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¿Qué son los interruptores de láminas, cómo están dispuestos y funcionan?
Una breve historia de la creación de interruptores de láminas
Los dispositivos de conmutación o solo los contactos se usan ampliamente en diversos equipos eléctricos y de radio. Para mejorar las propiedades operativas, especialmente la vida útil y la fiabilidad de la conexión, se desarrollaron contactos sellados controlados magnéticamente llamado interruptores de láminas.
Las primeras muestras de tales contactos aparecieron en los años 30 del siglo pasado, y el primer contacto controlado magnéticamente fue inventado en 1922 en San Petersburgo por el profesor V.Kovalenkov, por el cual se le emitió el certificado de derechos de autor de la URSS No. 466. El diseño de dicho contacto se muestra en la Figura 1.
Organizó tal contacto de la siguiente manera. Al núcleo 3 de material magnético blando a través de las juntas aislantes 5 están unidos los contactos 1 y 2, también hechos de material magnético blando. Al pasar corriente a través de la bobina 4 en el núcleo 3, aparece un campo magnético y magnetiza los contactos 1 y 2, que están cerrados. La apertura de los contactos ocurre cuando la corriente a través de la bobina cesa.
Figura 1. Contacto controlado magnéticamente del profesor V. Kovalenkov
De hecho, este fue el primer contacto controlado magnéticamente, solo sin una carcasa de sellado. Un contacto similar fue colocado por primera vez en la carcasa de sellado por un ingeniero estadounidense W.B. Ellwood solo en 1936. En los años setenta del siglo pasado, los interruptores de láminas alcanzaron su máximo desarrollo y se usan ampliamente en varios dispositivos electrónicos.
Actualmente, los interruptores de láminas se usan con menos intensidad, porque están "desplazados" Sensores Hall. Pero en algunos casos, los interruptores de láminas permanecieron fuera de competencia, debido a la facilidad de uso, el aislamiento galvánico de la fuente de alimentación, las propiedades del "contacto seco", por lo que los interruptores de láminas todavía se utilizan en varios circuitos y dispositivos.
En los casos en que se requiere alta confiabilidad y durabilidad del elemento de conmutación interruptores de láminas Simplemente insustituible. Como parte del interruptor de láminas se incluyen en el diseño de varios sensores, relés electromagnéticos, especialmente de baja corriente, así como interruptores posicionales y algunos otros dispositivos.
Variedades de interruptores de láminas
Además de los contactos regulares, los interruptores de láminas pueden cerrarse (1 contacto normalmente abierto), cambiar (1 contacto de conmutación) y abrirse (1 contacto normalmente cerrado). Esta división se basa en características funcionales.
Según los signos de los interruptores de láminas estructurales y tecnológicos, se dividen en dos grandes grupos: con contactos secos y con contactos de mercurio. La primera variedad se llama interruptores de láminas secas, y la segunda es interruptores de láminas de mercurio. En realidad, no hay nada especial en el trabajo de los interruptores de láminas secas, en comparación con los contactos ordinarios.
En los interruptores de láminas de mercurio dentro de una caja de vidrio sellada, además de los contactos, también hay una gota de mercurio. El propósito de esta gota de mercurio es humedecer los contactos durante la operación para mejorar la calidad del contacto al reducir la resistencia de transición, y también para eliminar el rebote de los contactos.
Chatter se llama vibración de contacto durante el cierre y la apertura, lo que, cuando se activa una vez, conduce a la conmutación repetida de la señal transmitida, y además a un aumento significativo en el tiempo de respuesta.
Imagine que tal rebote estará presente en amplificador de audio mientras se cambia la señal de entrada! En el caso de que tal contacto de traqueteo funcione junto con microcircuitos digitales, es necesario tomar medidas para suprimir la vibración en forma de cadenas RC o RS - disparadores.
Varios contactos, incluidos los contactos Reed, también se utilizan en circuitos modernos de microcontroladores, pero en ellos el rebote de contacto se suprime mediante programación. También reduce el rendimiento general del sistema.
Diseño de interruptor de láminas
El diseño de varios tipos de interruptores de láminas se muestra en la Figura 2.
Dibujo 2. Diseño de interruptor de láminas
Todos los interruptores de láminas son botella de vidrio selladadentro del cual se encuentra grupo de contacto. Los contactos son núcleos magnéticos soldados en los extremos del cilindro. Los extremos exteriores de los núcleos están diseñados para conectarse a un circuito eléctrico externo.
El más extendido interruptor de láminas con grupo de contacto o como se muestra en la figura "abierto". Cada contacto - núcleo está hecho de alambre elástico ferromagnético, que se aplana a una forma rectangular. El alambre de permalloy con un diámetro de 0.5 - 1.3 mm se usa para la fabricación de núcleos, dependiendo de la potencia del interruptor de láminas y, en consecuencia, sus dimensiones.
Las superficies en contacto directo están recubiertas con metal noble, oro, paladio, rodio, plata y aleaciones basadas en ellas. Tal recubrimiento no solo reduce resistencia de transición, pero también contribuye a aumentar la resistencia a la corrosión de la superficie de contacto.
El espacio interno del recipiente se llena con un gas inerte (hidrógeno, argón, nitrógeno o una mezcla de los mismos) o simplemente se evacua, también ayuda a reducir la corrosión por contacto y aumentar su fiabilidad. En la fabricación de núcleos se colocan de modo que entre ellos haya un espacio, por cierto, de cierto tamaño.
Fig. 3. Interruptor de láminas
El principio del interruptor de láminas
Para activar el grupo de contacto, es necesario crear un campo magnético de fuerza suficiente alrededor del interruptor de láminas. Además, no importa cómo se cree este campo, ya sea simplemente por un imán permanente o por un electroimán. Las líneas de fuerza del campo magnético externo magnetizan los contactos internos: los núcleos del interruptor de láminas, como resultado de lo cual superan las fuerzas elásticas, atraen y cierran el circuito eléctrico.
En este estado, los contactos permanecerán mientras exista un campo magnético de suficiente fuerza a su alrededor: es suficiente para apagar el electroimán o quitar el imán permanente habitual, tan pronto como se abran los contactos. La siguiente operación de contacto ocurrirá cuando vuelva a aparecer el campo magnético. De todo lo que se ha dicho, se puede concluir que los contactos realizan tres funciones a la vez: elementos elásticos (resortes), un circuito magnético y contactos realmente conductores.
El interruptor de láminas, que funciona en la apertura, es algo diferente. Su sistema magnético está diseñado de modo que cuando se exponen a un campo magnético, los núcleos de los contactos se magnetizan con el mismo nombre, por lo tanto, se repelen entre sí, rompiendo el circuito eléctrico.
En el interruptor de láminas de conmutación, uno de los tres contactos, como regla, es normal: el cerrado está hecho de metal no magnético, y ambos normalmente, los contactos abiertos están hechos de ferromagnético, como se mencionó anteriormente. Por lo tanto, cuando un campo magnético actúa sobre el interruptor de láminas, los contactos normalmente abiertos simplemente se cierran, y se abre un contacto no magnético normalmente cerrado, que permanece en su lugar original.
Nota Contacto normalmente abierto, que está abierto en ausencia de una acción de control, en este caso un campo magnético. Por consiguiente contacto normalmente cerrado cerrado en ausencia de un campo magnético.
Por supuesto, un campo magnético siempre está presente, por ejemplo, el campo magnético de la Tierra. Y parece imposible decir sobre la ausencia de un campo magnético en absoluto. Pero el campo magnético de la Tierra no es suficiente para que funcione el interruptor de láminas, por lo tanto, puede descuidarse y puede decirse la ausencia de un campo magnético, en este caso externo.
Sigue leyendo en el próximo artículo.
Continuación del artículo: "Interruptores de láminas: métodos de control, ejemplos de uso"
Boris Aladyshkin
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