Коммутационные устройства (ку)

Лекция 9

1. Определения (Введение)

Коммутационные устройства (КУ) представляют собой изделия, используемые при разработке электронно-вычислительных средств (ЭВС), обладающие свойством замыкать (размыкать) электрические цепи за счет изменения электрического сопротивления. В замкнутом состоянии электрическая цепь КУ имеют очень малое сопротивление (близкое к нулю), в разомкнутом - большое (десятки - сотни МОм).

Устройства коммутации позволяют быстро (практически мгновенно) коммутировать (включать, выключать, переключать) электрические цепи в работающей аппаратуре (находящейся во включенном состоянии, под напряжением) в результате изменения сопротивления исполнительных элементов под действием управляющих сигналов (или управляющих воздействий). Это дает возможность в процессе функционирования ЭВС переключать диапазоны, изменять режимы работы, вводить информацию, перераспределять сигналы по цепям и т.д.

Электрический соединитель - электрическое устройство, предназначенное для механического соединения и разъединения электрических цепей, состоящее из двух или более частей (вилки, розетки), образующих разъемное контактное соединение. Соединители (контактные соединения) предназначены только для проведения электрического тока и не предназначены для коммутации электрической цепи.

Управление состоянием соединителя (сочленение и расчленение или замыкание и размыкание) осуществляется оператором в аппаратуре в нерабочем состоянии.

2. Классификация

2.1. Классификация коммутационных устройств

КУ можно разделить на два больших класса:

- ручного управления;

- дистанционного управления.

КУ ручного управления разделяются на:

- нажимные (кнопки);

- перекидные (тумблеры);

- движковые (микропереключатели);

- поворотные (галетные переключатели).

КУ дистанционного управления разделяются на:

- электромагнитное реле;

- магнитоуправляемые контакты (герконы).

При ручном управлении управляющее воздействие осуществляется непосредственно оператором. Устройства коммутации с таким управлением находятся обычно на лицевых панелях аппаратуры.

Управляющее воздействие может производиться электрическим управляющим сигналом. Устройства коммутации с таким управлением используются тогда, когда пульт управления отделен от аппаратуры, в которой должна осуществляться коммутация, и связан с нею электрически с помощью соединительных линий. При этом первичное управляющее воздействие - это непосредственные действия оператора, которые преобразуются в управляющий электрический сигнал, поступающий затем по проводам к исполнительным элементам.

Не меньшее значение имеют такие КУ, в которых управляющим воздействием является электрический сигнал при автоматическом управлении аппаратурой. При этом управляющие сигналы вырабатываются в самой аппаратуре без участия оператора.

В зависимости от наличия или отсутствия механических движущихся элементов конструкции (исполнительные элементы) КУ разделяются на:

- контактные;

- бесконтактные.

В контактных КУ используется электрический контакт - соприкосновение тел (контакт-деталей), обеспечивающее непрерывность цепи. В таких КУ (реле, кнопки и т.п.) обычно применяют стыковой контакт, при котором контакт-детали прижимаются друг к другу. Используются также врубные и вставные контакты, когда контакт-детали при замыкании осуществляют заданное движение с преодолением сил трения (галетные переключатели ручного управления, соединители). Схематическое изображение видов контактов приведено на рис.1.

Контактные исполнительные элементы применяются как при ручном, так и при дистанционном и автоматическом управлении. При ручном управлении это контакт-детали кнопок, тумблеров, галетных переключателей и т.п. При дистанционном и автоматическом управлении - это контакт-детали электромагнитных реле и магнитоуправляемых герметизированных контактов (герконов).

В бесконтактных исполнительных элементах используется изменение условий протекания тока в объеме кристалла и его поверхностном слое под влиянием электрических напряжений, освещения и т.п. Такие элементы применяются в основном при дистанционном и автоматическом управлении аппаратурой - это оптроны, транзисторные ключи и коммутаторы. Начали находить применение бесконтактные КУ с ручным управлением, например, кнопки с оптронами и магниторезисторами, а также сенсорные.

Рис. 1 Схематическое изображение видов контактов.

а) стыковой контакт, б) врубной контакт, в) вставной контакт