Решил перед Новым Годом немного разобрать и расчистить свой "склад древностей". Подобный склад наверное есть у практически любого, кто много лет занимается электроникой. Там бережно хранятся и действительно старые вещи, которые жалко выбросить по разным причинам, и какие то компоненты, которые остались на столе после макетирования очередного проекта, и даже невесть откуда взявшиеся детали.
И в залежах всяких "ценных железок" нашел старое поляризованное реле, про которое уже и забыл. У меня их было штуки три (если правильно помню), выработавших свой ресурс в какой то стойке телематики, которую довелось разбирать (официально) по молодости лет. Мне они тогда приглянулись как коробочки, в которых можно собрать что-нибудь полезное. Иной ценности они не представляли, для меня.
Вообще говоря, их положено было сдавать, так как они содержат драг. металлы. Но поскольку все сдавалось на вес, а он был большим, мой тогдашний начальник и разрешил мне взять пару-тройку штук.
Казалось бы, что такого в обычном поляризованном реле, их много разных было, и таких же больших, и более компактных. Но это реле было из довольно редко встречающейся серии 64-П, а не более привычные РП-5 или РП-7.
Причем корпус покрашен молотковой эмалью. И даже знак военной приемки есть - ромб с цифрой 9 внутри. Так что реле не такое и простое. И повидавшее виды.
И под влиянием ностальгии по былому (думаю, простительно в канун Нового Года) я решил немного рассказать и про это реле, и вообще про поляризованные реле. Будем считать, что это такой экскурс прошлое, статья про историю техники.
Поляризованные реле
В отличии от обычных реле, которые срабатывают при протекании тока через обмотку, для поляризованных реле имеет значение и направление протекания тока в обмотке. Другими словами, полярность приложенного к обмотке напряжения.
Конечно, сегодня это проще сделать с помощью транзисторов и микросхем, но в былые времена зачастую использовали использовали электромеханические реле. А поляризованные реле позволяли создавать чувствительные к полярности сигналов схемы.
Добивались чувствительности к полярности очень просто - добавляли в конструкцию магнитной системы реле постоянные магниты. Причем, в отличии от многих иллюстраций работы таких реле, постоянный магнит был не частью магнитопровода катушки, а частью магнитной системы якоря.
Другими словами, создавалась дополнительная постоянная намагниченность якоря реле. В результате, он становился чувствительным к направлению магнитного поля между полюсами магнитопровода катушки, где и располагался.
Здесь хорошо видно катушку реле и ее магнитопровод, в зазоре которого расположен якорь с подвижными контактами. Контактная группа, причем регулируемая, располагается на керамическом основании.
Обмотки поляризованных реле
Во многих поляризованных реле, во всяком случае, подобного типоразмера, была не одна обмотка, а несколько, намотанные на одном сердечнике. В данном реле 64-П (паспорт РС4.520.700) две обмотки, каждая сопротивлением 290 +- 58 Ом.
Но для разных моделей реле сопротивления обмоток не обязательно были одинаковыми. Причем количество обмоток могло быть довольно большим. Например, реле РС4.520.702 имело 7 обмоток.
Нужно отметить, что документация предполагала или использование одной, основной, обмотки, или их последовательное включение. Подавать на обмотки напряжение разной полярности не допускалось. То есть, такие реле нельзя было использовать в качестве "дифференциальных".
Данное реле, при последовательном соединении обмоток, имело ток срабатывания 0,2-0,7 мА. При этом для надежного контакта в контактной группе требовался ток не менее 2 мА. А ток обмотки, для которого нормировались временные параметры, равнялся 4 мА. Рабочий ток при использовании только первой обмотки равнялся 7.4 мА. То есть, реле довольно чувствительное.
Контактные группы поляризованных реле
В большинстве случаев, подобные реле (подобной конструкции) имели всего одну контактную группу на переключение. Но, в общем случае, контактных групп могло быть и больше. Например, в малогабаритном поляризованном реле РПС-20 две контактных группы на переключение.
Существует две основные схемы контактных групп.
В первом случае, подвижный контакт имеет одно устойчивое положение. При отсутствии тока а катушке он занимал нейтральное положение между неподвижными контактами. При протекании через катушку достаточного тока, подвижный контакт замыкался с одним из неподвижных, в зависимости от направления тока.
Во втором случае, подвижный контакт имеет два устойчивых положения, которые соответствуют замкнутому состоянию с одним из неподвижных контактов. Нейтрального положения нет, даже при отсутствии тока в катушке. То есть, этот вариант соответствует, де-факто, дистанционному переключателю, который управляется импульсом тока соответствующей полярности.
Именно к этому второму варианту и относится наше реле. Его контакты изготавливались из сплавов на основе платины или палладия. Документация разных лет содержит разные сведения. Контакты предназначены для коммутации активной нагрузки. И при токе 300 мА и напряжении 24 В должны выдерживать не менее 100000 переключений.
Для контактов нормируются и временные параметры. При токе в обмотке 4 мА время срабатывания не должно превышать 6 мс, а время перелета якоря между неподвижными контактами 3.5 мс. Кажется странным? Все дело в том, что после перелета подвижного контакта он должен еще "дожать" неподвижный до усилия 7 гс. А это приводит и к некоторому изгибу неподвижного контакта, и требует дополнительного времени.
Нормируется даже искажение прямоугольных импульсов контактами реле. При прямоугольном напряжении на катушке и токе 2 мА искажения не должны превышать 3%. Кстати, максимальная рабочая частота этого реле 83 Гц.
Как устроена и работает магнитная система якоря поляризованного реле
На рисунке выше видно, что якорь реле состоит из двух стальных пластин, которые разделены воздушным промежутком. И скоро мы узнаем, для чего так сделано. А пока давайте внимательнее посмотрим на конструкцию контактной группы.
Видно, что подвижный контакт не является единым целым, а состоит из двух пластин, каждая из которых закреплена на своей половине якоря. Причем верхняя часть подвижных контактов не соединена жестко. В результате половинки подвижного контакта могут изгибаться независимо друг от друга. Это, вместе с независимой регулировкой неподвижных контактов, позволяет снизить искажения прямоугольных импульсов и уложиться в те самые 3%.
Зазор между контактами во многих случаях нормируется. В нашем реле он не должен быть менее 0.06 мм. Иначе, во время перелета подвижного контакта между неподвижными, могут быть ложные коммутации, так при ударе о неподвижный контакт подвижный немного отскакивает (да, тот самый дребезг). Поэтому зазор должен быть больше максимальной величины отскока. В моем экземпляре реле зазор примерно 0,2 мм.
Регулировочные винты упираются в верхнюю часть неподвижных контактов, выше собственно контактных площадок. Сами же контактные площадки расположен примерно посередине между неподвижной точкой крепления и упором регулировочного винта. Это видно на следующем фото
Здесь же видно то, что обычно ускользает от взгляда. Это часть магнитной системы якоря, а именно, два лепестка якоря. Каждый лепесток располагается над соответствующим полюсом постоянного магнита. Таким образом, якорь фактически состоит из двух половинок, каждая из которых подмагничивается своим полюсом магнита. При этом часть якоря, расположенная в зазоре магнитопровода катушки может рассматриваться как магнит. Это и дает чувствительность положения якоря от направления тока в катушке. Сам постоянный магнит закреплен на задней стороне реле
Здесь я показал, что установлены два магнита, но в нашем реле он всего один, и располагается слева (на фото). Узкая стальная полоска справа это магнитный шунт. Но в реле с нейтральным положением якоря при отсутствии тока в катушке, могут устанавливаться два магнита. Я не буду рассматривать все возможные конструкции магнитной системы.
Заключение
Вот собственно и все, что я хотел сегодня рассказать. Поляризованные реле сегодня применяются гораздо реже, чем это было в прошлом веке. А в любительских конструкция они и раньше применялись не часто. И в силу их дефицитности, и в силу их цены.
