Co to jest czujnik kontaktronowy i gdzie jest używany?

Żaden nowoczesny system ochrony, kontroli, gaszenia pożaru, ostrzegania o zagrożeniu nie może funkcjonować bez użycia czujników łączących go ze światem zewnętrznym. Czujniki wykrywają obecność dymu, kurzu w powietrzu, ruch obiektów i wiele innych zmian.

Czujnik kontaktronowy jest nadal używany w wielu tego typu systemach ze względu na swoją niezawodność.

Co to jest kontaktron

Kontaktron to urządzenie elektromechaniczne, które zamyka lub otwiera styki elektryczne pod wpływem pola magnetycznego wytwarzanego przez elektromagnes lub magnes trwały.

Termin „kontaktron” oznacza styk hermetyczny. Wynika to z jego konstrukcji. Składa się z dwóch płytek ferromagnetycznych zamkniętych w szklanej kapsule z dwoma stykami wyjściowymi i wypełnionych gazem obojętnym. Taka powłoka minimalizuje wpływ na środowisko i zapewnia niezawodne działanie urządzenia.

Kolba może zawierać azot, osuszone powietrze lub inny gaz obojętny. Ponadto cały gaz można wypompować z kolby do stanu próżni. Osiąga to wzrost poziomu przełączanego napięcia.

Cel i zakres

Czujniki kontaktronowe, pomimo zastąpienia czujnikami Halla, nadal znajdują zastosowanie w wielu urządzeniach i systemach:

1. Klawiatury do syntezatorów i urządzeń przemysłowych. Konstrukcja czujników eliminuje możliwość iskrzenia. Dlatego są one wykorzystywane przede wszystkim w produkcji materiałów wybuchowych, w których występują palne opary lub pyły.
2. Liczniki gospodarstwa domowego.
3. Automatyczne systemy bezpieczeństwa i kontroli pozycji.
4. Sprzęt pracujący pod wodą lub w warunkach wysokiej wilgotności.
5. Systemy telekomunikacyjne.
6. Wyposażenie medyczne.

W systemach bezpieczeństwa stosuje się urządzenia składające się z kontaktronu i magnesu. Zgłaszają otwarcie lub zamknięcie drzwi.

Stosowane są również przekaźniki kontaktronowe, składające się z czujnika stykowego i uzwojenia drutu. Taki system ma pewne zalety: prostotę, zwartość, odporność na wilgoć i brak ruchomych części.

Kontaktrony znajdują również zastosowanie w obszarach specjalnych - są to mechanizmy zabezpieczające przed przeciążeniami i zwarciami instalacji elektrycznych wysokiego napięcia i radiowych. Są to również radary dużej mocy, lasery, nadajniki radiowe i inne urządzenia pracujące pod napięciem do 100 kV.

Odmiany

W zależności od normalnego stanu styków urządzenia dzielą się na:

• zamknięty - obwód otwiera się pod wpływem pola magnetycznego;
• przełączalne - pod wpływem pola jeden styk jest zwarty, a przy braku pola drugi;
• otwarty - działanie kontaktronu następuje w momencie pojawienia się pola magnetycznego.

W zależności od konstrukcji czujniki to:

• gaz - tuleja szklana jest wypełniona suchym powietrzem lub gazem obojętnym;
• rtęć - na styki dodatkowo nakładana jest rtęć, która poprawia przełączanie, minimalizuje opory i niweluje drgania zamkniętych płytek.

Zgodnie z charakterystyką techniczną kontaktrony dzielą się na:

1. Kontaktrony.
2. Gazakon to urządzenie, które posiada funkcję pamięci. Oznacza to, że pozycja styków jest zapisywana po wyłączeniu pola magnetycznego.
3. Hercotrony to przekaźniki z izolacją wysokonapięciową. Przeznaczony do pracy w urządzeniach o napięciu od 10 do 100 kV.
4. Gersikon to przekaźnik przeznaczony do sterowania urządzeniami i automatyką o mocy do 3 kW. Konstrukcja charakteryzuje się zwiększonym prądem przełączania i obecnością styków łukowych.

Ze względu na różnorodność konstrukcji kontaktrony są nadal stosowane w wielu dziedzinach.

Zasada działania

Kontaktron jest w zasadzie podobny do przełącznika. Przekaźnik składa się z pary przewodzących żył z przerwą między nimi. Są hermetycznie zamknięte w szklanej kolbie ze środkiem obojętnym, który wyklucza proces utleniania.

Wokół żarówki umieszczone jest uzwojenie sterujące, zasilane prądem stałym. Po włączeniu zasilania uzwojenie wytwarza pole magnetyczne, które działa na rdzenie i prowadzi do zamknięcia styków między nimi.

Po odłączeniu cewki od zasilania zanika strumień magnetyczny i sprężyny otwierają styki.Niezawodność zapewnia brak tarcia między stykami, które z kolei działają jak przewodnik, sprężyna i obwód magnetyczny.

Cechą kontaktronu jest to, że na sprężyny przekaźnika w spoczynku nie działają żadne siły. To pozwala im zamknąć kontakt w ułamku sekundy.

Można również zastosować magnesy trwałe. Takie urządzenia nazywane są spolaryzowanymi.

Urządzenia normalnie zamknięte mają inną zasadę działania. Pod wpływem siły elektromagnetycznej system magnesów ładuje rdzenie jednym potencjałem, powodując ich wzajemne odpychanie się, otwierając obwód.

Kontaktrony przełączalne składają się z trzech styków. Jedna z nich jest zamontowana na stałe i nie jest namagnesowana, pozostałe 2 wykonane są ze stopu ferromagnetycznego. Po przyłożeniu pola magnetycznego para otwartych styków zamyka się, otwierając parę stykiem niemagnetycznym.

Połączenie czujnika kontaktronowego

Dokumentacja dołączona do czujników zawiera wyczerpujące informacje na temat podłączania kontaktronu.

Dla prawidłowego funkcjonowania i bezpieczeństwa czujnika część przekaźnika generująca pole magnetyczne jest zamontowana na ruchomej części konstrukcji. Sam kontaktron mocowany jest do zamontowanego na stałe elementu konstrukcji lub budynku.

Część ruchoma ściśle przylega, działając polem magnetycznym cewki na sieć styków kontaktronu i tym samym zamykając obwód elektryczny. Czujnik systemowy informuje o prawidłowym funkcjonowaniu systemu. Gdy tylko cewka znajdująca się na ruchomej części przestanie działać na czujnik, sieć otwiera się, a automatyka zgłasza naruszenie integralności systemu.

Zgodnie z metodą instalacji czujniki to:

• ukryte zapięcie;
• mocowanie zewnętrzne.

W zależności od właściwości fizycznych powierzchni, do której podłączony jest kontaktron, występują:

• czujniki do montażu na konstrukcjach stalowych;
• czujniki montowane na strukturach magneto-pasywnych.

Podczas montażu kontaktronu należy pamiętać o kilku cechach instalacji:

1. Zaleca się unikać lokalizacji w pobliżu źródeł ultradźwiękowych. Może mieć negatywny wpływ na parametry czujnika.
2. Unikaj lokalizacji w pobliżu źródła obcego pola magnetycznego.
3. Chronić kolbę z czujnikiem przed wstrząsami i uszkodzeniem. W przeciwnym razie gaz wyparuje, kontakt zostanie zerwany, a rdzenie szybko staną się bezużyteczne.

Kontaktrony nie mogą przełączać dużych prądów ze względu na niską moc rdzeni. Dlatego nie można ich używać do włączania i wyłączania potężnych urządzeń elektrycznych.

Są one zawarte w obwodzie przełączającym małej mocy do sterowania przekaźnikiem sterującym sprzętem.

Zalety

Czujniki kontaktronowe mają następujące zalety:

1. Pełna szczelność pozwala na ich stosowanie w pomieszczeniach zagrożonych pożarem oraz w środowiskach agresywnych.
2. Praca chwilowa pozwala na ich zastosowanie w urządzeniach o dużej częstotliwości przełączania.
3. Eliminacja odbijania się styków w czujnikach rtęciowych. Stosowane są w urządzeniach o podwyższonych wymaganiach dotyczących czystości sygnału.
4. Małe wymiary od 4 mm, prosta konstrukcja, niski koszt wykonania.
5. Wysoka funkcjonalność i uniwersalność przekaźnika.
6. Możliwość przełączania sygnałów małej mocy.
7. Duży zakres temperatur pracy - od -55 do + 110 ºC.
8. Wysoka wytrzymałość rdzenia.
9. Brak powierzchni ciernych.

Wysoka wszechstronność, niezawodność i cena nadal pozwalają kontaktronom konkurować z bezpośrednią konkurencją.

Wady

Jak wszystkie urządzenia, kontaktrony mają również wady:

1. Magnesy o niskiej czułości.
2. Wysoka podatność na zewnętrzne strumienie magnetyczne. W rezultacie mogą być wymagane dodatkowe ekrany.
3. Czasami styki po usunięciu pola magnetycznego mogą pozostać w pozycji zamkniętej, z której nie można ich wyjąć.
4. Kapsuła wykonana jest z cienkiego szkła i łatwo ulega zniszczeniu przez upadki i uderzenia.
5. Po przyłożeniu napięcia o niskiej częstotliwości styki spontanicznie otwierają się i zamykają obwód.
6. Gdy stosowane są wysokie prądy, styki rdzenia mogą się samoistnie otworzyć.

Z tych powodów podczas korzystania z przekaźnika należy przestrzegać szeregu środków ograniczających określonych w dołączonej dokumentacji.

Podobne artykuły: