ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ
SWITCH

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к конструкции переключателей, применяемых в многозначных мерах электрического сопротивления, измерительных мостах и других приборах, где требуется переключение сильноточных электрических цепей.
Известна конструкция переключателя [1], применяемая в многозначных мерах электрического сопротивления Р3026, являющегося прототипом. Этот переключатель состоит из панели, на которой симметрично по окружности расположены коммутационные контакты, а вокруг центральной оси - общий кольцевой контакт, на оси закреплена траверса со щеткой, замыкающая общий контакт с одним из выбранных коммутационных контактов. В панели размещен также фиксатор положения переключателя.
Существенным недостатком известного переключателя является его конструктивная и технологическая сложность изготовления и значительная материалоемкость. Массивным контактам переключателя, кроме тщательной токарной обработки, требуется покрытие серебром с последующим уплотнением серебряного гальванического покрытия прикаткой для повышения износостойкости на истирание. Для обеспечения минимального переходного сопротивления и его вариации, щетка выполняется многопластинчатой, сложной геометрической формы, с ручной обработкой концов пластин и последующей чистовой притиркой.
Техническим результатом, который обеспечивает заявляемый переключатель, является упрощение конструкции с существенным снижением трудоемкости изготовления и материалоемкости при сохранении высоких электрических характеристик.
Технический результат достигается тем, что, согласно заявляемому устройству, общий и коммутационные контакты выполнены из отдельных токопроводящих элементов, расположенных на панели попарно и параллельно друг другу, при этом общий контакт выполнен распределенным по числу коммутационных контактов и объединен общей шиной, а щеточный узел выполнен из отдельных независимых дисков, подпружиненных в траверсе упругим элементом.
Сопоставительный анализ заявляемого переключателя с известным показывает, что в заявленном переключателе изменена конструкция общего и коммутационных контактов, их взаимное расположение, а также изменена конструкция щеточного узла.
Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию «новизна», а сравнение его с другими техническими решениями в данной области техники позволило выявить признаки, отличающие заявляемое устройство от известных, и подтверждает вывод о том, что предлагаемое техническое решение имеет изобретательский уровень. Изобретение является промышленно применимым, так как может быть использовано в измерительной технике, в частности, при изготовлении многозначных мер электрического сопротивления и измерительных мостов.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где изображены:
- на фиг.1 и 2 - две проекции переключателя-прототипа, используемого в многозначной мере электрического сопротивления Р3026;
- на фиг.3 и 4 - две проекции переключателя согласно предлагаемому изобретению.
На фиг.1 и 2 обозначены: 1 - панель; 2 - коммутационные контакты; 3 - общий кольцевой контакт; 4 - траверса; 5 - щетка; 6 - ось; 7 - шарик фиксатора положения переключателя; 8 - пружина фиксатора.
На фиг 3 и 4 обозначены: 9 - панель; 10 - коммутационные контакты; 11 - распределенные элементы общего контакта; 12 - объединяющая общая шина со своим выводом; 13 - траверса; 14 - щеточный узел; 15 - ось щетки; 16 - ось переключателя; 17 - упругий элемент.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. При движении траверсы 13 со щеточным узлом 14 по окружности, например по часовой стрелке, диски щеточного узла начинают контактировать с ближайшим коммутирущим контактом 10, причем первыми контактируют диски, расположенные ближе к оси переключателя, а затем и остальные. Такое последовательное контактирование уменьшает радиальную нагрузку, что облегчает переключение с одного контакта на другой. Перемещение щеточного узла 14 заканчивается как только он оказывается между коммутационным контактом 10 и элементом общего контакта 11. При этом диски щеточного узла 14 за счет пружинения упругого элемента 17 оказываются прижатыми к кромкам коммутирующего и общего контактов. Такое положение щеточного узла 14 является устойчивым и поэтому он одновременно выполняет функцию фиксатора положения переключателя. Следовательно, в функционально обособленном фиксаторе положения, как это предусмотрено в прототипе, нет необходимости. Распределенные элементы общего 11 и коммутационные 10 контактов могут быть цилиндрической формы (проволока) или, что предпочтительно, пластинчатыми. Диски щеточного узла 14 могут быть как свободно «плавающими» в углублении траверсы 13, так и с центральным отверстием и посаженными на ось 15, что предпочтительно. Упругий элемент 17 предпочтительно выполнить в виде цилиндрической трубки, например, из полиуретана.
Наиболее важными электрическими характеристиками переключателей, применяемых в измерительных приборах, являются переходное сопротивление пар: «коммутационный контакт - щетка» и «щетка - общий контакт», вариация переходного сопротивления контактных пар, а также их стабильность при ресурсе не менее 50000 циклов переключений. Нормированные значения данных характеристик в прототипе: переходное сопротивление - 0,002 Ω, вариация переходного сопротивления - 0,0005 Ω. Достигнуты столь высокие качественные показатели за счет тщательной обработки поверхностей пар «контакт - щетка», повышения износостойкости путем покрытия медных контактов серебром с последующей прикаткой, с целью упрочнения поверхностного слоя. Щетка выполняется многопластинчатой (5-6 шт.), так как каждая пластина щетки контактирует теоретически всего в двух точках.
В заявляемом переключателе трение скольжения пары «щетка-контакт» заменено на трение качения, что, практически, устранило износ пары и стало возможным исключить покрытие серебром токоведущих деталей и их технологические приработки, а это снижает себестоимость производства. Увеличение числа контактных точек достигается за счет увеличения числа медных дисков в щеточном узле до 10-20 штук при их толщине 0,3-0,5 мм, что позволяет обеспечить электрические характеристики заявляемого переключателя не хуже, чем у прототипа.
Таким образом, упрощение конструкции заявляемого переключателя позволило решить задачу обеспечения высоких электрических характеристик переключателя простыми техническими и технологическими средствами.
Источники информации
1. ТУ 25-0445.003-82 - Меры электрического сопротивления постоянного тока многозначные типа Р3026