กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 3 นาที

สวิตช์ปรอท

สวิตช์ ปรอท เป็น สวิตช์ ไฟฟ้า ที่เปิดและปิด วงจร เมื่อ ปรอท เหลวปริมาณเล็กน้อยไปสัมผัสกับขั้วโลหะเพื่อปิดวงจร มีดีไซน์พื้นฐานหลายแบบ (แบบเอียง แบบเลื่อน แบบรัศมี ฯลฯ

สวิตช์ปรอท

สวิตช์ปรอท แบบขั้วเดียว โยกเดียว ( SPST ) บนกระดาษกราฟมิลลิเมตร ความยาวของอุปกรณ์ประมาณ 1.5 ซม.
อีกหนึ่งดีไซน์ของสวิตช์ปรอท

สวิตช์ปรอทเป็นสวิตช์ไฟฟ้า ที่เปิดและปิดวงจร เมื่อ ปรอทเหลวปริมาณเล็กน้อยไปสัมผัสกับขั้วโลหะเพื่อปิดวงจร มีดีไซน์พื้นฐานหลายแบบ (แบบเอียง แบบเลื่อน แบบรัศมี ฯลฯ) แต่ทุกแบบมีคุณสมบัติร่วมกันคือหน้าสัมผัสสวิตช์ไม่สึกกร่อน

สวิตช์แบบปรอทเป็นแบบที่พบได้บ่อยที่สุดโดยจะอยู่ในสถานะหนึ่ง (เปิดหรือปิด) เมื่อเอียงไปในทิศทางหนึ่งเมื่อเทียบกับแนวนอน และจะอยู่ในสถานะอื่นเมื่อเอียงไปในอีกทิศทางหนึ่ง นี่คือสิ่งที่เทอร์โมสตัทแบบเก่าใช้ในการเปิดหรือปิดเครื่องทำความร้อนหรือเครื่องปรับอากาศ

สวิตช์แบบใช้ปรอทเป็นตัวดันใช้ "ลูกสูบ" ที่จุ่มลงในถังปรอท ทำให้ระดับปรอทในภาชนะสูงขึ้นจนสัมผัสกับขั้วไฟฟ้าอย่างน้อยหนึ่งขั้ว การออกแบบนี้ใช้ในรีเลย์ในงานอุตสาหกรรมที่ต้องการสลับโหลดกระแสสูงบ่อยครั้ง รีเลย์เหล่านี้ใช้ขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าดึงปลอกเหล็กภายในภาชนะที่ปิดสนิท

ประวัติศาสตร์

ตั้งแต่ราวปี 1905 ถึง 1910 มีการประดิษฐ์สวิตช์ปรอทหลายชนิด แต่สวิตช์ "ปรอทในซองแก้ว" เริ่มต้นจากสิทธิบัตรหมายเลข 1598874 (ยื่นจดเมื่อวันที่ 19 มกราคม 1922 โดย Louis Phelan) [ 1 ]ซึ่งพัฒนาเป็นสวิตช์ปรอทที่ทันสมัยมากขึ้นโดยมีซองแก้วทรงกระบอกตรงผ่านสิทธิบัตรหมายเลข 2232626 (ยื่นจดเมื่อวันที่ 7 ตุลาคม 1937 โดย Harold Olson แห่งHoneywell ) [ 2 ]

คำอธิบาย

สวิตช์ปรอทมีชุดหน้าสัมผัสไฟฟ้า หนึ่งชุดหรือมากกว่านั้น ใน ซอง แก้ว ปิดผนึก ที่มีปรอทปริมาณเล็กน้อย ซองอาจบรรจุไฮโดรเจนภายใต้ความดันก๊าซเฉื่อยหรือสุญญากาศ แรงโน้มถ่วงจะดึงหยดปรอทลงไปยังจุดต่ำสุดในซองอย่างต่อเนื่อง เมื่อเอียงสวิตช์ไปในทิศทางที่เหมาะสม ปรอทจะสัมผัสกับชุดหน้าสัมผัส ทำให้วงจรไฟฟ้าสมบูรณ์ การเอียงสวิตช์ไปในทิศทางตรงกันข้ามจะทำให้ปรอทเคลื่อนห่างจากชุดหน้าสัมผัสนั้น ทำให้วงจรนั้นขาด[ 3 ]สวิตช์อาจมีชุดหน้าสัมผัสหลายชุด โดยปิดชุดต่างๆ ที่มุมต่างกัน ทำให้สามารถใช้งานแบบขั้วเดียว สองทาง ( SPDT ) ได้

ข้อดี

สวิตช์ปรอทมีข้อดีหลายประการเหนือสวิตช์ประเภทอื่นๆ:

  • ขั้วต่อถูกหุ้มไว้ จึงทำให้ไม่สามารถเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันที่จุดสัมผัสได้
  • ในพื้นที่อันตรายการตัดวงจรจะไม่ก่อให้เกิดประกายไฟที่อาจจุดติดก๊าซไวไฟได้
  • หน้าสัมผัสจะสะอาดอยู่เสมอ และแม้ว่าจะเกิดประกายไฟภายใน หน้าสัมผัสก็จะได้รับการฟื้นฟูใหม่ทุกครั้งที่มีการใช้งาน ดังนั้นจึงไม่สึกหรอ
  • แม้ปรอทเพียงเล็กน้อยก็ยังมีความต้านทานต่ำ ดังนั้นสวิตช์จึงสามารถนำกระแสไฟฟ้าที่มีประโยชน์ได้ในขนาดเล็ก[ 4 ]
  • ความไวของการตกต่อแรงโน้มถ่วงทำให้เกิดฟังก์ชันการตรวจจับที่เป็นเอกลักษณ์ และเหมาะสำหรับกลไกที่เรียบง่ายและใช้แรงน้อยสำหรับการใช้งานด้วยตนเองหรือโดยอัตโนมัติ
  • สวิตช์ทำงานเงียบ เนื่องจากไม่มีหน้าสัมผัสใดประกบกันอย่างกระทันหัน
  • มวลของหยดปรอทที่เคลื่อนที่ทำให้เกิด ผล แบบโอเวอร์เซ็นเตอร์ช่วยหลีกเลี่ยงการสั่นคลอนขณะที่สวิตช์เอียง
  • ซองบรรจุภัณฑ์อาจมีหน้าสัมผัสสำหรับวงจรตั้งแต่สองวงจรขึ้นไป

ข้อเสีย

สวิตช์ปรอทมีข้อเสียหลายประการ:

  • ขั้วไฟฟ้าที่สัมผัสกับกระแสไฟฟ้าเป็นระยะๆ มีแนวโน้มที่จะเสียหายจากความร้อนสูงและแรงทำลายล้างของประกายไฟที่เกิดขึ้นทุกครั้งที่วงจรเปิดหรือปิด โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากวงจรถูกเปิดในขณะที่มีโหลดเหนี่ยวนำสูง วัสดุทนความร้อนบางชนิดถูกนำมาใช้หุ้มขั้วไฟฟ้าเพื่อลดผลกระทบนี้
  • อัตราการทำงานที่ค่อนข้างช้า (เนื่องจากความเฉื่อยของหยดปรอท) ทำให้ไม่เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการรอบการทำงานหลายรอบต่อวินาที[ 5 ]
  • ซองแก้วและอิเล็กโทรดลวดอาจเปราะบางและจำเป็นต้องใช้สายไฟที่ยืดหยุ่นได้เพื่อป้องกันความเสียหายต่อซอง
  • หยดปรอททำหน้าที่เป็นขั้วไฟฟ้าทั่วไป ดังนั้นวงจรต่างๆ จึงไม่แยกออกจากกันในสวิตช์หลายขั้ว
  • เนื่องจากความไวต่อแรงโน้มถ่วง อาจทำให้วัสดุเหล่านี้ไม่เหมาะสมสำหรับการใช้งานในอุปกรณ์พกพาหรืออุปกรณ์เคลื่อนที่ที่สามารถเปลี่ยนทิศทางหรือสั่นได้
  • สารประกอบปรอทมีพิษร้ายแรงและสะสมอยู่ในห่วงโซ่อาหารดังนั้นมาตรฐานความปลอดภัยจึงห้ามใช้ปรอทในการออกแบบผลิตภัณฑ์ใหม่ๆ หลายอย่าง

การใช้งาน

การตรวจจับการหมุน

สวิตช์ตรวจจับการเอียงให้สัญญาณเตือนเมื่อรถพลิคว่ำหรือเอียง สำหรับอุปกรณ์ก่อสร้างและรถยกที่ใช้งานในพื้นที่ขรุขระ มีสวิตช์แบบไม่ใช้สารปรอทหลายประเภท แต่มีเพียงไม่กี่ประเภทที่นำมาใช้งานเนื่องจากไวต่อแรงกระแทกและการสั่นสะเทือน ทำให้เกิดการทำงานผิดพลาด อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์ที่ทนต่อแรงกระแทกและการสั่นสะเทือนก็มีอยู่เช่นกัน

การใช้งานในยานยนต์

ผู้ผลิตรถยนต์เคยใช้สวิตช์ปรอทสำหรับควบคุมระบบไฟส่องสว่าง (เช่น ไฟฝากระโปรงท้าย) ระบบควบคุมการขับขี่ และระบบเบรกป้องกันล้อล็อก รถยนต์ที่ถูกทิ้งอาจปล่อยปรอทสู่สิ่งแวดล้อมหากไม่ได้ถอดสวิตช์เหล่านี้ออกอย่างถูกต้อง ตั้งแต่ปี 2003 รถยนต์ที่ผลิตในอเมริกาใหม่จะไม่ใช้สวิตช์ปรอทอีกต่อไป[ 6 ] [ 7 ]

สัญญาณเตือนการล้ม

การทำงานในพื้นที่จำกัด (เช่น ช่างเชื่อมที่อยู่ภายในถัง) ก่อให้เกิดความกังวลด้านความปลอดภัยเป็นพิเศษ สวิตช์ตรวจจับการเอียงจะส่งสัญญาณเตือนหากคนงานล้มลง

ตัวบ่งชี้ทิศทาง/ขอบฟ้าเทียมของเครื่องบิน

โดยทั่วไปแล้ว เครื่องวัดทิศทางที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าจะใช้สวิตช์ปรอทเพื่อรักษาแกนไจโรให้อยู่ในแนวตั้ง เมื่อไจโรไม่อยู่ในแนวตั้ง สวิตช์ปรอทจะกระตุ้นมอเตอร์แรงบิดเพื่อเคลื่อนตำแหน่งไจโรกลับไปยังตำแหน่งที่ถูกต้อง (เครื่องวัดทิศทางที่ขับเคลื่อนด้วยอากาศใช้หลักการทำงานที่แตกต่างออกไป)

เทอร์โมสตัท

สวิตช์ปรอทเคยเป็นที่นิยมใช้ในเทอร์โมสตัทแบบไบเมทัล น้ำหนักของหยดปรอทที่เคลื่อนที่ได้ทำให้ เกิด ฮิสเทอรีซิส บางส่วน โดยการเคลื่อนที่แบบโอเวอร์เซ็นเตอร์สปริงไบเมทัลต้องเคลื่อนที่มากขึ้นเพื่อเอาชนะน้ำหนักของปรอท ทำให้มีแนวโน้มที่จะยึดไว้ในตำแหน่งเปิดหรือปิด ปรอทยังให้การสลับเปิด-ปิดที่แม่นยำ และสามารถทนต่อรอบการทำงานนับล้านรอบโดยไม่เกิดการเสื่อมสภาพของหน้าสัมผัส

กริ่งประตู

ตัวอย่างเช่น กริ่งประตูรุ่นเก่าบางรุ่น เช่น รุ่น ZM-1U4 ของโซเวียต ใช้สวิตช์ปรอทเป็นตัวตัดกระแสไฟฟ้า

สวิตช์แรงดัน

สวิตช์แรงดันบางชนิดใช้ท่อบูร์ดอนและสวิตช์ปรอท แรงเล็กน้อยที่เกิดจากท่อบูร์ดอนสามารถทำให้สวิตช์ทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือ

เครื่องจำหน่ายสินค้าอัตโนมัติและเครื่องเล่นเกม

สวิตช์ปรอทยังคงใช้ในระบบไฟฟ้าเชิงกลซึ่งการวางแนวทางกายภาพของแอคทูเอเตอร์หรือโรเตอร์เป็นปัจจัยสำคัญ นอกจากนี้ยังใช้กันทั่วไปในเครื่องขายสินค้าอัตโนมัติและเคยใช้กันทั่วไปในเครื่องสล็อตและเครื่องพินบอลโดยทำหน้าที่เป็นสัญญาณเตือนการเอียงที่ตรวจจับเมื่อมีคนพยายามโยกหรือเอียงเครื่องเพื่อให้เครื่องขายสินค้าหรือส่งผลต่อผลลัพธ์ของการเล่น สวิตช์ปรอทไม่ค่อยพบในเครื่องพินบอลรุ่นใหม่เนื่องจากความกังวลเกี่ยวกับความเป็นพิษของปรอทและความดึงดูดใจของเครื่องพินบอลต่อเด็ก[ 8 ]

ระเบิด

สวิตช์เอียงสามารถจุดระเบิดระเบิดได้[ 9 ] [ 10 ]สวิตช์เอียงปรอทสามารถพบได้ในฟิวส์ระเบิดและทุ่นระเบิดบาง ชนิด โดยทั่วไปในรูปแบบของอุปกรณ์ป้องกันการจัดการเช่นทุ่นระเบิด VS-50 รุ่นหนึ่ง

ความเป็นพิษ

เนื่องจากปรอทเป็นโลหะหนักที่ เป็น พิษ อุปกรณ์ที่มีสวิตช์ปรอทจึงต้องได้รับการจัดการเป็นของเสียอันตรายก่อนการกำจัด เนื่องจากปัจจุบันอยู่ ภายใต้ข้อจำกัด ของ RoHSการใช้งานในปัจจุบันส่วนใหญ่จึงได้กำจัดปรอทออกไปแล้ว ลูกบอลโลหะและสายสัมผัสสามารถใช้แทนได้โดยตรง แต่Hอาจต้องใช้วงจรเพิ่มเติมเพื่อกำจัดปัญหาการกระเด้งของสวิตช์เทอร์โมสตัทที่มีความแม่นยำต่ำใช้แถบโลหะสองชนิดและหน้าสัมผัสสวิตช์ ส่วนเทอร์โมสตัท ที่มีความแม่นยำสูงจะใช้ เทอร์มิสเตอร์หรือเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิซิลิคอน มาตรวัดความเร่งราคาประหยัดสามารถใช้แทนสวิตช์เอียงปรอทในการใช้งานที่ต้องการความแม่นยำสูงได้

ในสหรัฐอเมริกาหน่วยงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อม (EPA) ควบคุมการกำจัดและการปล่อยสารปรอท[ 11 ]แต่ละรัฐและท้องถิ่นอาจออกกฎระเบียบเพิ่มเติมเกี่ยวกับการใช้หรือการกำจัดสารปรอท

ดูเพิ่มเติม

  • วิธีดัดแปลงสวิตช์ปรอทสำหรับควบคุมหุ่นยนต์

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ สวิตช์ปรอท

สวิตช์ ปรอท เป็น สวิตช์ ไฟฟ้า ที่เปิดและปิด วงจร เมื่อ ปรอท เหลวปริมาณเล็กน้อยไปสัมผัสกับขั้วโลหะเพื่อปิดวงจร มีดีไซน์พื้นฐานหลายแบบ (แบบเอียง แบบเลื่อน แบบรัศมี ฯลฯ

ประวัติศาสตร์

ตั้งแต่ราวปี 1905 ถึง 1910 มีการประดิษฐ์สวิตช์ปรอทหลายชนิด แต่สวิตช์ "ปรอทในซองแก้ว" เริ่มต้นจากสิทธิบัตรหมายเลข 1598874 (ยื่นจดเมื่อวันที่ 19 มกราคม 1922 โดย Louis Phelan) [ 1 ]...

คำอธิบาย

สวิตช์ปรอทมีชุด หน้าสัมผัสไฟฟ้า หนึ่งชุดหรือมากกว่านั้น ใน ซอง แก้ว ปิดผนึก ที่มีปรอทปริมาณเล็กน้อย ซองอาจบรรจุไฮโดรเจนภายใต้ความดัน ก๊าซเฉื่อย หรือสุญญากาศ แรงโน้มถ่วงจะดึงหยดปรอทลงไปยังจุดต่ำสุดในซองอย่างต่อเนื่อง เมื่อเอียงสวิตช์ไปในทิศทางที่เหมาะสม...

ข้อดี

สวิตช์ปรอทมีข้อดีหลายประการเหนือสวิตช์ประเภทอื่นๆ: