Введение
Миниатюрный выключатель с мгновенным контактом, также известный как микровыключатель или микропереключатель, – это электрический выключатель, который приводится в действие очень небольшим физическим усилием посредством механизма переключения, иногда называемого "с переходом через центр". Основной характеристикой микровыключателей является то, что относительно небольшое перемещение кнопки привода вызывает относительно большое перемещение электрических контактов, которое происходит с высокой скоростью (независимо от скорости приведения в действие). Коммутация происходит надежно в определенных и повторяемых положениях привода, что не всегда верно для других механизмов. Большинство удачных конструкций также демонстрируют гистерезис, то есть небольшого обратного перемещения привода недостаточно для изменения состояния контактов; требуется значительное движение в противоположном направлении. Обе эти характеристики способствуют четкому и надежному размыканию/замыканию коммутируемой цепи. Они широко распространены благодаря низкой стоимости, но при этом обладают высокой долговечностью – более 1 миллиона циклов, и до 10 миллионов циклов для моделей повышенной нагрузки. Такая долговечность является естественным следствием конструкции.
A miniature snap action switch, also trademarked and frequently known as a micro switch or microswitch, is an electric switch that is actuated by very little physical force, through the use of a tipping point mechanism, sometimes called an "over center" mechanism. The defining feature of micro switches is that a relatively small movement at the actuator button produces a relatively large movement at the electrical contacts, which occurs at high speed (regardless of the speed of actuation). Switching happens reliably at specific and repeatable positions of the actuator, which is not necessarily true of other mechanisms. Most successful designs also exhibit hysteresis, meaning that a small reversal of the actuator is insufficient to reverse the contacts; there must be a significant movement in the opposite direction. Both of these characteristics help to achieve a clean and reliable interruption to the switched circuit. They are very common due to their low cost but high durability, greater than 1 million cycles, and up to 10 million cycles for heavy duty models. This durability is a natural consequence of the design.
История
Первый микропереключатель был изобретен Филиппом Кеннетом МакГаллом в 1932 году в Фрипорте, штат Иллинойс, патент 1 960 020. МакГолл в то время работал в компании Burgess Battery Company. В 1937 году У. Б. Шульте, работодатель МакГалла, основал компанию MICRO SWITCH. С 1950 года компания и торговая марка Micro Switch принадлежат Honeywell Sensing and Control. Название стало нарицательным для любого переключателя мгновенного действия. Сейчас компании, помимо Honeywell, производят миниатюрные переключатели мгновенного действия.
Строительство и эксплуатация
В одном типе микропереключателей внутри находятся две токопроводящие пружины. Длинная плоская пружина закреплена на одном конце переключателя (слева на фотографии), а на другом – электрические контакты. Небольшая изогнутая пружина, предварительно сжатая (то есть сжатая при сборке) и стремящаяся к расширению (вверху, чуть правее центра на фотографии), соединена между плоской пружиной вблизи контактов и точкой опоры вблизи середины плоской пружины. Выступ привода нажимает на плоскую пружину вблизи точки её крепления. Поскольку плоская пружина закреплена и обладает высокой прочностью на растяжение, изогнутая пружина не может сдвинуть её вправо. Изогнутая пружина прижимает или тянет плоскую пружину вверх, то есть от точки крепления. Благодаря геометрии, сила, действующая вверх, пропорциональна смещению, которое уменьшается по мере опускания плоской пружины. (Фактически, сила пропорциональна синусу угла, который приблизительно пропорционален углу при малых углах.) При нажатии на привод он изгибает плоскую пружину, а изогнутая пружина удерживает электрические контакты замкнутыми. Когда плоская пружина достаточно изгибается, она создает достаточную силу для сжатия изогнутой пружины, и контакты начинают двигаться. По мере опускания плоской пружины сила, действующая вверх со стороны изогнутой пружины, уменьшается, вызывая ускорение движения даже при отсутствии дальнейшего нажатия на привод, пока плоская пружина не ударится о нормально разомкнутый контакт. Несмотря на то, что плоская пружина возвращается в исходное положение при движении вниз, конструкция переключателя обеспечивает ускорение. Этот механизм "перецентровки" создает отчетливый щелчок и четкое ощущение. В положении срабатывания изогнутая пружина оказывает некоторое усилие вверх. При отпускании привода плоская пружина поднимается вверх. По мере движения плоской пружины усилие изогнутой пружины возрастает. Это приводит к ускорению до тех пор, пока не произойдет касание нормально замкнутых контактов. Как и при движении вниз, переключатель сконструирован таким образом, чтобы изогнутая пружина была достаточно сильной для перемещения контактов, даже если плоская пружина должна изгибаться, поскольку привод не двигается во время переключения.