Pokud navštívíte moderní továrnu a pozorujete úžasnou elektroniku v montážní buňce, uvidíte vystavenou řadu senzorů. Většina těchto senzorů má oddělené vodiče pro kladné napájení, uzemnění a signál. Přivedení napájení umožňuje senzoru vykonávat jeho funkci, ať už se jedná o sledování přítomnosti feromagnetických kovů v blízkosti nebo vysílání světelného paprsku jako součást bezpečnostního systému zařízení. Jednoduché mechanické spínače, které tyto senzory spouštějí, jako je jazýčkový spínač, potřebují k výkonu své funkce pouze dva vodiče. Tyto spínače se aktivují pomocí magnetických polí.
Co je jazýčkový spínač?
Jazýčkový spínač se zrodil v roce 1936. Jeho vynálezem byl WB Ellwood z Bell Telephone Laboratories a patent si nechal udělat v roce 1941. Spínač vypadá jako malá skleněná kapsle s elektrickými vodiči vyčnívajícími z obou konců.
Jak funguje jazýčkový spínač?
Spínací mechanismus se skládá ze dvou feromagnetických nožů, které jsou od sebe vzdáleny jen několik mikronů. Když se k těmto nožům přiblíží magnet, obě nože se k sobě přitáhnou. Po dotyku nože sepnou normálně rozpojené (NO) kontakty a umožní průtok elektřiny. Některé jazýčkové spínače obsahují také neferomagnetický kontakt, který tvoří normálně sepnutý (NC) výstup. Přibližující se magnet kontakt rozpojí a odtáhne ho od spínacího kontaktu.
Kontakty jsou vyrobeny z různých kovů, včetně wolframu a rhodia. Některé varianty dokonce používají rtuť, která musí být pro správné přepínání udržována ve správné orientaci. Skleněný obal naplněný inertním plynem – obvykle dusíkem – utěsňuje kontakty při vnitřním tlaku jedné atmosféry. Utěsnění izoluje kontakty, což zabraňuje korozi a jiskrám, které by mohly vzniknout při pohybu kontaktů.
Aplikace jazýčkových spínačů v reálném světě
Senzory najdete v běžných předmětech, jako jsou auta a pračky, ale jedním z nejvýznamnějších míst, kde tyto spínače/senzory fungují, jsou poplašné systémy proti vloupání. Ve skutečnosti jsou alarmy pro tuto technologii téměř dokonalým využitím. Pohyblivé okno nebo dveře obsahují magnet a senzor je umístěn na základně a předává signál, dokud magnet není odstraněn. Pokud je okno otevřené – nebo pokud někdo přestřihne drát – spustí se alarm.
I když jsou jazýčkové spínače vynikajícím využitím v poplašných zařízeních proti vloupání, tato zařízení mohou být ještě menší. Miniaturizovaný spínač se vejde do zdravotnických prostředků známých jako PillCams. Jakmile pacient spolkne malou sondu, lékař ji může aktivovat pomocí magnetu vně těla. Toto zpoždění šetří energii, dokud není sonda správně umístěna, což znamená, že integrované baterie mohou být ještě menší, což je klíčová vlastnost u zařízení, které je navrženo pro průchod lidským trávicím traktem. Kromě malé velikosti tato aplikace také ilustruje, jak citlivé mohou být, protože tyto senzory dokáží zachytit magnetické pole skrz lidské tělo.
Jazýčkové spínače nepotřebují k ovládání permanentní magnet; zapne je elektromagnetické relé. Vzhledem k tomu, že tyto spínače původně vyvinula společnost Bell Labs, není divu, že telefonní průmysl používal jazýčková relé pro řídicí a paměťové funkce, dokud v 90. letech 20. století vše nepřešlo na digitalizaci. Tento typ relé již netvoří páteř našeho komunikačního systému, ale v mnoha dalších aplikacích jsou stále běžné.
Výhody jazýčkových relé
Hallův senzor je polovodičové zařízení, které dokáže detekovat magnetická pole, a je jednou z alternativ k jazýčkovému spínači. Hallův jev je jistě vhodný pro některé aplikace, ale jazýčkové spínače se vyznačují lepší elektrickou izolací než jejich polovodičové protějšky a v důsledku sepnutých kontaktů kladou menší elektrický odpor. Jazýčkové spínače navíc mohou pracovat s různými napětími, zátěžemi a frekvencemi, protože spínač funguje jednoduše jako připojený nebo odpojený vodič. Alternativně budete potřebovat podpůrné obvody, které umožní Hallovým senzorům vykonávat jejich funkci.
Jazýčkové spínače se vyznačují na mechanický spínač neuvěřitelně vysokou spolehlivostí a jsou schopny fungovat miliardy cyklů, než selžou. Navíc díky své utěsněné konstrukci mohou fungovat ve výbušném prostředí, kde by jiskra mohla mít katastrofální následky. Jazýčkové spínače mohou být starší technologií, ale zdaleka nejsou zastaralé. Pouzdra obsahující jazýčkové spínače můžete aplikovat na desky plošných spojů (PCB) pomocí automatizovaných osazovacích zařízení.
Vaše další sestavení může vyžadovat řadu integrovaných obvodů a součástek, které se všechny objevily v posledních několika letech, ale nezapomeňte na obyčejný jazýčkový spínač. Svou základní spínací funkci plní brilantně jednoduchým způsobem. Po více než 80 letech používání a vývoje se můžete spolehnout, že osvědčená konstrukce jazýčkového spínače bude fungovat konzistentně.
Čas zveřejnění: 22. dubna 2024