Jak vypadají jazýčkové spínače?

V letošním roce Ruselectronics vyrobil svůj pětimiliardtý jazýčkový spínač. Dnes holding Rostec vyváží tyto elektronické součástky do 55 zemí. Na pozadí pandemie a dočasného pozastavení výroby v zahraničí vzrostla zejména poptávka po ruských jazýčkových spínačích.

Jazýčkové spínače, které se objevily v polovině minulého století, dobyly elektronický průmysl. Tato miniaturní zařízení lze nalézt v technologii jakékoli složitosti – od vesmírné rakety po pračku. Navzdory takové obrovské popularitě může jen málo lidí říci o konstrukci a principu fungování jazýčkových spínačů. Co jsou jazýčkové spínače a jak fungují – rozumíme v našem materiálu.

Jak se objevily jazýčkové spínače?

V každém elektrickém zařízení najdete spínací zařízení nebo jednoduše řečeno kontakty. Aby byla taková spojení spolehlivější a odolnější, byly vytvořeny magneticky ovládané utěsněné kontakty. Tato malá zařízení se nazývají „jazýčkové spínače“, což je kombinace dvou slov: „utěsněný“ a „kontaktní“.

První magneticky ovládaný kontakt se objevil již v roce 1922. Jeho autorem byl petrohradský profesor Valentin Kovalenkov. Kovalenkovův kontakt v podstatě fungoval jako jazýčkový spínač, pouze bez těsnícího pláště. V roce 1936 bylo navrženo „zabalit“ magneticky ovládaný kontakt do hermeticky uzavřeného pouzdra. Nezávisle na sobě napadlo profesora Leningradské elektrotechnické univerzity SK Ulitovského a inženýra americké společnosti Bell Telephone Waltera Ellwooda. Tehdy se vynález ukázal jako nevyžádaný, výroba se navíc zdála příliš technicky složitá. V polovině minulého století se při masové instalaci telefonů ukázalo, že se bez jazýčkových spínačů neobejdeme.

První sovětské jazýčkové spínače byly vytvořeny v roce 1958 v Leningradském výzkumném ústavu drátových komunikací. V listopadu 1966 se Ministerstvo elektronického průmyslu SSSR rozhodlo založit specializovanou výrobu jazýčkových spínačů v závodě v Rjazani. Plány byly ambiciózní – do roku 1975 měla společnost vydávat až 25 milionů jazýčkových spínačů ročně.

Dnes Rjazaňský závod na kov-keramická zařízení (RZMKP), podnik holdingu Ruselectronics, zůstává jediným výrobcem jazýčkových spínačů v Rusku a je jedním ze tří největších na světě. Produkty jsou vyváženy do 55 zemí, což představuje 14% podíl na celosvětovém trhu. Nejoblíbenějším a nejžádanějším jazýčkovým spínačem na světovém trhu je MKA-14103 – od roku 2000 byly vyrobeny a expedovány asi dvě miliardy výrobků tohoto typu.

Konstrukce, typy a princip činnosti

Všechny jazýčkové spínače jsou řešeny téměř identicky – jedná se o utěsněnou skleněnou baňku, uvnitř které je kontaktní skupina. Kontakty jsou magnetická jádra, která jsou přivařena ke koncům baňky a jejich vnější konce lze připojit k vnějšímu elektrickému obvodu.

Funkčně mohou jazýčkové spínače, stejně jako běžné kontakty, být spínacími nebo rozpínacími kontakty. Nejpoužívanější jazýčkové spínače jsou ty se zkratovými nebo „normálně otevřenými“ kontakty. Podívejme se blíže na jeho strukturu a princip fungování. Jde tedy o skleněnou baňku obsahující dvě železné pláty. Každý kontakt je vyroben z feromagnetického drátu o průměru 0,5 mm v závislosti na výkonu a velikosti jazýčkového spínače. Vlastní kontaktní plochy jsou potaženy ušlechtilými kovy: zlatem, rutheniem, palladiem, rhodiem, stříbrem a slitinami na jejich bázi. Tento povlak snižuje kontaktní odpor a zvyšuje odolnost kontaktů proti korozi. Když „otevřený“ jazýčkový spínač vstoupí do magnetického pole, kontakty desky se zmagnetizují, přitahují a sepnou.

Schéma činnosti jazýčkového spínače

Jazýčkový spínač, který funguje k otevření, nebo „normálně zavřený“ jazýčkový spínač funguje přesně opačně. V tomto případě, když jsou vystaveny magnetickému poli, kontakty se navzájem odpuzují a přerušují elektrický obvod.

Jazýčkové spínače se také liší velikostí. V posledních letech je trendem používání miniaturních jazýčkových spínačů – s délkou žárovky menší než 10 mm. S takovými rozměry se zvyšuje citlivost, rychlost a rezonanční frekvence a snižuje se doba chvění. Například Rjazaňský podnik Ruselectronics zahájil výrobu miniaturních jazýčkových spínačů o velikosti válce 7 mm.

Pokud jsou jazýčkové spínače spárovány s elektromagnetem, konstrukce kombinující jazýčkový spínač a elektromagnet se nazývá relé jazýčkového spínače.

Výhody a perspektivy jazýčkových spínačů

Při porovnání klasických otevřených spínacích kontaktů s jazýčkovými spínači bude výhoda na straně jazýčkových spínačů. Ty mají téměř stokrát větší spolehlivost a životnost některých jazýčkových spínačů dosahuje 5 miliard operací, což je mnohem více ve srovnání s konvenčními kontakty. Jazýčkové spínače jsou přitom velmi rychlé – u některých vzorků doba odezvy nepřesáhne dvě milisekundy.

Výhody jazýčkových spínačů překrývají nevýhody, přesto existují. Za prvé se jedná o malý spínací výkon. Mezi nevýhody navíc patří křehkost skleněné baňky. K vyřešení tohoto problému začala RZMKP vyrábět novou generaci jazýčkových spínačů – v dodatečném plastovém plášti.

Rostoucí obliba jazýčkových spínačů začala v 1970. letech XNUMX. století a jejich široké použití v různých produktech roste až do současnosti. Úspěšně konkurují ostatním technologiím – Hallovým senzorům, MR a GMR odporům, aniž by se vzdali svých vedoucích pozic. Jazýčkové spínače jsou široce používány v různých senzorech, elektromagnetických relé, spínačích a dalších zařízeních. Lze je nalézt naprosto všude – v domácích spotřebičích, lékařském vybavení, automobilovém, leteckém a raketovém a kosmickém průmyslu. Každý den vidíme stovky názorných příkladů fungování jazýčkových spínačů – když se otevře víko notebooku, zavřou se dveře výtahu, zapne se pračka, vzlétne letadlo. Seznam může být téměř nekonečný.

Navenek jazýčkový spínač připomíná spíše sovětskou germaniovou diodu. Člověk neznalý této části by jen stěží hádal, že tento drobný předmět patří do třídy relé. Ale pokud se blíže podíváte na obsah a pochopíte, jaké typy jazýčkových spínačů existují, všechny otázky zmizí.

Co je jazýčkový spínač

Jazýčkový spínač je typ relé. Slovo „jazýčkový spínač“ je zkratkou pro slova „utěsněný kontakt“. To je hlavní vlastnost tohoto elektronického zařízení.

Běžná elektromagnetická relé mají pohyblivé a pevné kovové kontakty. Mezi nimi je vzduchová mezera. Když se zavřou nebo otevřou, vytvoří se elektrický oblouk. Vzduch mezi kontakty funguje jako vodič. Jiskření poškozuje kontakty a zkracuje životnost relé.

Jazýčkový spínač funguje podobným způsobem, ale svorky jsou v prostředí inertního plynu. Z tohoto důvodu není možné zapálení oblouku. V důsledku toho nedochází ke spálení jazýčkových kontaktů relé, což zvyšuje životnost elektronického zařízení.

Detail zařízení

Snímač jazýčkového spínače vypadá jako malá skleněná trubice vyrobená ze zeleného průsvitného skla. Na obou stranách jsou vodiče. Umožňují připájet součást k desce nebo k ní připojit vodiče. Existují i ​​tříkolíkové modely.

Uvnitř skleněné trubice je dutina s bezvzduchovým prostředím. Dutina obsahuje kontakty, které jsou připojeny na svorky zařízení umístěné vně. Tato část nemá polovodiče. Proto může pracovat na střídavý proud.

Jazýčkové spínače mají velmi různorodou velikost. Malé modely mají délku 10-15 mm. Ty větší mají velikost dlaně.

To je zajímavé! Existuje tendence zmenšovat celkové rozměry jazýčkových spínačů. V roce 2017 uvedla americká společnost Hermetic Switch Inc do sériové výroby díl o délce trubky 4,01 mm. Japonští výrobci mají v této oblasti také úspěchy. V roce 2005 společnost OKI oznámila vydání prototypu s délkou baňky 2 mm. Tyto detaily však dosud nebyly široce rozšířeny.

Typy kontaktů

Jazýčkové spínače mají klasifikaci podobnou ostatním typům relé. Pokud jde o stav kontaktu, existují následující modely:

1. S normálně uzavřenými kontakty. Pokud přiblížíte magnet, otevřou se svorky zařízení.
2. S normálně otevřenými kontakty. Pokud přiblížíte magnet, svorky se uzavřou.
3. S přepínacími kontakty. Pokud je magnet poblíž, je jedna skupina svorek uzavřena. Pokud je magnet odstraněn, první skupina se otevře, ale druhá se zavře.

Podle uspořádání kontaktů jsou jazýčkové spínače rozděleny do 2 typů:

1. Se suchými kontakty. Vyrobeno z pevného kovu.
2. S navlhčenými kontakty. Uvnitř je kapka rtuti. Snižuje přechodový odpor zařízení a eliminuje odskoky kontaktů.

Z hlediska vnitřního prostředí existují 2 typy zařízení:

1. Uvnitř trubice je inertní plyn (obvykle dusík).
2. Uvnitř vzniká vakuové prostředí. Tento jazýčkový spínač se používá ve vysokonapěťových obvodech, včetně 220 voltů a vyšších.

Princip činnosti jazýčkového spínače

Kontakty se aktivují vlivem magnetického pole. Jeho zdrojem je obvykle permanentní nebo řízený elektrický magnet.

Pole z magnetu snadno proniká přes sklo do utěsněné dutiny. Jakmile je uvnitř, interaguje s kovovými kontakty zařízení.

Magnetické pole je uvádí do pohybu, čímž uzavírá nebo otevírá elektrický obvod připojený ke svorkám součásti. Pro kontrolu funkčnosti takového relé tedy stačí k němu přivést jakýkoliv magnet.

Sepnutí a rozepnutí kontaktů vyžaduje určitou dobu magnetizace. Měří se v jednotkách milisekund, takže se s ním v praxi většinou nepočítá. Ve většině případů je přijatelné předpokládat, že jazýčkový spínač se spustí okamžitě, když vstoupí do magnetického pole.

Technické parametry dle výběru

Při výběru byste měli vzít v úvahu řadu technických vlastností tohoto zařízení. Mezi hlavní patří:

• proudová spínací kapacita;
• maximální napětí;
• průrazné napětí mezery mezi kontakty;
• kontaktní odpor;
• maximální zátěžový výkon, který lze připojit ke svorkám utěsněného kontaktu;
• čas uzavření a otevření zařízení;
• intenzitu pole, při které bude jazýčkový spínač fungovat.

Dodatečné informace! Kontaktní odpor kontaktů se může s jejich opotřebením zvýšit. Záleží také na síle magnetického pole působícího na jazýčkový spínač a jeho poloze v prostoru.

Jak ovládat jazýčkový spínač

Jazýčkové spínače při vystavení magnetickému poli uzavírají (rozpojují) kontakty. Zdrojem pole je obvykle permanentní nebo elektrický magnet.

Pokud mluvíme o permanentním magnetu, pak je jazýčkový spínač v sepnutém stavu, když je magnet poblíž. Pokud jej posunete na stranu o 5-7 mm, kontakty zařízení se otevřou.

S elektrickým magnetem nemusíte s ničím hýbat. Trubka jazýčkového spínače je umístěna uvnitř cívky elektromagnetu. Když se na něj přivede napětí, vytvoří se magnetické pole. Udržuje terminály uzavřené. Pokud je napětí z elektromagnetu odstraněno, pole zmizí a svorky se otevřou.

Výhody a nevýhody

Jako každá elektronická součástka mají jazýčkové spínače své výhody a nevýhody. výhody:

• zvýšená odolnost proti opotřebení;
• kompaktní celkové rozměry ve srovnání s běžnými relé;
• absence vlastního šumu a zkreslení signálu;
• kontakty jsou izolovány od okolního prachu.

• neschopnost pracovat v podmínkách vnějších magnetických polí;
• samovolné otevření a slepení kontaktů při vysokých proudech;
• křehkost, nesnášenlivost vibrací;
• zvýšený kontaktní odraz v důsledku jejich elasticity.

Dekódování značení

Na schématech elektrických obvodů je jazýčkový spínač označen jako kruh s normálně otevřenými nebo normálně uzavřenými kontakty. Symbol připomíná obyčejné tlačítko obklopené kruhem.

V technické dokumentaci je jazýčkový spínač označen písmeny a číslicemi. Pro označení většiny takových zařízení platí následující:

• 1. znak – název dílu (MK – magneticky ovládaný kontakt);
• 2. symbol – typ kontaktů (A – spínací, B – rozpínací)
• 3. symbol – písmeno „P“ je uvedeno pouze na zařízeních se rtutí;
• 4. znak – délka baňky v milimetrech (dvoumístné číslo);
• 5. znak – funkční vlastnost zařízení (1 – nízký a střední výkon, 2 – vysoký výkon);
• 6. znak je pořadové číslo vývoje.

Můžete například rozebrat model MKA-14103:

• MK – magneticky ovládaný kontakt;
• A – zavírání;
• chybí písmeno „P“, což znamená bez rtuti;
• 14 – délka baňky 14 mm.
• 1 – nízký nebo střední výkon;
• 03 – vývojová zakázka (v praxi nepoužitelná).

Jednoduché příklady každodenního použití

Jazýčkový spínač je jednoduchá součást, takže radioamatéři na něm ochotně vlastníma rukama sestavují různá zařízení. Níže jsou uvedena 3 oblíbená řešení, která jsou implementována pomocí této části:

1. Signalizace. Na dveře je připevněn tajný magnet (vhodné je použít neodym). Na opláštění je instalován dveřní jazýčkový spínač. Je nutné jej upevnit tak, aby při otevřeném průchodu byly svorky jazýčkového spínače otevřené a při zavřeném průchodu uzavřeny. V důsledku toho je stav dveří převeden na elektrický signál. Může být také převeden na zvuk alarmu.
2. Domácí palubní počítač na kolo. V tomto případě je magnet instalován na kolo nebo hnací kolo jízdního kola. Jazýčkový spínač je upevněn na rámu „železného koně“. Čím vyšší je rychlost jízdního kola, tím častěji se magnet dostává do těsné blízkosti součásti. Pomocí obvodu mikrokontroléru lze tyto impulsy převést na aktuální rychlost jízdního kola nebo vypočítat vzdálenost ujetou za den.
3. Použití jako koncový spínač na pohyblivých mechanismech (například na automatických vratech).

Dodatečné informace! Elektronický průmysl také vyrábí jazýčkové spínače pro bezpečnostní alarmy. Mezi taková zařízení amatérské třídy patří bezdrátový senzor otevření dveří ALD01. Profesionální systémy používají zadlabací jazýčkové spínače, které nepřitahují pozornost. Umožňují skrýt skutečnost, že detektor je v provozu.

Princip činnosti jazýčkového spínače je založen na jeho interakci s magnetickým polem. Pokud k jazýčkovému spínači přivedete zmagnetizovaný předmět, jeho svorky se uzavřou. A pokud tento díl umístíte do pole řízeného elektromagnetu, získáte relé se zvýšenou odolností proti opotřebení.

Toto zařízení by mělo být vybráno na základě maximálního přípustného proudu a napětí. Zároveň je nutné vzít v úvahu provozní podmínky. Zařízení, jako je elektromagnetický interkomový zámek umístěný v blízkosti jazýčkového spínače, mohou ovlivnit jeho činnost.