Magnetické spínače

Nejjednodušším magnetickým spínačem je jazýčkový kontakt ve skleněném zátavu. V základním provedení kontakt z magnetického materiálu při přiblížení permanentního magnetu sepne, existují ale i verze, které při přiblížení magnetu rozepnou.

Dále lze koupit třívývodové přepínací kontakty nebo až čtyři kontakty těsně vedle sebe ovládané společně v jednom zátavu. Materiál kontaktů a inertní plyn kolem zajišťují poměrně vysokou životnost, přitom spínání a rozpínání je velmi rychlé a s minimem zákmitů, teoreticky mohou některé typy kontaktů sepnout a rozepnout až 1000x za sekundu. Jazýčkové kontakty byly populární už před desítkami roků, postupem času téměř zmizely z trhu, ale v poslední době se znovu vracejí.

IMGP7400b

Pamětníci si určitě vzpomenou na zátavy dlouhé asi 3 cm s povoleným spínaným proudem kontaktů jen několik desítek mA, dnešní výrobky mají mnohem zajímavější parametry. Jako příklad uvedu typ KSK-1A87 od výrobce Meder electronic, který je u nás v nabídce prodejen GES electronics. Skleněné pouzdro má průměr nejvýše 2 mm a délku 10 mm. Protože se ale axiální vývody nesmí ohýbat těsně u skla, aby materiál nepraskl, je při zástavbě třeba počítat s délkou nejméně 14, lépe 16 mm. Spínané napětí nesmí být vyšší než 200 V, proud 0,5 A, současně ale nemá spínaný výkon přesahovat 10 W. Kontakt může přímo spínat  i malé elektromotory, typickou aplikací však je kontrola dosažení určité polohy, uzavření různých krytů a podobně. Na snímku jsou pro porovnání vzadu dva kontakty starší výroby (asi 30 let) používané v klávesnicích stolních elektronických kalkulátorů, před nimi moderní přepínací kontakt a úplně vpředu zmíněný typ KSK-1A87.

I menší neodymový magnet zvládne kontakt sepnout na vzdálenost 10 mm i přes dřevo nebo laminát, kontakt kontakt může být schovaný pod povrchem.

schema1

První schema ukazuje elektroniku spínače, který využívá dva jazýčkové kontakty umístěné na různých místech. Přiblížením magnetu k jednomu z nich se spínač zapíná, druhým vypíná. Spínač je po připojení zdrojů trvale pod napětím, ale jeho vlastní spotřeba je jen 0,1 mA, takže ani delší provoz zdroje nevybije. Časovací obvod CM555 (CMOS) je zde zapojen poměrně obvyklým způsobem jako bistabilní obvod a mimo trvalého přidržení naposledy zvoleného stavu zajišťuje, že při změně nedochází k zákmitům. Spínací tranzistor je dimenzovaný na špičkový odběr víc než 100 A, i bez chladiče může trvale vést kolem 10A, takže běžnému odběru určitě vyhoví. Obvod se po připojení napájení vždy dostane do vypnutého stavu, což je žádoucí.

schema2

Druhé zapojení si vystačí s jedním jazýčkovým kontaktem. Prvním přiblížením magnetu k němu se spínač zapne, druhým vypne. Mezi změnami stavu musí uplynout určitá doba v řádu několika desetin sekundy až sekund, aby se zamezilo možnosti vzniku nechtěným zákmitů. Zapojení opět s obvodem 555 ve CMOS verzi je méně obvyklé. Na řídících vývodech obvodu 2 a 6 je odporovým děličem udržováno poloviční napětí proti napájecímu, tedy uprostřed zóny hystereze vstupů. Kondenzátor připojovaný jazýčkovým kontaktem je nabíjen respektive vybíjen z výstupu obvodu. Hodnota kondenzátoru určuje nejkratší dobu, po níž je možné opětovným sepnutím změnit stav. Připojením napětí z kondenzátoru na vývody 2 a 6 se obvod překlopí, kondenzátor vybije (nabije) a tím připraví k další změně. Pokud bychom nevyužili resetovací vstup (vývod 4), výstup by byl po připojení napájení vždy zapnutý. RC článek vývodu 4 vnutí na počátku obvodu stav výstupu L. Zapojení má trochu větší spotřebu než předchozí, kolem 0,5 mA.

Umístěním malého neodymového magnetu na „tykadlo“ a jazýčkového kontaktu poblíž magnetu získáme citlivé dotykové čidlo, umístěním jazýčkových kontaktů kolem dvouosého kyvadla s magnetem čidlo náklonu a podobně. Jazýčkové kontakty ale není vhodné používat tam, kde se vyskytují silné vibrace, které by mohly kontakt mechanicky rozkmitat a nechtěně sepnout. V takovém případě se místo kontaktů dá použít integrovaný spínač využívající Hallova jevu jako je třeba TLE4905L. Tento spínač má vhodné napájecí napětí (3,8 – 24 V) a jeho výstup spíná proti zemi, takže v zapojení podle schematu 1 i pro spojení s vývodem mikrokontroléru s pull-up rezistorem je použitelný přímo, zapojení 2 by ale bylo nutné výrazněji upravit. Hallovy sondy také mají větší vlastní spotřebu kolem 4 mA.

Větší sortiment jazýčkových kontaktů než v tuzemských prodejnách včetně speciálních provedení lze sehnat v Německu, například u firmy Respotec (www.respotec.de)

IMGP6284b

 S jazýčkovými kontakty se můžeme setkat i jinde, i když méně viditelně. Jsou základem malých relé (DIL relé), což vlastně není nic jiného, než jazýčkový zátav s ovládací cívkou zalitý do pouzdra podobného integrovanému obvodu.