Электростатическое реле Советский патент 1976 года по МПК H01H59/00 

(54) ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ РЕЛЕ

Изобретение относится к микроэлектрО,нике и может быть иопользавано, .налример, для п01СТ1роен.ия КОМ|Мутирующих цепей в вычислительной технике, автоматике, телефонии « других областях техники.

Известны планочиые электрические реле с электростатичеаким управлением, содержащие на изолирующей лодложке контактный выступ - оюновной контакт |реле и две близко раоположенные изолированные одна от другой заряже1нные проводящие подвижную и нвпод1виж1ную пластины. Подвижная пластина выполнена в виде гибкой мембраны и является приводом конта/KTiHoro анпарата.

Привод контакфного атпарата представляет собой проводящую ленту, закрепланную с натяжением на двух опорах на подложке таким образом, что между ней и управляющими электродами о-бразуется конденсатор с одной подвижной обкладкой. Замыкание главного контакта происходит при прогибе пластиды-(Привод а под действием управляющего сигнала, поданного на обкладки конденсатора. Размыкание главного контакта обеспечивается упрушми силами привода.

Однако в таком реле форма пластиныпривода искажается за шет внутренних иапряжений, что приводит к изменению ее жесткости, нестабильности зазоров, и в конечном счете, к ухудщанию управляемости прибора,

т. е. к увеличению напряжения срабатывания и увеличению разброса параметров. Изменение форМЫ пластины-привода -увеличивается от точек закрепления к центру, т. е. в области

глав1ного контакта реле, расположенного в це1нтре, оно достигает максимальных 3(начений.

Электростатические силы, упра-вляющие движением пластины-привода, пропарциональны площади обкладок конденсатора, следовательно для эффективности управления необходимо увеличить щирину подвижной пластины. Однако при увеличении щирины пластины соответственно возрастает ее жесткость, сводя на нет эффект от увеличения площади.

У|величвние щиряны пластины-привода приводит также к усилению влияния искажений формы пластины в результате внутренних напряжений, так как при наличии в пластине некоторого радиуса кривизны (например, в сечении, перпендикулярном ее натяжению) абсолютные значения отклонений рабочего зазора увеличиваются с увеличением щирины. Эти отклонения максимальны в средней части пластины, так как на концах прикрепляется к плоскому onopiHOMy столбику и поэтому выпрямляется. Кроме того, иокажеПИЯ формы пластины приводят к увеличению

жесткости на изгиб, что увеличивает «атряжания срабатывания.

Увеличение площади основного контакта, неизбеЖИое лри увеличении ширины пластинычиривсада, привадит ;к увеличению емкостей между элементами, влияющих на бы стродейсивие и износ к он т актов, на степень галыва НИчеокой .раавязки цбпей.

Из оказанного следует, что ,нри конструировании реле с электростатическим управлением .возникает противоречие: с одной стороны, с целью повышения эф:фактивности управления необходимо увеличение поверхнасти эбкладск кандеисатора, а .с другой стороны, необходимо уменьшение поверх,ности контактов.

С целью разрешения этого противоречия дается навое техническое решение, заключаюшееся в изменении формы пластины-призода и соответствующем .выборе соотношения ширины ее в местах закрепления и контактирования. .

На фиг. 1 показано вредложвиное реле; на фиг. 2 - линии различных деформаций мем:бра|и, где а - длина подвижной пластивы, b - ширина подвижной пластины (юуактиром обозначена предлагаемая форма контура).

Устройство содержит подвижную пластину 1 ,в виде гибкой маМ|браны, подложку 2 из изолирующего материала, неподвижный контакт 5 и управляющие элект|роды 4, установленные с рабочим зазором rfs..

Ширина пластины плавно изменяется по всей длине меж1ду опорами, достигая минимальиого значения в средней части, где размещен контакт.

При приложении разности иотенциалов к при1в оду-1пластине 7 и электрода-м 4 пластина / тритягивается и за-мыкает цепь главного контакта 3 реле. Линии одинаковых искажений на пластине в результате неоднородностей планки имеют вид, лаказанный ,на фиг. 2. Пластина, контур которой соответствует линии р,а/зных напряжений в иленке, имеет разную деформацию. Чем ближе линия равных

искажений к продолыной оси пластины, тем маньше деформация. Ее величина о)Г1ределяется выбором соответствующей кривой (см. фиг. 2).

Применение пластин такой формы улучшает коэффициент передачи (экоперимантально в полтора раза) - одного из важнейших нараметров реле, ацред-еляемого, как отношение максимальной величины коммутирующего напряжения к управляющему напряжению. Это обусловлено лучшим соотнощением площадей, участвующих в управлении нластиной и в кантактировании

л- - - F,(Первая (Fу) определяет силь притяжения, так как ее увеличение полезно, а вторая (FK ). образует паразитный конденсатор, от величины вМ1кости котарого зависят силы отрыва и износ.

|Пре(дла гаемое реле, вследствие малых габаритов и малого лотреблания энергии может быть иапользовано в вычислительных машинах, устройствах автоматики и специальных измерительных устройствах.

Формула из об .ре тения

Злехтростатическое реле, содержащее лодвижнуютластину-привод, выполненную в виде гибкой мем1браны, неподвижные управляющие лластины и неподвиж1ный главный контакт, отличающееся тем, что, с целью повышения эф|фекти1вности упра1вления, повышения коэффициента ларедачи и уменьшения деформаций подвижной пластины, последняя выполнена переменной ширины - минимальной в средней части с плав/ным увеличением к опорным элементам о-бразом, что ее контур ограничен линиями минимальной деформации, которые, имела бы лластина той же толщины и длины с одииаков ой шириной, равной ширине закрепленных участков мембраны.

,.,,/ //

X :/Z 222Z2 22 /

/ У/Л 2

у/А.„..„„ R уY//)( I

:/Л W777777777777X Ш VA/

/

//. /у

J /

t //

У/

/

«/

2/3

V-

42 Фиъ. 2