Ak navštívite modernú továreň a budete pozorovať úžasnú elektroniku pri práci v montážnej cele, uvidíte na displeji rôzne senzory. Väčšina z týchto senzorov má samostatné vodiče pre kladné napätie, zem a signál. Použitie napájania umožňuje senzoru vykonávať svoju prácu, či už ide o pozorovanie prítomnosti feromagnetických kovov v blízkosti alebo o vysielanie svetelného lúča ako súčasť bezpečnostného systému objektu. Skromné mechanické spínače, ktoré spúšťajú tieto senzory, ako napríklad jazýčkový spínač, potrebujú na svoju prácu iba dva vodiče. Tieto spínače sa aktivujú pomocou magnetických polí.
Čo je jazýčkový spínač?
Jazýčkový spínač sa zrodil v roku 1936. Bol nápadom WB Ellwooda v Bell Telephone Laboratories a svoj patent získal v roku 1941. Spínač vyzerá ako malá sklenená kapsula s elektrickými vodičmi vystrčenými na každom konci.
Ako funguje jazýčkový spínač?
Spínací mechanizmus sa skladá z dvoch feromagnetických čepelí, ktoré sú od seba vzdialené len niekoľko mikrónov. Keď sa magnet priblíži k týmto čepeliam, obe čepele sa pritiahnu k sebe. Po dotyku čepele zatvoria normálne otvorené (NO) kontakty, čím umožní prúdenie elektriny. Niektoré jazýčkové spínače obsahujú aj neferomagnetický kontakt, ktorý tvorí normálne uzavretý (NC) výstup. Približujúci sa magnet kontakt rozpojí a odtiahne od spínacieho kontaktu.
Kontakty sú vyrobené z rôznych kovov, vrátane volfrámu a ródia. Niektoré odrody dokonca používajú ortuť, ktorá musí byť udržiavaná v správnej orientácii, aby sa prepínala správne. Sklenená obálka naplnená inertným plynom - obyčajne dusíkom - utesňuje kontakty pri vnútornom tlaku pod jednou atmosférou. Tesnenie izoluje kontakty, čo zabraňuje korózii a akýmkoľvek iskrám, ktoré by mohli vzniknúť pri pohybe kontaktov.
Aplikácie jazýčkových spínačov v reálnom svete
Senzory nájdete v každodenných predmetoch, ako sú autá a práčky, ale jedným z najvýznamnejších miest, kde tieto spínače/senzory fungujú, sú poplašné zariadenia proti vlámaniu. V skutočnosti sú alarmy takmer dokonalou aplikáciou pre túto technológiu. V pohyblivom okne alebo dverách je umiestnený magnet a snímač je umiestnený na základni a vysiela signál až do odstránenia magnetu. Pri otvorenom okne – alebo ak niekto prestrihne drôt – zaznie alarm.
Zatiaľ čo poplašné zariadenia proti vlámaniu sú vynikajúcim využitím pre jazýčkové spínače, tieto zariadenia môžu byť ešte menšie. Miniatúrny spínač sa zmestí do prehltnutých lekárskych zariadení známych ako PillCams. Akonáhle pacient prehltne malú sondu, lekár ju môže aktivovať pomocou magnetu mimo tela. Toto oneskorenie šetrí energiu, kým nie je sonda umiestnená správne, čo znamená, že palubné batérie môžu byť ešte menšie, čo je kritická vlastnosť v niečom, čo je navrhnuté tak, aby prešlo ľudským tráviacim traktom. Okrem svojej malej veľkosti táto aplikácia tiež ilustruje, aké citlivé môžu byť, pretože tieto senzory dokážu zachytiť magnetické pole cez ľudské mäso.
Jazýčkové spínače nevyžadujú na ich ovládanie permanentný magnet; môže ich zapnúť elektromagnetické relé. Keďže Bell Labs pôvodne vyvinuli tieto prepínače, nie je žiadnym prekvapením, že telefónny priemysel využíval jazýčkové relé na riadiace a pamäťové funkcie, až kým sa v 90. rokoch všetko nezdigitalizovalo. Tento typ relé už netvorí chrbticu nášho komunikačného systému, ale aj dnes sú bežné v mnohých iných aplikáciách.
Výhody jazýčkových relé
Senzor Hallovho efektu je polovodičové zariadenie, ktoré dokáže detekovať magnetické polia a je jednou z alternatív k jazýčkovému spínaču. Hallove efekty sú určite vhodné pre niektoré aplikácie, ale jazýčkové spínače majú vynikajúcu elektrickú izoláciu ako ich polovodičový náprotivok a čelia menšiemu elektrickému odporu v dôsledku uzavretých kontaktov. Okrem toho môžu jazýčkové spínače pracovať s rôznymi napätiami, záťažami a frekvenciami, pretože spínač funguje jednoducho ako pripojený alebo odpojený vodič. Prípadne budete potrebovať podporné obvody, ktoré umožnia Hallovým senzorom vykonávať svoju prácu.
Jazýčkové spínače sa vyznačujú neuveriteľne vysokou spoľahlivosťou pre mechanický spínač a sú schopné fungovať miliardy cyklov, kým zlyhajú. Navyše vďaka ich utesnenej konštrukcii môžu fungovať vo výbušnom prostredí, kde by iskra mohla mať potenciálne katastrofálne následky. Jazýčkové spínače sú síce staršou technológiou, no nie sú ani zďaleka zastarané. Balíky obsahujúce jazýčkové spínače môžete aplikovať na dosky s plošnými spojmi (PCB) pomocou automatizovaných zariadení typu pick-and-place.
Vaša ďalšia zostava môže vyžadovať rôzne integrované obvody a komponenty, z ktorých všetky debutovali v posledných rokoch, ale nezabudnite na skromný jazýčkový spínač. Svoju základnú spínaciu prácu dokončí brilantne jednoduchým spôsobom. Po viac ako 80 rokoch používania a vývoja sa môžete spoľahnúť, že osvedčený a skutočný dizajn jazýčkového spínača bude fungovať konzistentne.
Čas odoslania: 22. apríla 2024