Ртутный переключатель - Mercury switch

А Однополюсный, однофокусный (SPST) ртутный переключатель на миллиметровой миллиметровой бумаге
Другая конструкция ртутного переключателя

А ртутный переключатель это электрический выключатель который открывает и закрывает схема когда небольшое количество жидкого металла Меркурий соединяет металлические электроды для замыкания цепи. Существует несколько различных базовых конструкций (наклон, смещение, радиальное и т. Д.), Но все они имеют общую конструктивную прочность контактов переключателя без эрозии.

Самым распространенным является 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 переключатель вытеснения ртути использует «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. В этих реле используются электромагнитные катушки для протягивания стальных гильз внутрь. герметично запечатан контейнеры.

Описание

Ртутные переключатели имеют один или несколько наборов электрические контакты в запечатанном стекло конверт, содержащий небольшое количество ртути. Оболочка может также 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. При наклоне переключателя в противоположном направлении ртуть перемещается от этого набора контактов, размыкая цепь.[1] Переключатель может содержать несколько наборов контактов, замыкающих разные наборы под разными углами, что позволяет, например, однополюсный, двухходовой (SPDT ) операция.

Преимущества

Ртутные переключатели обладают рядом преимуществ по сравнению с другими типами переключателей:

  • Контакты закрытые, поэтому окисление точек контакта невозможно.
  • В опасные места, прерывание цепи не дает 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 над центром эффект, чтобы избежать болтовня когда переключатель наклоняется.
  • В конверте могут быть контакты для двух или более цепей.

Недостатки

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 высокотоксичный и накапливать в любом пищевая цепочка, поэтому правила безопасности исключают ртуть во многих новых конструкциях.

Использует

Определение крена

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

Производители автомобилей когда-то использовали ртутные переключатели для управления освещением (например, подсветкой крышки багажника), регулировкой хода и антиблокировочные тормозные системы. 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]

Падение тревоги

Работа выполнена в Замкнутое пространство (например, сварщик внутри резервуара) вызывает особые проблемы безопасности. Переключатели наклона подают сигнал тревоги, если рабочий падает.

Ориентир для самолетов / искусственные горизонты

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

Ртутные переключатели когда-то были распространены в биметалл термостаты. Вес подвижной капли ртути гистерезис степенью сверхцентровое действие. Биметаллическая пружина должна была двигаться дальше, чтобы преодолеть вес ртути, стремясь удерживать ее в открытом или закрытом положении. Ртуть также обеспечивала положительное включение-выключение и могла выдерживать миллионы циклов без разрушения контактов.

Дверные звонки

В некоторых старых дверных звонках, например советском ЗМ-1У4, в качестве прерывателей тока используются ртутные выключатели.

Реле давления

Немного реле давления использовать Трубка Бурдона и ртутный выключатель. Небольшая сила, создаваемая трубкой, надежно приводит в действие переключатель.

Вендинг

Ртутные переключатели все еще используются в электромеханических системах, где физическая ориентация приводов или роторов является фактором. Они также обычно используются в торговые автоматы за сигнализация наклона которые обнаруживают, когда кто-то пытается раскачать или наклонить машину, чтобы заставить ее продать товар.

Бомбы

Основная статья: Наклонный взрыватель

Переключатель наклона может вызвать взрыв бомбы.[6][7] Ртутные переключатели наклона можно найти в некоторых бомбах и мина взрыватели, обычно в виде устройства защиты от манипуляций, например, вариант Мина ВС-50.

Токсичность

Поскольку ртуть ядовитый тяжелый металл, устройства, содержащие ртутные выключатели, должны рассматриваться как опасные отходы для утилизации. Потому что сейчас RoHS ограничено, большинство современных приложений устранили его. Металлический шарик и контактные провода могут напрямую заменить его, но могут потребоваться дополнительные схемы для устранения переключить отскок. В термостатах низкой точности используются биметаллическая лента и переключающий контакт. Прецизионные термостаты используют термистор или силиконовый датчик температуры. Бюджетный акселерометры замените ртутный переключатель наклона в точных приложениях.

В Соединенных Штатах Агентство по охране окружающей среды (EPA) регулирует удаление и выброс ртути.[8] Отдельные штаты и населенные пункты могут принять дополнительные правила использования или утилизации ртути.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Фраден, Джейкоб (2004). Справочник по современным датчикам - физика, конструкции и приложения (3-е издание). Springer - Verlag. С. 256–257.
  2. ^ Мартин Дж. Хиткот, Книга трансформаторов J&P: практическая технология силового трансформатора Новинки, 2007 ISBN  0-7506-8164-0 стр.285
  3. ^ Дэвид В. Пессен, Промышленная автоматизация: схемотехника и компоненты, Wiley-IEEE, 1989 г. ISBN  0-471-60071-7, стр.44
  4. ^ Соединенные Штаты, Отчет об исследовании ртути для Конгресса, Издательство ДИАНА, 1997 г. ISBN  1-4289-0372-0, стр. 2-11
  5. ^ Организация экономического сотрудничества и развития, Наборы инструментов экологической политики Издательство ОЭСР, 2007 г.,ISBN  92-64-01780-1, стр.145
  6. ^ Валлели, Пол (22 февраля 2002 г.). "Файлы Эйри Нив". Независимый. Лондон. Получено 12 мая 2010.
  7. ^ «1979: заминированный автомобиль убивает Эйри Нива». Новости BBC. 30 марта 1979 г.. Получено 26 марта 2010.
  8. ^ «Меркурий: законы и правила». Агентство по охране окружающей среды США. 2008-04-16. Получено 2008-05-30.

внешняя ссылка