Jednoduchá čidla náklonu a zrychlení

Když je potřeba snímat a vyhodnotit polohu ve smyslu náklonu, je optimální použít akcelerometr a výstup zpracovat mikrokontrolérem. Akcelerometrem změříme náklon zařízení, které je v klidu, s přesností na jeden stupeň nebo lépe, podobně změříme pohybové zrychlení na setiny g. Často ale nejsou požadavky na přesné měření, jen na signalizaci překročení určité hodnoty náklonu nebo zrychlení, pak je vše mnohem jednodušší.

Dříve se poměrně hojně používaly spínače se rtuťovými kontakty (někdy přezdívanými „prasátka“), které měly tu vlastnost, že zvládaly spínat i proudy kolem 10A, nevytvářely zákmity a nikdy nemohly jiskřit, hodily se tedy i do prostředí s výbušnými plyny. Rtuťové kontakty nejsou v podstatě nic jiného, než zatavená skleněná baňka se dvěma (nebo více) pevnými kontakty a trochou kapalné rtuti. V určité poloze rtuť spojí vodiče, v jiné odteče a kontakty jsou rozpojené. Přehled různých provedení rtuťových spínačů s nepříliš kvalitními, ale o to názornějšími fotografiemi, najdete na internetových stránkách Danyk .

IMGP9672c

Celý rtuťový spínač se skládal z mechaniky s pákou nebo ovládaného jinak (třeba tlakem ve tlakovém spínači) a jednoho nebo více rtuťových „prasátek“. „Prasátka“ vlastně pracovala jako spínače reagující na změnu polohy, přičemž rozdíl mezi sepnutím a rozepnutím byl díky tekutosti rtuti a její velké měřné hmotnosti poměrně malý, kolem 2-3º. Stejně mohou pracovat samotná prasátka i mimo vyrobený spínač a detekovat změnu polohy. Větší provedení na prvním obrázku je určené pro proud řádově jednotek Ampérů a je vymontované z tlakového spínače, menší provedení dole je vyráběné jako čidlo (se spínacím proudem řádově desítek až stovek mA). Rtuť jako kontakt je vždy čistá, nekoroduje, neopaluje se, má stabilní a malý přechodový odpor.

V současné době se rtuťové spínače už téměř nepoužívají a neprodávají, důvodem je to, že při rozbití baňky se uvolní silně jedovatá kapalná rtuť a ta se odpařuje za vzniku jedovatých výparů řadu dnů a týdnů! Celý prostor, v němž došlo k uvolnění rtuti, je nutné odborně dekontaminovat! Nicméně malé spínače jsou relativně odolné a jsou navíc chráněny kovovým pouzdrem, které uvolnění rtuťi brání, dají se zničit snad jedině rozdrcením v lisu. Rtuťové spínače, ani ty malé, se nikdy nesmí vyhazovat do bežného odpadu!

„Prasátka“ fungují jako jednoosé snímače. Možná by se mělo říci i půlosé, protože pokud chceme indikovat určité rozmezí náklonu, musíme použít dva rtuťové kontakty umísněné tak, aby jejich osy svíraly takový úhel, který je v toleranci náklonu. Rtuť reaguje na směr zemské přitažlivosti a nerozliší ho od zrychlení z pohybu, takže stejná konfigurace spínačů se dá použít i pro kontrolu meze zrychlení (zpomalení) v dané ose.

Jako mnohé jiné věci, které výborně fungují, ale jsou (byť jen potenciálně) nebezpečné, je používání rtuťových spínačů v EU ve výrobě zakázáno, respektive tvrdě omezováno. Někteří prodejci proto podvádějí a pod názvem „rtuťový spínač“ prodávají něco jiného, a to „kuličkový spínač“, který je v principu podobný, jen v zatavené skleněné baňce s inertním plynem a dvěma kontakty vedle sebe neteče rtuť, ale koulí se malá ocelová kulička. A aby matení bylo dokonalé, jiné firmy pod názvem „kuličkový spínač“, s jehož prodejem a používáním žádné problémy nejsou, prodávají kvalitně fungující spínače rtuťové. Seriózní přiznání „co je co“ najdete v nabídce třeba zde.

Princip kuličkového spínače je podobný, ale funkce propastně jiná. Kulička nemůže spínat větší proud, vytváří elektrické oblouky a opaluje se, tím postupně ztrácí na kulatosti a nepohybuje se volně, čili přestává fungovat. Dokonce se může přivařit k pevnému kontaktu a znehybnit. Kromě toho kulička se téměř vždy od spojovaných kontaktů odrazí, odskočí a vrátí se, čili dělá zákmity, v mezní poloze ve velmi citlivá na vibrace, dokonce i na zvuk (mikrofonní efekt). Ošetření zákmitů je naprostou nutností. Kuličkové spínače jsou dimenzované většinou jen na jednotky mA.

IMGP9676c

Rozeznat od sebe skutečný rtuťový kontakt (spínač) a kuličkový spínač na první pohled nebo podle katalogu nejde, pouzdra vypadají stejně (viz předchozí obrázek – dole rtuťový spínač, nad ním kuličkový) a rozebrat se dají jen velmi opatrným rozbroušením pláště. Rozpoznat se mohou v ruce mírným zatřesením. V prvním případě je cítit, jak uvnitř teče rtuť a měkce naráží do stěn jako kapalina, není slyšet ani ostře cítit nárazy. Ocelová kulička naráží jasně s ostrým zvukem jako pevný kov na kov. Rychlé rozeznání vyžaduje trochu praxe a je tím obtížnější, čím je spínač menší.