Princip činnosti a typy jazýčkových senzorů

Ani jeden moderní systém zabezpečení, kontroly, hašení požáru, nouzového varování nemůže fungovat bez použití senzorů, které jej spojují s vnějším světem. Senzory detekují přítomnost kouře, prachu ve vzduchu, pohyb předmětů a mnoho dalších změn.

Jazýčkový senzor se díky své spolehlivosti stále používá v mnoha podobných systémech.

Co je jazýčkový spínač

Jazýčkový spínač je elektromechanické zařízení, které zavírá nebo otevírá elektrické kontakty pod vlivem magnetického pole generovaného elektromagnetem nebo permanentním magnetem.

Termín “jazýčkový spínač” znamená hermetický kontakt. Je to dáno jeho designem. Skládá se ze dvou feromagnetických desek zatavených ve skleněné kapsli se dvěma výstupními kontakty a naplněných inertním plynem. Takový plášť minimalizuje dopad na životní prostředí a zajišťuje spolehlivý provoz zařízení.

Baňka může obsahovat dusík, suchý vzduch nebo jiný inertní plyn. Také veškerý plyn může být odčerpán z baňky do vakuového stavu. Tím je dosaženo zvýšení úrovně spínaného napětí.

Účel a rozsah

Jazýčkové senzory, přestože byly nahrazeny Hallovými senzory, se stále používají v mnoha zařízeních a systémech:

1. Klávesnice pro syntezátory a průmyslová zařízení. Konstrukce snímačů eliminuje možnost jiskry. Proto se primárně používají při výrobě výbušnin, kde jsou přítomny hořlavé výpary nebo prach.
2. Domácí přepážky.
3. Automatické zabezpečovací a polohové kontrolní systémy.
4. Zařízení pracující pod vodou nebo v podmínkách vysoké vlhkosti.
5. Telekomunikační systémy.
6. Lékařské vybavení.

V zabezpečovacích systémech se používají zařízení skládající se z jazýčkového spínače a magnetu. Hlásí otevření nebo zavření dveří.

Používají se také jazýčková relé, skládající se z kontaktního snímače a drátového vinutí. Takový systém má některé výhody: jednoduchost, kompaktnost, odolnost proti vlhkosti a nepřítomnost pohyblivých částí.

Jazýčkové spínače se používají i ve speciálních oblastech – jedná se o ochranné mechanismy proti přetížení a zkratu vysokonapěťových a rádiových elektroinstalací. Dále se jedná o vysoce výkonné radary, lasery, rádiové vysílače a další zařízení pracující pod napětím do 100 kV.

Odrůdy

V závislosti na normálním stavu kontaktů se zařízení dělí na:

• uzavřeno – obvod se otevře pod vlivem magnetického pole;
• přepínatelný – jeden kontakt se sepne pod vlivem pole a další kontakt se uzavře v nepřítomnosti pole;
• otevřený – k činnosti jazýčkového spínače dojde, když se objeví magnetické pole.

V závislosti na konstrukci jsou senzory:

• plyn – skleněná manžeta je naplněna suchým vzduchem nebo inertním plynem;
• rtuť – na kontakty je dodatečně aplikována rtuť, která zlepšuje spínání, minimalizuje odpor a odstraňuje vibrace uzavřených desek.

Podle technických vlastností se jazýčkové spínače dělí na:

1. Jazýčkové spínače.
2. Gazakon je zařízení, které má paměťovou funkci. To znamená, že poloha kontaktů je uložena po vypnutí magnetického pole.
3. Herkotrony jsou relé s vysokonapěťovou izolací. Určeno pro provoz v zařízeních s napětím od 10 do 100 kV.
4. Gersikon je relé určené k ovládání zařízení a automatizace s výkonem do 3 kW. Konstrukce se vyznačuje zvýšeným spínacím proudem a přítomností obloukových kontaktů.

Vzhledem k rozmanitosti provedení se jazýčkové spínače nadále používají v mnoha oblastech.

Princip

Jazýčkový spínač je principiálně podobný spínači. Relé se skládá z dvojice vodivých jader s mezerou mezi nimi. Jsou hermeticky uzavřeny ve skleněné baňce s inertním médiem, které vylučuje oxidační proces.

Kolem žárovky je umístěno ovládací vinutí napájené stejnosměrným proudem. Když je přivedeno napájení, vinutí generuje magnetické pole, které působí na jádra a vede k uzavření kontaktů mezi sebou.

Po odpojení cívky od napájení magnetický tok zmizí a kontakty se otevřou pružinami. Spolehlivost je zajištěna nepřítomností tření mezi kontakty, které zase fungují jako vodič, pružina a magnetický obvod.

Charakteristickým rysem jazýčkového spínače je, že na reléové pružiny v klidu nepůsobí žádné síly. To jim umožňuje uzavřít kontakt ve zlomku sekundy.

Lze použít i permanentní magnety. Taková zařízení se nazývají polarizovaná.

Normálně uzavřená zařízení mají jiný princip činnosti. Pod vlivem elektromagnetické síly systém magnetů nabije jádra jedním potenciálem, což způsobí, že se vzájemně odpuzují, čímž se obvod otevírá.

Přepínatelné jazýčkové spínače se skládají ze tří kontaktů. Jeden z nich je instalován napevno a není magnetický, další 2 jsou vyrobeny z feromagnetické slitiny. Když je aplikováno magnetické pole, pár otevřených kontaktů se sepne a otevře pár s nemagnetickým kontaktem.

Připojení jazýčkového senzoru

Dokumentace dodávaná se senzory poskytuje komplexní informace o tom, jak připojit jazýčkový spínač.

Pro funkci a bezpečnost snímače je část relé, která generuje magnetické pole, namontována na pohyblivé části konstrukce. Samotný jazýčkový spínač je připevněn k pevně instalovanému prvku konstrukce nebo budovy.

Pohyblivá část těsně přiléhá, ​​působí magnetickým polem cívky na kontaktní síť jazýčkového spínače a tím uzavírá elektrický obvod. Systémový senzor informuje o správném fungování systému. Jakmile cívka umístěná na pohyblivé části přestane působit na snímač, síť se otevře a automatika hlásí narušení integrity systému.

Podle způsobu instalace jsou senzory:

• skryté zapínání;
• vnější upevnění.

V závislosti na fyzikálních vlastnostech povrchu, na kterém je jazýčkový spínač připojen, existují:

• snímače pro montáž na ocelové konstrukce;
• senzory namontované na magnetopasivních konstrukcích.

Při instalaci jazýčkového spínače je nutné pamatovat na některé vlastnosti instalace:

1. Doporučuje se vyhnout se umístění v blízkosti zdrojů ultrazvuku. Může mít negativní dopad na parametry snímače.
2. Vyhněte se umístění v blízkosti zdroje vnějšího magnetického pole.
3. Chraňte žárovku senzoru před nárazy a poškozením. V opačném případě se plyn odpaří, kontakt se přeruší a jádra se rychle stanou nepoužitelnými.

Jazýčkové spínače nemohou spínat vysoké proudy kvůli nízkému výkonu jader. Nelze je tedy použít k zapínání a vypínání výkonných elektrických zařízení.

Jsou součástí nízkovýkonového spínacího obvodu pro ovládání relé, které ovládá zařízení.

Výhody

Jazýčkové senzory mají následující výhody:

1. Plná těsnost umožňuje jejich použití v požárně nebezpečných místnostech a agresivním prostředí.
2. Okamžitý provoz umožňuje jejich použití v zařízeních s vysokou spínací frekvencí.
3. Eliminace odskoku kontaktu u rtuťových senzorů. Používají se v zařízeních se zvýšenými požadavky na čistotu signálu.
4. Malé rozměry od 4 mm, jednoduchý design, nízké výrobní náklady.
5. Vysoká funkčnost a všestrannost relé.
6. Schopnost přepínat signály s nízkou spotřebou.
7. Velký rozsah provozních teplot – od -55 do + 110 ºC.
8. Vysoce pevná jádra.
9. Žádné třecí plochy.

Vysoká všestrannost, spolehlivost a cena stále umožňují jazýčkovým spínačům konkurovat přímým konkurentům.

Omezení

Jako všechna zařízení mají jazýčkové spínače také nevýhody:

1. Nízká citlivost magnetů.
2. Vysoká citlivost na vnější magnetické toky. V důsledku toho mohou být vyžadovány další obrazovky.
3. Někdy mohou kontakty po odstranění magnetického pole zůstat v uzavřené poloze, ze které je nelze vyjmout.
4. Kapsle je vyrobena z tenkého skla a snadno se zničí pády a nárazy.
5. Když je přivedeno napětí s nízkou frekvencí, kontakty samovolně otevírají a uzavírají obvod.
6. Při použití vysokých proudů se kontakty jádra mohou spontánně otevřít.

Z těchto důvodů je třeba při použití relé dodržovat řadu omezujících opatření uvedených v průvodní dokumentaci.

Snímače hladiny: typy, charakteristiky, doporučení pro výběr

Co je Hallův senzor: princip činnosti, zařízení a metody testování výkonu

Jak připojit a nakonfigurovat snímač pohybu pro ovládání osvětlení: schémata zapojení a nastavení snímače

Magnetické pole: zdroje, vlastnosti, charakteristiky a aplikace

Co je to indukční snímač přiblížení, jeho zařízení a princip činnosti

Použití senzorů je nezbytné v systémech, kde je vyžadováno nepřetržité monitorování stavu. Obvykle se jedná o bezpečnostní nebo požární poplachové systémy. Jsou různé, ale nejznámější, jednoduché a levné jsou jazýčkové spínače. Další informace o tom, co jsou jazýčkové senzory a k čemu jsou potřeba, najdete v článku.

Co je jazýčkový senzor

A nejprve, když mluvíme o jazýčkovém spínači, musíte definovat, co to je. Jazýčkový spínač je elektromechanické zařízení, které může otevírat nebo zavírat elektrické kontakty. To vše se děje pod vlivem magnetického pole, jehož zdrojem bývá elektrický nebo permanentní magnet.

Pokud se lehce dotkneme etymologie jeho názvu, pak samotné slovo „jazýčkový spínač“ je výsledkem spojení slov „zapečetěný“ a „kontaktní“. Popisuje také jeho konstrukci a další princip činnosti, protože je zřejmé, že snímač je vyroben z feromagnetických desek umístěných ve skleněné kapsli. To mu umožňuje neutralizovat jakýkoli vnější vliv a také rychle reagovat na změny.

Princip činnosti

A když víme, co je jazýčkový spínač, rozebereme si princip jeho fungování. Za nejbližší obdobu mu lze považovat spínač, protože jeho konstrukce je následující: relé dvou vodivých jader, která jsou umístěna v utěsněném prostoru s inertním prostředím. To druhé je nutné k tomu, abychom se zbavili oxidace.

Přímé uzavření se provádí umístěním ovládacího vinutí kolem žárovky. Přijímá stejnosměrný proud a po připojení napájení vytváří vinutí magnetické pole. Má také vliv na jádra, což nakonec vede ke zkratu – to je úplný princip jazýčkového spínače.

Proto, když je napájení vypnuto, magnetický tok se vyrovná a kontakty se otevřou. Takže spolehlivost jazýčkového spínače, díky kterému je toto zařízení stále oblíbené, je způsobeno niklovaným třením kontaktů. Absence jakéhokoli nárazu v otevřeném stavu navíc umožňuje v případě potřeby okamžité uzavření.

Použití permanentních magnetů

Existuje i alternativa v podobě použití permanentních magnetů. Říká se jim také magnetické jazýčkové senzory nebo polarizované. Funguje to takto: Elektromagnet nabíjí kontakty stejným potenciálem, což způsobuje, že se vzájemně odpuzují. To zase přeruší obvod. Nuance je také v tom, že mají tři kontakty: jeden je stacionární a nemá žádný vliv magnetu a další dva jsou vyrobeny z feromagnetické slitiny, díky čemuž se při vystavení magnetickému poli provádí zavírání a otevírání.

Existuje také několik typů tohoto senzoru:

• NE: tento typ má jeden otevřený kontakt;
• přepínání: za přepínání je zodpovědný jeden kontakt;
• NC: je zde jeden sepnutý kontakt.

To však nejsou jediné rozdíly, které mají.

Rozdíly v designu

Kromě toho jazýčkové spínače – bez ohledu na typ – senzory, které se liší v technologiích jejich provádění. Mezi ně obvykle patří:

1. Suchý. Jedná se o jednoduchý design, který má zjevné nevýhody v podobě vibrací při zavírání a otevírání. Z každodenního hlediska se snáze vyjadřují kliknutím nebo odrazem, což může také způsobit vícenásobné přepínání během přenosu signálu. Efekt je velmi nežádoucí, ale nelze jej napravit.
2. Rtuť. Zde je uvnitř konstrukce trocha rtuti, která smáčí kontakty a vyrovnává vibrace. Díky němu se také snižuje odpor na kontaktu.

Je nemožné vybrat jeden dokonalý, protože každý má své vlastní nedostatky. Zde byste se měli podívat na podmínky jejich použití.

Aplikace

Nyní o tom, jak a kde se používají jazýčkové spínače. A přestože je Hallovy senzory nahradily téměř všude kvůli jejich lepšímu výkonu, existují oblasti, kde je jejich použití plně opodstatněné:

1. Syntetizátory a průmyslová zařízení. Vzhledem k konstrukčním prvkům je vzhled jiskry zcela vyloučen. Díky tomu jsou nepostradatelné pro použití ve výrobě, kde je vysoká pravděpodobnost výbuchu a práci s hořlavými kapalinami.
2. Domácí přepážky. Řešení je poměrně spolehlivé, levné a časem prověřené. Není potřeba jej vyměňovat.
3. Bezpečnostní systémy a pozice. Jazýčkové spínače jsou v nich díky bleskurychlé reakci a v důsledku uzavření prostě nepostradatelné.
4. Podvodní vybavení. Těsnost, kterou konstrukce poskytuje, umožňuje jejich použití pod vodou. A je docela spolehlivý i pod tlakem.
5. Telekomunikační systémy a lékařská zařízení. Pro svou univerzálnost a stabilitu jsou nepostradatelné v těch zařízeních, kde je potřeba dlouhodobá práce.
6. Ochranné mechanismy. Zde mluvíme o těch systémech, které chrání před přetížením nebo zkratem při vysokonapěťové zátěži.

Za zmínku také stojí, že bezpečnostní systémy vždy používají k indikaci otevírání a zavírání dveří hardwarové zařízení z jazýčkového spínače a magnetu. Existují také reléová řešení se snímači a vinutím, které se realizuje v případech, kdy je potřeba kompaktnost, odolnost proti vlhkosti a absence pohyblivých prvků.

Jak připojit senzor

Pokud mluvíme o tom, jak připojit jazýčkový spínač, pak stojí za to začít s metodami instalace. Existují pouze dva upevňovací prvky:

Rovněž stojí za zvážení vlastností povrchu, kde bude instalace provedena, proto jsou odděleny dvě „základny“ pro připojení:

• ocel;
• magneticky pasivní.

Takže část relé, která je zodpovědná za magnetické pole, je upevněna na pohyblivé části konstrukce. Jazýčkový spínač musí být instalován tam, kde se pohyblivý prvek vzdaluje. Stane se přibližně toto: pohyblivá část sousedí se stacionární částí, paralelně vytvářejí magnetické pole a uzavírají obvod. Pokud cívka, díky které pole funguje, nemá žádný účinek, dojde k otevření a příslušný program ohlásí narušení. Je to dost jednoduché, protože tak ve skutečnosti fungují senzory dveří chytré domácnosti.

Vlastnosti instalace

Mezi nuance, které je třeba vzít v úvahu při připojování jazýčkového spínače, patří:

1. Použití v místech, kde je nebo může být ultrazvuk, se nedoporučuje, protože může zmást senzor a jeho nastavení.
2. Pokud je v blízkosti jiný zdroj magnetického pole, musí být vyloučen.
3. Baňku nevystavujte nárazům, protože její deformace vede k nepoužitelnosti jader.

A něco málo o tom, jak zkontrolovat jazýčkový spínač: v první řadě je potřeba nastavit program, poté zkontrolovat funkčnost a připevnit ještě volné prvky k sobě. Následně je můžete odpojit a sledovat reakci programu, který je za upozornění zodpovědný. Pokud je vše v pořádku, připevníme senzory na správné místo.

Výhody a nevýhody

Nyní ve zkratce k výhodám:

1. Vzhledem k těsnosti lze použít u objektů s vysokým nebezpečím požáru.
2. Schopnost rychlého upozornění, která automaticky umožňuje vysokofrekvenční použití.
3. Kompaktnost: minimální velikost je 4 mm.
4. Žádné tření povrchů jádra.

A také nevýhody:

1. Magnety mají často malou citlivost.
2. Snímač je příliš citlivý na vnější magnetické toky, což ho nutí vyloučit z blízkého okruhu.
3. Materiál kapsle je vždy tenké sklo.
4. Nízká frekvence přispívá k chaotickému uzavírání a otevírání sítě.

Výsledkem je určitá rovnováha, která nám nedovolí říci, že všechna plus převažují nad mínusy a naopak. Někdo si může myslet, že to dělá zařízení kontroverzním, ale ve skutečnosti to dává více možností na výběr.

Používání jazýčkových senzorů zcela nezmizelo a je nepravděpodobné, že se někdy stane. Takové řešení je spolehlivé a levné, což plně ospravedlňuje jeho použití. Nepoužívá se ani v kritických zařízeních, kdy je selhání nepřijatelné, a proto a priori nemůže nic zkazit. A nezapomeňte na jazýčkové senzory hladiny vody, díky kterým můžete ochránit svůj domov před záplavami.