ממסר הוא מתג המופעל חשמלית המשמש לבקרת מתח גבוה או זרם גבוה באמצעות אות קטן. הוא מספק בידוד חשמלי בין מעגלי בקרה ועומס, ומשפר את הבטיחות והאמינות. ממסרים משמשים במערכות חשמל, מכונות, כלי רכב ואוטומציה. מאמר זה מסביר בפירוט כיצד פועלים ממסרים, חלקיהם, סוגיהם, דירוגיהם, יישומים, כשלים וטיפים לתכנון.
ג1. סקירה כללית של ממסר
ג2. פונקציות של ממסר
ג3. רכיבי ממסר
ג4. מפרט סליל ממסר
ג5. מיתוג מגעי ממסר
ג6. סוגי ממסרים נפוצים ויישומיהם
ג7. כשלים בממסרים ופתרונותיהם
ג8. יישומים שונים של ממסרים
ג9. מסקנה
ג10. שאלות נפוצות [שאלות נפוצות]
סקירת ממסר
ממסר הוא מתג המופעל חשמלית שנועד לאפשר לזרם קטן בעל הספק נמוך לשלוט בזרם גדול בהרבה, מה שהופך אותו למרכיב בסיסי במעגלים חשמליים ואלקטרוניים מודרניים. יכולת זו נדרשת ביישומים שבהם בקרה ישירה על התקני מתח גבוה או זרם גבוה עלולה להוות סיכוני בטיחות או להפחית את הנצילות. על ידי בידוד צד הבקרה מצד ההספק, ממסרים מגנים על מעגלים רגישים בהספק נמוך מפני קפיצות מתח, נחשולי מתח ומתחים חשמליים אחרים שעלולים להזיק. מעבר לבטיחות, ממסרים מאפשרים אוטומציה, ומאפשרים לבקרים, מיקרו-בקרים וחיישנים להפעיל באופן אמין עומסים כבדים כגון מנועים, מערכות תאורה, יחידות HVAC ומכונות תעשייתיות.
פונקציות של ממסר
ממסר הוא סוג של מתג המשתמש בחשמל כדי לשלוט במעגלים חשמליים אחרים. בתוך ממסר יש סליל חוט. כאשר חשמל זורם דרך הסליל, הוא יוצר שדה מגנטי. השדה המגנטי הזה מושך חתיכת מתכת קטנה שנקראת אבזור, שזזה ומשנה את מיקום המגעים. המגעים סגורים כדי לאפשר לחשמל לעבור או נפתחים כדי לעצור את הזרימה.
התהליך פועל בשלבים:
• סליל מקבל חשמל - נוצר שדה מגנטי.
• אבזור נע - אנשי קשר נדלקים או מכבים.
• סליל נכבה - קפיץ מחזיר את האבזור למצב ההתחלה שלו.
רכיבי ממסר
ממסר הוא מתג חשמלי המשתמש באלקטרומגנט להפעלה. החלק האינדוקטיבי העיקרי הוא Coil & Core, המייצר כוח מגנטי כאשר זרם חשמלי יוצר שדה מגנטי. מכלול זה מוגן לרוב על ידי דיור.
מנגנון המיתוג המכני כולל את האבזור, הנע בתגובה לכוח המגנטי ומספק הטיה מכנית לפעולה. קפיץ פועל להחזרת האבזור למקומו המקורי כאשר השדה המגנטי מוסר; קפיץ זה עשוי לרוב מסגסוגת כסף למוליכות.
פעולת המיתוג החשמלי מתרחשת במגעים: המגע הנע מועבר פיזית על ידי האבזור כדי לחבר או לנתק מעגלים, בעוד שהמגעים הקבועים (NO/NC) מייצגים את מצב הממסר הפתוח בדרך כלל (NO) או סגור בדרך כלל (NC), וקובעים את חיבור ברירת המחדל של המעגל.
מפרט סליל ממסר
| פרמטר | מה זה אומר | דוגמה (ממסר 5 וולט) |
|---|---|---|
| התנגדות סליל | התנגדות הסליל, מחושבת כמתח חלקי זרם. | R = 5V ÷ 0.07A = 71Ω |
| כוח סליל | כמות הכוח החשמלי שהסליל משתמש, מחושבת כמתח כפול זרם. | P = 5V × 0.07A = 0.35W |
| מתח משיכה | המתח בו הממסר מתחיל להידלק. בדרך כלל בסביבות 75-80% מהמתח המדורג. | 3.8–4 וולט |
| מתח נשירה | המתח שמתחתיו הממסר נכבה. בדרך כלל בסביבות 10-30% מהמתח המדורג. | 1–1.5 וולט |
מיתוג מגע ממסר
מיתוג AC
בעת החלפת עומסי AC, הזרם עובר באופן טבעי דרך אפס בכל מחזור של זרם חילופין. זה עוזר לעצור קשתות חשמליות שיכולות להיווצר כאשר המגעים נפתחים, מה שהופך את מיתוג AC לקל יותר ופחות מזיק למגעי הממסר.
מיתוג DC
DC קבוע ואינו עובר דרך אפס. זה מגדיל את הסיכוי להיווצרות קשת בעת פתיחת אנשי קשר. קשתות אלו עלולות לפגוע או לרתך את המגעים, ולכן יש צורך בזהירות מיוחדת בעת שימוש בממסרים עם עומסי DC.
שיטות למניעת קשתות
• דיודות Flyback: משמשות בדרך כלל עבור עומסי DC לניתוב זרם בבטחה.
• סנוברים RC: משמשים גם ל-AC וגם ל-DC כדי להגביל את קפיצות המתח.
• וריסטורים של תחמוצת מתכת (MOV): דיכוי מעברי מתח גבוה והגנה על מגעים.
סוגי ממסרים נפוצים ויישומיהם
| סוג ממסר | יתרונות | יישומים אופייניים |
|---|---|---|
| ממסר אלקטרומכני (EMR) | חסכוני, מספק בידוד חשמלי ברור בין מעגלי בקרה ועומס | משמש בבקרות תעשייתיות, מכשירי חשמל ביתיים ומערכות רכב |
| ממסר ריד | מהירות מיתוג מהירה, גודל קומפקטי, אטום להגנה ומתאים לאותות זרם נמוך | נפוץ במכשירי תקשורת, מכשירי בדיקה ומערכות ניתוב אותות |
| ממסר מצב מוצק (SSR) | ללא חלקים נעים, פעולה שקטה, מהירות מיתוג גבוהה ותוחלת חיים ארוכה | הטוב ביותר עבור אוטומציה, מערכות חימום ויישומים הזקוקים להחלפה תכופה |
| ממסר נעילה | שומר על מיקומו גם לאחר ניתוק החשמל, חסכוני באנרגיה | משמש במעגלי זיכרון, מערכות המופעלות על ידי סוללות והתקני שלט רחוק |
מה עדיף?
כל סוג ממסר מתאים ביותר למצבים ספציפיים, בהתאם לדרישות המעגל. ממסרים אלקטרומכניים הם פשוטים ובמחיר סביר, מה שהופך אותם לשימושיים עבור מערכות בקרה בסיסיות רבות. ממסרי Reed טובים יותר כאשר נדרשת תגובה מהירה ופעולת זרם נמוך מכיוון שהם מתחלפים במהירות ואטומים להגנה.
ממסרי מצב מוצק ידועים בביצועים השקטים והיעילים שלהם מכיוון שאין להם חלקים נעים, מה שהופך אותם למתאימים למעגלים הזקוקים למיתוג תכוף. ממסרי נעילה עוזרים לחסוך באנרגיה מכיוון שהם יכולים להישאר במצב אחד מבלי להשתמש בכוח רציף.
כשלים בממסרים ופתרונותיהם
| כשל נפוץ | סיבה | תיקון / אמצעי מניעה |
|---|---|---|
| מגע בורות או ריתוך | מתרחש כאשר זרם מוגזם או קשת פוגעים במגעי הממסר | השתמש במגעים המדורגים לעומס הנכון וכולל התקני דיכוי קשת כמו מעגלי סנובר |
| שחיקת סליל | קורה כאשר הסליל חשוף למתח גבוה יותר או לזרם יתר רציף | פעל בתוך מתח הסליל המדורג והשתמש ברכיבי הגנה כדי להגביל את הנחשול |
| צור קשר עם Bounce או Chatter | תוצאות מרטט, הרכבה לקויה או כוח מגנטי סליל חלש | הקפידו על הרכבה יציבה של ממסר, מתח הנעת סליל תקין ועיצוב ממסר איכותי |
| חמצון או קורוזיה | נגרם על ידי לחות, אבק או חשיפה לסביבות קשות | השתמש בממסרים אטומים או ממסרים עם מגעים מצופים זהב עבור אותות זרם נמוך |
יישומים שונים של ממסרים
• פנסים ופנסי ערפל
• בקרת מנוע מתנע
• מתנעים מוטוריים
• בקרת מסוע
• בקרת תאורה חכמה
• החלפת מכשירים
• הגנה מפני זרם יתר
• הגנה מפני תקלות אדמה
• מיתוג קו
• ניתוב אותות
• מעגלי הגנת רמקולים
• מקררים (ממסר מדחס)
• מכונות כביסה
סיכום
ממסרים הם בסיסיים לבקרה בטוחה ואמינה של מעגלים חשמליים. היכולת שלהם לבודד אותות, לטפל בעומסים שונים ולתמוך באוטומציה הופכת אותם לשימושיים במערכות רבות. עם בחירה נכונה, חיווט נכון ושיטות תכנון טובות, ממסרים מציעים חיי שירות ארוכים וביצועים יציבים. הבנת פעולתם ומפרטיהם נדרשת לבניית מעגלים בטוחים ויעילים.
שאלות נפוצות [שאלות נפוצות]
שאלה 1. מהו חומר מגע ממסר?
זוהי המתכת המשמשת במגעי ממסר, כגון כסף, זהב או טונגסטן. זה משפיע על מוליכות, עמידות בפני קשתות וחיי מגע.
שאלה 2. מהי היסטרזיס ממסר?
זהו ההבדל בין המתח שמפעיל את הממסר (משיכה) לבין המתח שמכבה אותו (נשירה). זה מונע פטפוטים.
שאלה 3. האם ממסר אחד יכול להחליף גם עומסי AC וגם DC?
כן, אבל דירוגי AC ו-DC שונים. עומסי DC קשים יותר למיתוג וזקוקים למגבלות מתח וזרם נמוכות יותר.
שאלה 4. מדוע להשתמש בשקע ממסר?
זה מאפשר החלפת ממסר קלה, מגן על פיני ממסר מפני נזק ומשפר את בטיחות החיווט.
שאלה 5. מה המשמעות של SPDT או DPDT בממסרים?
אלה מתארים תצורות של אנשי קשר. SPDT שולט במעגל אחד עם שתי יציאות. DPDT שולט בשני מעגלים נפרדים בו זמנית.
שאלה 6. מה ההבדל בין מגעי NO ו-NC?
מגעי NO (פתוחים בדרך כלל) נסגרים כאשר הממסר מופעל. מגעי NC (סגורים בדרך כלל) נפתחים כאשר הממסר מופעל.