Ртутный переключатель представляет собой электрический выключатель , который открывает и закрывает цепь , когда небольшое количество жидкого металла ртути соединяет металлические электроды , чтобы замкнуть цепь. Существует несколько различных базовых конструкций (наклон, смещение, радиальное и т. Д.), Но все они имеют общую конструктивную прочность контактов переключателя без эрозии.
Наиболее распространен ртутный переключатель наклона . Он находится в одном состоянии (открытом или закрытом) при наклоне в одном направлении по отношению к горизонтали и в другом состоянии при наклоне в другом направлении. Это то, что термостаты старого стиля использовали для включения или выключения обогревателя или кондиционера.
В переключателе смещения ртути используется «плунжер», который погружается в лужу ртути, поднимая уровень в контейнере для контакта по крайней мере с одним электродом. Эта конструкция используется в реле в промышленных приложениях, которым необходимо часто переключать сильноточные нагрузки. Эти реле используют электромагнитные катушки для протягивания стальных гильз внутри герметичных контейнеров.
Описание [ править ]
Ртутные переключатели имеют один или несколько наборов электрических контактов в герметичной стеклянной оболочке, содержащей небольшое количество ртути. Оболочка также может содержать водород под давлением, инертный газ или вакуум. Гравитация постоянно притягивает каплю ртути к самой нижней точке оболочки. Когда переключатель наклонен в нужном направлении, ртуть касается набора контактов, замыкая электрическую цепь. Наклон переключателя в противоположном направлении перемещает ртуть от этого набора контактов, разрывая эту цепь. [1] Переключатель может содержать несколько наборов контактов, замыкающих разные наборы под разными углами, что позволяет, например, работать в однополюсном двухпозиционном режиме ( SPDT ).
Преимущества [ править ]
Ртутные переключатели обладают рядом преимуществ перед переключателями других типов:
- Контакты закрытые, поэтому окисление точек контакта невозможно.
- В опасных местах прерывание цепи не приводит к возникновению искры, которая может воспламенить горючие газы.
- Контакты остаются чистыми, и даже при возникновении внутренней дуги контактные поверхности обновляются при каждой операции, поэтому они не изнашиваются.
- Даже небольшая капля ртути имеет низкое сопротивление, поэтому переключатели небольшого размера могут пропускать полезный ток. [2]
- Чувствительность падения к силе тяжести обеспечивает уникальную функцию чувствительности и позволяет использовать простые механизмы с низким усилием для ручного или автоматического управления.
- Переключатели работают тихо, так как ни один из контактов не соединяется резко.
- Масса движущейся капли ртути обеспечивает эффект смещения центра, чтобы избежать дребезга при наклоне переключателя.
- В конверте могут быть контакты для двух или более цепей.
Недостатки [ править ]
У ртутных выключателей есть несколько недостатков:
- Их относительно низкая скорость работы (из-за инерции капли ртути) делает их непригодными для приложений, требующих большого количества рабочих циклов в секунду. [3]
- Стеклянные конверты и проволочные электроды могут быть хрупкими, и для предотвращения повреждения конверта требуются гибкие провода.
- Капля ртути образует общий электрод, поэтому цепи в многополюсном переключателе не изолированы друг от друга.
- Их чувствительность к силе тяжести может сделать их непригодными для портативных или мобильных устройств, которые могут менять ориентацию или вибрировать.
- Соединения ртути очень токсичны и накапливаются в любой пищевой цепи , поэтому нормы безопасности исключают ртуть во многих новых конструкциях.
Использует [ редактировать ]
Определение крена [ править ]
Переключатели наклона обеспечивают предупреждение об опрокидывании или опрокидывании для таких приложений, как строительная техника и подъемные машины, которые работают на пересеченной местности. Существует несколько типов без ртути, но немногие из них реализованы из-за чувствительности к ударам и вибрации, вызывающим ложное срабатывание. Однако устройства, устойчивые к ударам и вибрации, существуют.
Автомобильное использование [ править ]
Производители автомобилей когда-то использовали ртутные переключатели для управления освещением (например, подсветкой крышки багажника), регулировкой хода и антиблокировочной тормозной системой . Утилизированные автомобили могут вызвать утечку ртути в окружающую среду, если эти переключатели не будут удалены должным образом. С 2003 года в новых автомобилях американского производства больше не используются ртутные выключатели. [4] [5]
Оповещения о падении [ править ]
Работа, выполняемая в ограниченном пространстве (например, сварщик внутри резервуара), вызывает особые проблемы безопасности. Переключатели наклона подают сигнал тревоги, если рабочий падает.
Индикаторы ориентации самолетов / искусственные горизонты [ править ]
В указателях ориентации с электроприводом обычно используются ртутные переключатели для удержания оси гироскопа в вертикальном положении. Когда гироскоп находится не в вертикальном положении, ртутные переключатели приводят в действие моментные двигатели, которые возвращают положение гироскопа в правильное положение. (Пневматические указатели ориентации используют другой принцип работы.)
Термостаты [ править ]
Ртутные переключатели когда-то были обычным явлением в биметаллических термостатах . Вес подвижной ртутной капли обеспечивал некоторый гистерезис за счет некоторого смещения центра . Биметаллическая пружина должна была двигаться дальше, чтобы преодолеть вес ртути и удерживать ее в открытом или закрытом положении. Ртуть также обеспечивала положительное включение-выключение и могла выдерживать миллионы циклов без разрушения контактов.
Дверные звонки [ править ]
В некоторых старых дверных звонках, например советском ЗМ-1У4, в качестве прерывателей тока используются ртутные выключатели.
Реле давления [ править ]
В некоторых реле давления используются трубка Бурдона и ртутный переключатель. Небольшая сила, создаваемая трубкой, надежно приводит в действие переключатель.
Торговля [ править ]
Ртутные переключатели все еще используются в электромеханических системах, где физическая ориентация приводов или роторов является фактором. Они также обычно используются в торговых автоматах для сигнализации наклона, которые обнаруживают, когда кто-то пытается раскачать или наклонить автомат, чтобы заставить его продать товар.
Бомбы [ править ]
Переключатель наклона может вызвать взрыв бомбы. [6] [7] Ртутные переключатели наклона могут быть найдены в некоторых взрывателях бомб и мин , обычно в виде противоугонных устройств , например, варианта мины VS-50 .
Токсичность [ править ]
Поскольку ртуть является ядовитым тяжелым металлом , устройства, содержащие ртутные выключатели, следует рассматривать как опасные отходы для утилизации. Поскольку теперь это ограничено RoHS , большинство современных приложений устранили его. Металлический шарик и контактные провода могут напрямую заменить его, но могут потребоваться дополнительные схемы для устранения дребезга переключателя . В термостатах низкой точности используются биметаллическая лента и переключающий контакт. В прецизионных термостатах используется термистор или кремниевый датчик температуры. Недорогие акселерометры заменяют ртутный переключатель наклона в точных приложениях.
В Соединенных Штатах Управление по охране окружающей среды (EPA) регулирует утилизацию и выброс ртути. [8] Отдельные штаты и населенные пункты могут вводить дополнительные правила использования или утилизации ртути.
См. Также [ править ]
- Ртутно-дуговый клапан , выпрямительное устройство, предназначенное для высоких электрических напряжений / токов.
- Батарея ртутная , электрохимическая батарея
- Кулонометр ртути , прибор электроаналитической химии, который определяет количество вещества, преобразованного во время реакции ртути.
- Зонд ртути , электрическое зондирование образца для определения электрических характеристик
- Коллектор поворотный ртутный , электрическая схема, реверсивный переключатель на элементе ртуть
- Ртутное реле
- Ртутное реле
Ссылки [ править ]
- ^ Fraden, Джейкоб (2004). Справочник по современным датчикам - физика, конструкции и приложения (3-е издание). Springer - Verlag. С. 256–257.
- ^ Мартин Дж. Хиткот, Книга трансформаторов J&P: практическая технология силового трансформатора Newnes, 2007 ISBN 0-7506-8164-0 стр.285
- ^ Дэвид В. Пессен, Промышленная автоматизация: проектирование схем и компоненты , Wiley-IEEE, 1989 ISBN 0-471-60071-7 , стр. 44
- ^ Соединенные Штаты, отчет об исследовании Меркурия для Конгресса , DIANE Publishing, 1997 ISBN 1-4289-0372-0 , стр. 2-11
- ^ Организация экономического сотрудничества и развития, Наборы инструментов для экологической политики OECD Publishing, 2007, ISBN 92-64-01780-1 , pg.145
- ^ Vallely, Пол (22 февраля 2002). "Файлы Эйри Нив" . Независимый . Лондон . Проверено 12 мая 2010 года .
- ^ "1979: Заминированный автомобиль убивает Эйри Нив" . BBC News . 30 марта 1979 . Проверено 26 марта 2010 года .
- ^ «Меркурий: законы и правила» . Агентство по охране окружающей среды США . 2008-04-16 . Проверено 30 мая 2008 .
Внешние ссылки [ править ]
 | Викискладе есть медиафайлы, связанные с переключателями Mercury . |
- Как адаптировать ртутный переключатель для управления роботом
