7.2. Конструкции переключателей

Конструкция переключателя определяется видом механиче­ского устройства, обеспечивающего коммутацию контактов. По конструкции переключатели делятся на кулачковые, кнопочные, галетные, щеточные, клавишные, барабанные и т. п.

Кулачковый переключатель (рис. 7.4) состоит из неподвиж­ного контакта 2, контактной 3 и упорной 4 пружин, которые за­креплены на изоляционных стержнях 1. Контактных пар может быть несколько и располагаются они в один ряд. Необходимый закон чередования переключений обеспечивается изоляционным кулач­ковым валом 6, который неподвижно соединен с осью 7. На кулач­ковом валике установлены шипы 5. Коммутация цепей осущест­вляется поворотом кулачкового валика. Каждое замыкание обеспе­чивается одним контактом, поэтому кулачковые переключатели

имеют стабильные реактивные параметры и применяются для ком­мутации высокочастотных цепей. Для уменьшения связи между контактами металлическую ось переключателя либо заземляют с помощью токосъемника, либо разбивают на отдельные изолирован­ные друг от друга участки. Емкость между контактами составляет 1 ... 2 пФ, а между разомкнутой парой контактов — 0,3 ... 0,5 пФ.

Кнопочные переключатели (кнопки) предназначены для крат­ковременной коммутации цепей постоянного и переменного тока низкой частоты. По электрической схеме кнопки изготовляют на

замыкание, на переключение и на размыкание. Кнопка (рис. 7.5) состоит из разъемного кор­пуса 1 и воротничка 2, с по­мощью которого она закреп­ляется на панели прибора. В верхней части корпуса кнопки на штоке 4 закреплены подвиж­ный контакт 3 и головка 5. При нажатии головки подвиж­ный контакт опускается вниз и замыкает пружинные контакты 8. При снятии усилия под дей­ствием возвратной пружины 7 головка и подвижный контакт поднимаются вверх и цепь раз­мыкается. Фиксирующие шарики 6 удерживают подвижный кон­такт в верхнем положении.

Галетные переключатели предназначены для коммутации высо­кочастотных, низкочастотных цепей и цепей постоянного тока мощ­ностью до 70 Вт. Галетный переключатель (рис. 7.6, а) состоит из галет основания 2 и узла управления 3, включающего ось, фик-

сатор положения и ограничитель движения. С помощью стяжных шпилек 4 и колонок 5 производиться набор и крепление галет к основанию переключателя. Каждая галета (рис. 7.6, б) состоит из неподвижной части — статора 6 и подвижной—ротора 9. На

статоре имеются два отверстия для крепления галеты и двенадцать контактных пружин, расположенных по окружности через 30°. На роторе закреплена переключающая пластина 8 в виде кольца с одним выступом. При вращении ротора этот выступ контактирует с одной из одиннадцати коротких контактных пружин 7. Длинная контактная пружина 10 служит токосъемом для пластины 8. При помощи рассмотренной галеты (11П1Н) можно осуществить комму­тацию одиннадцати цепей в одном направлении (11 положений, 1 на­правление). Если на роторе закрепить две переключающие пластины S, а на статоре — две длинные контактные пружины (токосъемы)и десять коротких (рис. 7.6, в), то с помощью такой галеты можно коммутировать по пять цепей на два направления (5П2Н). На рис. 7.7 показана конструкция механического узла управления. Фиксация положения ротора осуществляется шариком 4, который под действием пружины 6 западает во впадины звездочки 3. Звездоч­ка жестко соединена с осью 5. Поворот ротора ограничивается упо­ром 2, который может быть вставлен в любое из отверстий основа­ния 1.

В переключателях, собранных из нескольких галет, для ком­пенсации возможной несоосности отверстие под ротор на галете делают несколько больше диаметра ротора, а отверстие под ось на роторе— больше диаметра оси. Возникшие зазоры между осью

и отверстием в роторе устра­няют с помощью пластинча­тых пружин или за счет кон­струкции оси, которую вы­полняют из двух пластин с регулируемым расстоянием между ними. Галетные пере­ключатели имеют большие коммутационные возможно­сти (число положений — 2 ... 21, число направле­ний— 2 ... 16, количество галет до 5), малые реактив­ные параметры, Надежный контакт благодаря применению притирающихся и врубающихся контактов. К недостаткам галетных переключателей следует от­нести необходимость длинных соединительных проводов к ком­мутируемым элементам, что затрудняет монтаж и приводит к пара­зитным связям.

Щеточные переключатели предназначены для коммутации элек­трических цепей постоянного и переменного тока низкой частоты. Переключатель (рис. 7.8) имеет неподвижные контакты 2, распо­ложенные на пластмассовой плате 3, подвижный контакт 4 в виде пакета пружинных щеток, надетый на ползунок 5 и закрепленный на оси 6 переключателя винтом 7. При вращении оси подвижный контакт 4 скользит одним концом по токосъемному кольцу 1, а другим — по неподвижным контактам 2. Большое контактное уси­лие, наличие нескольких пружин, обеспечивающих надежный кон­такт, делают щеточные переключатели пригодными для коммута­ции больших токов. Щетки выполняются такой ширины, чтобы при переключении сначала замыкался последующий контакт, а потом разрывался предыдущий. Таким образом не происходит разрыва цепи и образование дуги, что уменьшает износ контактов.

Клавишные переключатели предназначены для коммутации электрических цепей постоянного и переменного тока в измери­тельной и бытовой аппаратуре. Переключатель (рис. 7.9) состоит из отдельных секций 2, объединенных в единую конструкцию при помощи скоб 1. В каждой секции имеется группа неподвижна 4 и подвижных 5 контактных лепестков, укрепленных на движке 6. Коммутация контактов осуществляется нажатием клавиши 3. У кла-

вишных переключателей износ контактов меньше, чем у галетных, щеточных или барабанных, так как переключение контактов в каж­дой секции происходит независимо от других. Клавишные пере­ключатели радиовещательных приемников имеют основание, на

котором устанавливаются секции и производится монтаж контуров. Благодаря этому уменьшаются длина соединительных проводников и паразитные связи.

Барабанные переключатели предназначены для переключения контуров. Их целесообразно применять при большом числе поддиа­пазонов на высоких частотах (100 ... 200 МГц), когда использова­ние других переключателей приводит к слишком длинным монтаж­ным проводникам. Барабанный переключатель (рис. 7.10) состоит из барабана 3, жестко соединенного с осью управления 4, контактных пружин 9 и фиксирующего устройства 1. Коммутируемые элементы 6 контуров отдельных поддиапазонов монтируют на платах 7 и по­мещают в секторную секцию 5 барабана 3. Количество секторных секций 5 определяется количеством поддиапазонов. Выводы ком­мутируемых элементов припаивают к секторным контактам 8. Не­обходимый поддиадазон включается поворотом барабана. При этом

подключенными оказываются лишь контуры, работающие в данном поддиапазоне. Барабаны могут состоять из нескольких секций, разделенных металлической перегородкой, которая используется как экран или как звездочка 2 фиксатора. При переключении под­диапазонов в момент фиксации барабана возможна расстройка ка­тушек, которая возникает вследствие больших ускорений. Для пре­дотвращения этого необходимо уменьшать радиус барабана и массу ячеек, а также использовать в фиксаторе поглотители энергии.

Печатные переключатели отличаются сложной схемой коммута­ции и изготавливаются методом печатного монтажа, например кон­тактные поля кодовых дисков (рис. 7.11), предназначенных для преобразования угла поворота в кодированное двоичное число, ста­торы переключателей и т. п. Остальные элементы конструкции ана­логичны элементам галетных или щеточных переключателей. ⁴

Перекидные переключатели и выключатели мгновенного дей­ствия (тумблеры) предназначены для коммутации цепей постоянного и переменного тока мощностью сотни вольт-ампер. Они широко применяются в цепях питания радиоаппаратуры и имеют различные конструкции. На рис. 7.12 приведена одна из широко распростра­ненных конструкций— тумблер ТВ2-1. Тумблер имеет пластмассо­вый корпус 1, в котором закреплены контакты 2. Подвижный роли­ковый контакт 3 имеет малое рабочее перемещение и при повороте рычага 7 осуществляет быстрое переключение контактов с левого положения на правое или наоборот. Движение от рычага 7 к роли­ковому контакту 3 передается посредством чашечки б, пружины 5 и седла 4. Крышка 9 с воротником 8 присоединяется к корпусу 1 винтами 10. Особенностью тумблеров является то, что разрыв цепи в них происходит за доли миллисекунды, благодаря чему возникаю­щая дуга не оказывает большого разрушительного действия на контакты. Время разрыва цепи не зависит от длительности процес­са выключения, выполняемого обслуживающим персоналом, а оп­ределяется упругими свойствами пружины 5, массой подвижной системы и трением в механизме.