Jazýčkové spínače, jazýčková relé: způsoby ovládání, příklady použití » Elektrikář Info

Slovo „jazýčkový spínač“ je zkratkou slov „uzavřený kontakt“. Jedná se o ultra-přesný, vysokorychlostní utěsněný spínač ovládaný magnetickým polem.

První jazýčkový spínač byl vyvinut v roce 1936 americkou společností Bell Telephone Laboratories. Následně se staly široce používány jako senzory a na jejich základě byla vytvořena jazýčková relé.

Jazýčkové spínače jsou určeny pro spínání elektrických obvodů stejnosměrného a střídavého proudu. Jako zdroj magnetického pole pro jazýčkový spínač se nejčastěji používá permanentní magnet nebo solenoid.

Počet jejích operací dosahuje až pětimiliardkrát. Na jeho základě se vyrábí snímače magnetického pole a jazýčková relé pro širokou škálu aplikací – od domácích spotřebičů až po letectví a kosmonautiku.

Princip činnosti

Konstrukčně se jazýčkový spínač skládá ze 2 feromagnetických vodičů s plochými kontakty, zatavených ve skleněné baňce naplněné suchým vzduchem nebo ochranným plynem (inertní plyn nebo vakuum). Kontaktní plocha obou desek má naprašovaný nebo pozinkovaný povlak z kovu, který je velmi odolný proti erozi (obvykle rhodium, iridium nebo ruthenium). Díky skořepině je minimalizován vliv vnějších faktorů, zatímco zařízení může normálně fungovat. Bez vnějšího magnetického pole jsou kontakty otevřené a je mezi nimi malá dielektrická mezera. V magnetickém poli se kontakty zavírají nebo otevírají.

Díky svému principu fungování je jazýčkový spínač široce používán v bezpečnostních systémech, poplašných systémech a systémech kontroly přístupu jako drátové a bezdrátové senzory otevření. V tomto případě se jazýčkový spínač skládá ze dvou částí:

• přímo samotný senzor (jazýčkový spínač),
• magnet.

Část s magnetem je připevněna k pohyblivé části uzamčené konstrukce – dveřím/oknu. Díl se snímačem je připevněn ke stacionární části – zárubni dveří/oken.

Když jsou dveře/okno zavřené, jazýčkový kontakt je sepnutý. Když se otevřou, magnet připevněný k zárubni se oddálí od jazýčkového spínače, magnetická síla se sníží, silový obvod se otevře – stav snímače se změní. To slouží jako signál ke spuštění poplachového obvodu.

Instalace senzoru není náročná. Při instalaci je třeba vzít v úvahu vzdálenost mezi magnetem a senzorem při zavřených dveřích. Pokud je vzdálenost velká, snímač nebude fungovat.

Výhody jazýčkových relé:

• Absolutní těsnost kontaktů umožňuje jejich použití v agresivním prostředí, v podmínkách prachu, vlhkosti atd.
• Malé rozměry, nízká hmotnost, jednoduchá konstrukce snímače.
• Zvýšená provozní rychlost umožňuje použití jazýčkových spínačů při vysokých spínacích frekvencích.
• Spolehlivý provoz v širokém teplotním rozsahu (od -60 do +120 stupňů).
• Široká škála aplikací v kombinaci s funkcí relé.
• Zvýšená pevnost elektrických kontaktů.
• Dlouhá životnost snímače (žádné tření).

Rozsah aplikace

Jazýčkový spínač je určen pro ovladač ke zjištění stavu dveří, oken atd. (otevřeno/zavřeno). Magnetické kontaktní senzory (detektory) otevření dveří/oken slouží například k následujícím funkcím odesláním signálu:

• oprava stavu dveří/oken,
• zaznamenání skutečnosti průchodu,
• detekce vloupání (neoprávněný průchod),
• organizace režimu brány.

Používají se také k ochraně trezorů, schránek, poklopů a bran před zločinci. Takové senzory mohou nejen vyslat elektrický signál a zapnout zvukový alarm, ale také aktivovat zařízení pro zamykání dveří, otevírání oken a pohyb předmětů. Jazýčkový spínač také umožňuje ovládat osvětlení na chodbě. Například pomocí jazýčkového spínače se světlo může automaticky rozsvítit při otevření předních dveří. Po několika minutách se vypne. Současně, když je úroveň osvětlení normální – během dne se světlo na chodbě nerozsvítí.

Zařízení s elektromagnetem jsou zařízení, která jsou odolná proti hackování a nejsou náchylná na agresivní prostředí nebo náhlé výkyvy teplot, díky čemuž jsou maximálně spolehlivá.

Senzory otevření dveří jsou prakticky odolné a jejich cena je poměrně nízká ve srovnání s jinými detektory, které se používají k organizaci bezpečnostního systému.

Taková zařízení se používají pro bezpečnost jak obytných budov, tak průmyslových zařízení.

druhy

V závislosti na typu použitých jazýčkových spínačů jsou bezpečnostní magnetické kontaktní detektory:

• normálně zavřené – vlivem magnetického pole otevírají elektrický obvod. Zkratovaný obvod spustí alarm;
• normálně otevřené – fungují v opačném režimu než normálně uzavřené prvky;
• spínání – provedení má přídavný kontakt. Přepnutí do sepnutí z jednoho kontaktu na druhý nastává vystavením magnetickému poli a naopak.

To je třeba vzít v úvahu při instalaci ACS.

Jazýčkový spínač je bezpečnostní senzor, takže jeho instalace musí být provedena uvnitř místnosti vybavené systémem kontroly vstupu.

V závislosti na typu instalace jsou senzory:

Nejčastěji se používají faktury. Taková zařízení se instalují na okno nebo dveře ve vzdálenosti 20 cm od linie otevření. Lze nainstalovat přímo na něj. Jazýčkový spínač se umístí na pevný konstrukční prvek, například na rám dveří nebo okna, a magnet se umístí na rám okna nebo samotné dveře. Není potřeba instalovat pružný adaptér, takže nehrozí roztřepení drátu.

Horní jazýčkové spínače jsou výkonnější a větší. Jsou vhodné pro vrata, kovové poklopy, kontejnery.

Zadlabací jsou zařízení pro skrytou instalaci, jsou menších rozměrů. Jejich instalace je složitější, protože pro instalaci senzoru je potřeba vyvrtat otvor. V tomto případě je velmi důležitá shoda konstrukčních prvků na koncových částech.

Při výběru modelu snímače je také nutné vzít v úvahu materiál zablokované konstrukce, protože materiály, které silně vedou magnetické pole (například železo), jej rozptylují a oslabují, což vede k poruchám. Pro instalaci na magneticky vodivé materiály existují speciální modely využívající výkonnější magnety a stínění.

Pro vysoce kvalitní instalaci, opravy a údržbu elektromagnetických zámků je lepší pozvat kvalifikovaného odborníka. Nejpřesnější, nejsrozumitelnější a podobné pokyny nemohou nahradit zkušenosti a kvalifikaci mistra. Výběr vhodného zařízení je třeba konzultovat s odborníkem.

Použití zámků s vestavěným magnetickým kontaktním senzorem dává znatelný efekt, který zcela závisí na kompetentní konstrukci, kvalitě produktu a instalaci uzamykacího zařízení.

• Software
• Řadiče
• Čtenáři
• Volitelná výbava
• Moduly

Jazýčkové spínače mají řadu mechanických a elektrických parametrů, které charakterizují jejich vlastnosti. Tyto parametry lze rozdělit do dvou velkých skupin: mechanické a elektrické.

Mechanické parametry jazýčkových spínačů

Mezi mechanické parametry patří: magnetomotorická síla odezvy. Tento parametr ukazuje, při jaké hodnotě intenzity magnetického pole se kontakt sepne a uvolní. V technické dokumentaci se to nazývá magnetomotorická síla činnosti (označená jako Vcp) a magnetomotorická síla uvolnění (označená jako Votp).

Důležité parametry jazýčkového spínače, v některých případech ty hlavní, jsou rychlost jeho chodu a uvolnění. Tyto parametry se obvykle měří v milisekundách a jsou označeny jako tср a tотп, které obecně charakterizují rychlost odezvy jazýčkového spínače. Jazýčkové spínače s menšími geometrickými rozměry mají vyšší rychlost odezvy.

Maximální počet operací, nebo jednoduše zdroj, také patří do skupiny mechanických parametrů. Tento parametr udává, kolikrát jsou všechny vlastnosti jazýčkového spínače, mechanické i elektrické, zachovány v rámci přípustných hodnot. V technické dokumentaci je označena jako Nmax.

Elektrické parametry jazýčkových spínačů

Tyto parametry jsou stejné jako u běžných mechanických kontaktů. Odpor naměřený mezi uzavřenými kontakty se nazývá kontaktní přechodový odpor a je označeno jako Rк a odpor měřený mezi otevřenými kontakty není nic jiného než izolační odpor Rиз.

Elektrická pevnost jazýčkového spínače. Tento parametr charakterizuje průrazné napětí Uпр. Toto napětí určuje především kvalitu izolace mezi kontakty, která je zase dána kvalitou vakua nebo plnění baňky inertními plyny. Průrazné napětí navíc závisí na velikosti mezery mezi kontakty a kvalitě jejich povlaku.

Napájení spíná jazýčkovým spínačem je dána především svým designem: materiálem a velikostí kontaktů a také typem povlaku kontaktních plošek. V technické dokumentaci je tento parametr označen jako Pmax.

Kapacita, měřeno mezi otevřenými kontakty je označeno jako Cк. Záleží pouze na geometrických rozměrech jazýčkového spínače a vzdálenosti mezi otevřenými kontakty.

Způsoby ovládání jazýčkových spínačů

Lze je rozdělit do dvou velkých skupin: řízení permanentními magnety a řízení proudové cívky. Tyto metody jsou znázorněny na obrázku 1.

Obrázek 1. Různé způsoby ovládání jazýčkových spínačů

Ovládání jazýčkovým spínačem pomocí permanentního magnetu

Nejjednodušší a nejběžnější způsob ovládání je lineárním pohybem magnetu. Zde je zcela na místě připomenout bezpečnostní alarm, kdy je na dveřích připevněn magnet a při zavřených dveřích způsobí sepnutí jazýčkového spínače.

Metoda s úhlovým pohybem magnetu se používá mnohem méně často, zpravidla v případech, kdy nelze z nějakého důvodu použít jiné metody.

Blokování magnetického pole závěsem se používalo v klávesnicích různých výpočetních zařízení až do devadesátých let minulého století a snad ho někde najdete dodnes.

Ovládání jazýčkového spínače pomocí stejnosměrné cívky

Tato metoda se nejvíce rozšířila při tvorbě jazýčková relé. Konstrukce těchto relé je poměrně jednoduchá: jazýčkový spínač je jednoduše umístěn uvnitř cívky s proudem a nejsou potřeba žádné další pružiny nebo páky, jako u běžného relé. Jedinou nevýhodou je v tomto případě malý počet kontaktních skupin.

Pokud je cívka vyrobena z dostatečně silného drátu schopného projít velkým proudem, lze získat jazýčkové proudové relé. Taková relé byla široce používána ve vysoce výkonných stejnosměrných napájecích zdrojích jako senzor pro systémy ochrany proti přetížení. Přesné nastavení úrovně odezvy takového snímače se provádí závitovým mechanismem, který umožňuje plynulý pohyb jazýčkového spínače podél osy cívky.

Jazýčková relé

Jazýčkové relé: a – schematické znázornění výchozího stavu; b – schéma sepnutí kontaktu; in – vnější vzhled utěsněného magneticky ovládaného kontaktu

V počátečním stavu jsou kontakty 1 a 2 umístěné uvnitř uzavřené baňky 3 otevřené. Při průchodu elektrického proudu I vinutím 4 vzniká magnetické pole s indukcí B, které vede k magnetizaci a sepnutí kontaktů 2 a 3. Po vypnutí proudu se kontakty působením pružné síly vrátí do původní polohy.

Kontakty jazýčkového relé jsou vyrobeny z permalloy, která je potažena kovy s vysokou vodivostí, jako je zlato, stříbro, rhodium nebo palladium. Pro snížení rychlosti oxidace kontaktů se utěsněná baňka naplní argonem, dusíkem nebo směsí dusíku a vodíku pod tlakem 40–60 kPa.

V jazýčkových relé jsou kontaktní jádra multifunkční, to znamená, že současně plní funkce magnetického obvodu, pružiny a proudového vodiče.

Výhody a nevýhody jazýčkových spínačů

Jako každá věc, i jazýčkové spínače mají své výhody a nevýhody. Nejprve si samozřejmě promluvme o výhodách.

Ve srovnání s konvenčními spínacími kontakty jsou jazýčkové spínače téměř 100krát spolehlivější než běžné otevřené kontakty. Tato spolehlivost je způsobena vyšším izolačním odporem (dosahujícím desítek megaohmů) a větší elektrickou pevností: průrazné napětí některých typů jazýčkových spínačů dosahuje několika desítek kilovoltů.

Nespornou výhodou jazýčkových spínačů je jejich rychlost: některé modely jazýčkových spínačů mají spínací frekvenci až 1000 Hz a rychlost odezvy a spouštění je v rozsahu (0,5 – 2,0 ms) respektive (0,2 – 1,0 ms).

Životnost některých jazýčkových spínačů dosahuje 4-5 miliard operací, což je mnohem více než podobný ukazatel pro běžné nechráněné kontakty. Mezi výhody jazýčkových spínačů patří také snadný způsob přizpůsobení zátěži a také provoz jazýčkových spínačů bez použití zdrojů elektrické energie.

Nevýhody jazýčkových spínačů

V porovnání s výhodami asi nejsou nevýhody tak velké. Za prvé, má nízký spínací výkon. Kromě toho je v jednom válci malý počet skupin kontaktů a u „suchých“ jazýčkových spínačů dochází k odskoku kontaktu. Mezi nevýhody dále patří křehkost skleněného válce a v některých případech vysoká citlivost na vnější magnetická pole.

• Co jsou jazýčkové spínače, jak fungují a jak fungují?
• Co potřebujete vědět o moderních elektromotorech
• Elektrická a elektrická bezpečnost: Základní nátěr pro začínající elektrikáře

Doufám, že vám byl tento článek užitečný. Podívejte se také na další články z kategorie Elektrická energie v každodenním životě i v práci » Pomoci začínajícím elektrikářům

Přihlaste se k odběru našeho kanálu na Telegram: World of Electricity

Zde můžete zanechat komentář, položit otázku a jen chatovat:
Chat na elektrická témata

Sdílejte tento článek se svými přáteli: