6 Устройства коммутации и соединители

6.1 Функции соединителей и коммутационных устройств

6.1.1 Основные понятия и определения

Устройства коммутации (коммутационные устройства) и соединители широко используются в РЭА, в том числе при применении ИС. Устройства коммутации позволяют быстро (практически мгновенно) коммутировать (включать, выключать) электрические цепи в работающей аппаратуре в результате изменения сопротивления исполнительных элементов под действием управляющих сигналов (или управляющих воздействий). Это дает возможность в процессе функционирования РЭА переключать диапазоны, изменять режимы работы, вводить информацию, перераспределять сигналы по цепям и т. п.

Управляющее воздействие может осуществляться непосредственно оператором (нажатие кнопки, переключение тумблера и т. п.) ‑ ручное управление. Устройства коммутации с таким управлением находятся на панелях аппаратуры.

Управляющее воздействие может производиться электрическим управляющим сигналом. Устройства коммутации с таким управлением используются тогда, когда пульт управления отделен от аппаратуры, в которой должна осуществляться коммутация, и связан с нею электрически с помощью соединительных линий. При этом первичное управляющее воздействие — это непосредственные действия оператора, которые преобразуются в управляющий электрический сигнал, поступающий затем по проводам к исполнительным элементам.

Не меньшее значение имеют такие коммутационные устройства, в которых управляющим воздействием является электрический сигнал при автоматическом управлении аппаратурой. При этом управляющие сигналы вырабатываются в аппаратуре без участия оператора.

В коммутационных устройствах большое значение имеют исполнительные элементы, которые бывают контактные и бесконтактные. Соответственно различают контактные и бесконтактные коммутационные устройства. В контактных используется электрический контакт ‑ соприкосновение тел (контакт-деталей), обеспечивающее непрерывность цепи. В таких коммутационных устройствах (реле, кнопки и т. д.) обычно применяют стыковой контакт, при котором контакт-детали прижимаются друг к другу. Существуют также врубные и вставные контакты, когда контакт-детали перед рабочим состоянием осуществляют боковое или продольное движение в прижатом состоянии с преодолением сил трения (переключатели ручного управления, соединители). Обозначение замыкающего, размыкающего и переключающего контактов коммутационных устройств дано на рис. 6.1. Контактные исполнительные элементы применяются как при ручном, так и при дистанционном и автоматическом управлении. При ручном управлении это контакт-детали кнопок, тумблеров, галетных переключателей и т. п. При дистанционном и автоматическом управлении ‑ это контакт-детали электромагнитных реле и магнитоуправляемых герметизированных контактов (герконов).

В бесконтактных исполнительных элементах используется изменение условий протекания тока в объеме кристалла и его поверхностном слое под влиянием электрических напряжений, освещения и т. п. Такие элементы применяют в основном при дистанционном и автоматическом управлении аппаратурой — это оптроны, транзисторные ключи и коммутаторы. Начали находить применение бесконтактные коммутационные устройства с ручным управлением, например, кнопки с оптронами и магниторезисторами, а также сенсорные.

Соединители (контактные соединения) предназначены только для проведения электрического тока и не предназначены для коммутации электрической цепи (ГОСТ 14312‑79). Контактные соединения могут быть разъемные, разборные и неразборные. Разъемными контактными соединениями называются такие, которые могут быть замкнуты (разомкнуты) или сочленены (расчленены) без разборки (сборки). Обозначение контактов соединений приведено на рис. 6.2, где 1 и 2 ‑ штырь и гнездо разъемного соединения; 3 ‑ разборное и 4 ‑ неразборное соединения.

В последующем будем рассматривать только разъемные соединения. Обычно соединители являются контактными, то есть в них используется электрический контакт (ГОСТ 14312—79).

У правление состоянием соединителя (сочленение и расчленение или замыкание и размыкание) осуществляется оператором в аппаратуре в нерабочем состоянии.

Соединители указываются в электрической принципиальной схеме, но необходимость их использования в аппаратуре в основном определяется ее конструкцией и требованиями к ремонтоспособности. Различают приборно-кабельные, приборные и кабельные соединители.

Часто возникает необходимость разделения аппаратуры на конструктивно самостоятельные устройства (приборы), выполняющие частные функции и не являющиеся самостоятельными в эксплуатационном отношении. Например, самолетная аппаратура часто требует ее разделения на пять частей: пульт управления, антенна, приемопередающее устройство, устройство обработки информации (специализированная ЭВМ), индикатор, каждая из которых конструктивно закончена и размещается в разных местах на борту самолета, причем все части работают совместно и должны быть электрически связаны. Соединители должны обеспечивать их быстрое сочленение и расчленение.. Для этого используются приборно-кабельные соединители с электрическим контактом. При функционировании аппаратуры они не подвергаются сочленению (замыканию) и расчленению (размыканию) .

С внедрением ИС и применением функционально-узлового метода конструирования большое значение приобрели приборные соединители, используемые внутри аппаратуры (приборов). Их использование позволяет значительно повысить плотность монтажа, облегчить проектирование, производство и ремонт аппаратуры. При этом радиоэлектронная аппаратура собирается из печатных плат (модулей), на которых устанавливаются ИС, дискретные ЭРЭ и УФЭ. В этих платах имеются соединители, через которые платы включаются в аппаратуру. Применение их обусловлено только конструкцией, но не схемой.

Кабельные соединители позволяют соединять между собой кабели.