Czym są kontaktrony, jak są rozmieszczone i działają

Krótka historia tworzenia kontaktronów

Urządzenia przełączające lub tylko styki są bardzo szeroko stosowane w różnych urządzeniach elektrycznych i radiowych. Opracowano je w celu poprawy właściwości operacyjnych, a zwłaszcza żywotności i niezawodności połączenia kontrolowane magnetycznie uszczelnione styki o nazwie kontaktrony.

Pierwsze próbki takich kontaktów pojawiły się w latach 30. ubiegłego wieku, a pierwszy kontakt sterowany magnetycznie został wynaleziony w 1922 r. W Petersburgu przez profesora V. Kowalalenkowa, dla którego wydano mu certyfikat praw autorskich ZSRR nr 466. Konstrukcja takiego styku pokazano na rysunku 1.

Umówiłem taki kontakt w następujący sposób. Do rdzenia 3 miękkiego materiału magnetycznego poprzez uszczelki izolacyjne 5 przymocowane są styki 1 i 2, również wykonane z miękkiego materiału magnetycznego. Podczas przepływu prądu przez cewkę 4 w rdzeniu 3 pojawia się pole magnetyczne i magnesuje styki 1 i 2, które są zamknięte. Otwarcie styków następuje, gdy ustaje prąd w cewce.

Ryc. 1. Magnetycznie sterowany kontakt profesora V. Kowalalenkowa

W rzeczywistości był to pierwszy kontakt sterowany magnetycznie, tylko bez powłoki uszczelniającej. Podobny kontakt został po raz pierwszy umieszczony w powłoce uszczelniającej przez amerykańskiego inżyniera W.B. Ellwood dopiero w 1936 roku. W latach siedemdziesiątych ubiegłego wieku kontaktrony osiągnęły maksymalny rozwój i są szeroko stosowane w różnych urządzeniach elektronicznych.

Obecnie kontaktrony są używane mniej intensywnie, ponieważ są „wypchane” Czujniki Halla. Ale w niektórych przypadkach kontaktrony pozostawały poza konkurencją ze względu na łatwość użycia, galwaniczną izolację od źródła zasilania, właściwości „styku bezprądowego”, dlatego kontaktrony są nadal używane w różnych obwodach i urządzeniach.

W przypadkach, w których wymagana jest wysoka niezawodność i trwałość elementu przełączającego kontaktrony po prostu niezastąpiony. Jako część kontaktronu wchodzą w skład różnych czujników, przekaźników elektromagnetycznych, zwłaszcza niskoprądowych, a także przełączników pozycyjnych i niektórych innych urządzeń.

Odmiany przełączników kontaktronowych

Oprócz zwykłych styków kontaktrony mogą zamykać (1 zestyk normalnie otwarty), przełączać (1 zestyk przełączający) i otwierać (1 zestyk normalnie zamknięty). Podział ten oparty jest na cechach funkcjonalnych.

Zgodnie ze znakami strukturalno - technologicznych kontaktronów podzielono na dwie duże grupy: ze stykami suchymi i ze stykami rtęciowymi. Pierwsza odmiana nosi nazwę kontaktronów suchych, a druga to kontaktrony rtęciowe. W rzeczywistości nie ma nic specjalnego w pracy suchych kontaktronów w porównaniu ze zwykłymi stykami.

W kontaktronach rtęciowych wewnątrz zamkniętej szklanej obudowy oprócz styków występuje również kropla rtęci. Celem tej kropli rtęci jest zwilżenie styków podczas pracy, aby poprawić jakość kontaktu poprzez zmniejszenie rezystancji przejścia, a także pozbyć się odbicia styków.

Drgania nazywane są wibracją kontaktową podczas zamykania i otwierania, która po jednorazowym uruchomieniu prowadzi do wielokrotnego przełączania przesyłanego sygnału, a ponadto do znacznego wydłużenia czasu odpowiedzi.

Wyobraź sobie, że takie odbicie będzie obecne we wzmacniaczu audio podczas przełączania sygnału wejściowego! W przypadku, gdy taki grzechotający styk działa w połączeniu z cyfrowymi mikroukładami, konieczne jest podjęcie środków w celu stłumienia rozmów w postaci łańcuchów RC lub RS - wyzwalacze.

Różne kontakty, w tym kontaktrony, są również używane w nowoczesne obwody mikrokontrolera, ale w nich odbijanie kontaktów jest programowo tłumione. Zmniejsza to również ogólną wydajność systemu.

Konstrukcja kontaktronu

Konstrukcja różnych rodzajów kontaktronów pokazano na rysunku 2.

Rysunek 2. Konstrukcja kontaktronu

Wszystkie kontaktrony są zamknięta szklana butelkawewnątrz którego się znajduje grupa kontaktowa. Styki to rdzenie magnetyczne przyspawane do końców cylindra. Zewnętrzne końce rdzeni są zaprojektowane do podłączenia do zewnętrznego obwodu elektrycznego.

Najbardziej rozpowszechniony kontaktron z grupą kontaktów lub jak pokazano na rysunku „otwarty”. Każdy rdzeń stykowy wykonany jest z ferromagnetycznego elastycznego drutu, który jest spłaszczony do kształtu prostokątnego. Drut ze stopu o średnicy 0,5 - 1,3 mm służy do produkcji rdzeni, w zależności od mocy kontaktronu i odpowiednio jego wymiarów.

Bezpośrednio stykające się powierzchnie są pokryte metalem szlachetnym, złotem, palladem, rodem, srebrem i stopami na ich bazie. Taka powłoka nie tylko zmniejsza rezystancja przejścia, ale także przyczynia się do zwiększenia odporności na korozję powierzchni styku.

Wewnętrzna przestrzeń pojemnika jest wypełniona gazem obojętnym (wodorem, argonem, azotem lub ich mieszaniną) lub po prostu opróżniona, pomaga również zmniejszyć korozję kontaktową i zwiększyć ich niezawodność. Podczas produkcji rdzeni są ustawione tak, aby między nimi była szczelina, nawiasem mówiąc, o określonym rozmiarze.

Ryc. 3. Kontaktron

Zasada działania kontaktronu

Aby wyzwolić grupę styków, konieczne jest wytworzenie pola magnetycznego o wystarczającej sile wokół kontaktronu. Co więcej, nie ma znaczenia, w jaki sposób to pole jest tworzone, albo po prostu przez magnes stały, albo przez elektromagnes. Linie siły zewnętrznego pola magnetycznego magnesują styki wewnętrzne - rdzenie kontaktronu, w wyniku czego pokonują siły sprężyste, przyciągają i zamykają obwód elektryczny.

W tym stanie styki pozostaną, dopóki będzie wokół nich pole magnetyczne o wystarczającej sile: wystarczy wyłączyć elektromagnes lub usunąć zwykły magnes stały, gdy tylko styki się otworzą. Następna operacja kontaktowa nastąpi po ponownym pojawieniu się pola magnetycznego. Z powyższego możemy wywnioskować, że styki wykonują jednocześnie trzy funkcje: elementy sprężyste (sprężyny), obwód magnetyczny i same styki przewodzące.

Kontaktron, działający przy otwieraniu, jest nieco inny. Jego układ magnetyczny jest tak zaprojektowany, że pod wpływem pola magnetycznego styki - rdzenie są namagnesowane pod tą samą nazwą, dlatego odpychają się nawzajem, przerywając obwód elektryczny.

W kontaktronowym przełączniku jeden z trzech styków jest z reguły normalny - zamknięty jest wykonany z niemagnetycznego metalu, a oba normalnie otwarte styki są wykonane z ferromagnetycznego, jak wspomniano powyżej. Dlatego, gdy pole magnetyczne działa na kontaktron, normalnie otwarte styki po prostu się zamykają, a niemagnetyczny normalnie zamknięty styk, pozostając w swoim pierwotnym miejscu, otwiera się.

Uwaga Kontakt normalnie otwarty, który jest otwarty przy braku działania kontrolnego, w tym przypadku pola magnetycznego. Odpowiednio styk normalnie zamknięty zamknięte przy braku pola magnetycznego.

Oczywiście pole magnetyczne jest zawsze obecne, na przykład pole magnetyczne Ziemi. I wydaje się niemożliwe, aby w ogóle powiedzieć o braku pola magnetycznego. Ale ziemskie pole magnetyczne nie wystarczy, aby zadziałał kontaktron, dlatego można to zaniedbać i można stwierdzić brak pola magnetycznego, w tym przypadku zewnętrznego.

Czytaj dalej w następnym artykule.

Kontynuacja artykułu: „Kontaktrony: metody sterowania, przykłady zastosowania”

Boris Aladyshkin