG1 - dowolny konwencjonalny czujnik kontaktronowy, na przykład 59145-030.
- FR1 to fotorezystor, odpowiedni dla każdego typu z rezystancją w świetle co najmniej 8 kΩ, w ciemności - 120-180 kΩ.
- Wyzwalacz D1 - K561TM2 (CD4013).
Ustawienie obwodu jest ograniczone do wyboru rezystancji R1, aby wybrać optymalne opóźnienie wyłączenia światła.
Teraz rozważymy schemat prostego domowego systemu alarmowego, w którym używany jest również typowy czujnik kontaktronowy dla drzwi.
Legenda:
- Rezystory: R1, R2 i R3 - 100 kΩ, R4 - 33 kΩ, R5 - 100 kΩ, R6 - 1 kΩ.
- Kondensatory: C1 - 100 µF x 16 V, C2 - 50 µF x 16 V, C3 0, 068 µF.
- Diody i diody LED: VD1 i VD2 - KD522 (1T4148), HL1 - AL307B.
- Tranzystory: VT1 - KT829, VT2 - K361.
- IC: K561LA7.
- S1 - czujnik kontaktronowy 59145-030.
Jako syrena używana jest syrena AC-10.
Obwód zasilany jest baterią 12 V o pojemności 4 Ah.