Dacă vizitați o fabrică modernă și observați electronica uimitoare la lucru într-o celulă de asamblare, veți vedea o varietate de senzori expuși. Majoritatea acestor senzori au fire separate pentru alimentarea cu tensiune pozitivă, masă și semnal. Aplicarea alimentării permite unui senzor să își facă treaba, fie că este vorba de observarea prezenței metalelor feromagnetice în apropiere, fie de trimiterea unui fascicul de lumină ca parte a sistemului de securitate al instalației. Comutatoarele mecanice simple care declanșează acești senzori, cum ar fi comutatorul reed, au nevoie doar de două fire pentru a-și face treaba. Aceste comutatoare se activează folosind câmpuri magnetice.
Ce este un comutator Reed?
Comutatorul reed a apărut în 1936. A fost ideea lui WB Ellwood de la Bell Telephone Laboratories și a obținut brevetul în 1941. Comutatorul arată ca o mică capsulă de sticlă cu fire electrice care ies din fiecare capăt.
Cum funcționează un comutator Reed?
Mecanismul de comutare este alcătuit din două lame feromagnetice, separate de doar câțiva microni. Când un magnet se apropie de aceste lame, cele două lame se trag una spre cealaltă. Odată ce se ating, lamele închid contactele normal deschise (NO), permițând curentului electric să circule. Unele comutatoare reed conțin și un contact neferomagnetic, care formează o ieșire normal închisă (NC). Un magnet care se apropie va deconecta contactul și se va îndepărta de contactul de comutare.
Contactele sunt construite dintr-o varietate de metale, inclusiv tungsten și rodiu. Unele varietăți folosesc chiar mercur, care trebuie menținut în orientarea corectă pentru a comuta corect. Un înveliș de sticlă umplut cu gaz inert - de obicei azot - sigilează contactele la o presiune internă sub o atmosferă. Etanșarea izolează contactele, ceea ce previne coroziunea și orice scântei care ar putea rezulta din mișcarea contactelor.
Aplicații ale comutatoarelor Reed în lumea reală
Veți găsi senzori în obiecte de zi cu zi, cum ar fi mașinile și mașinile de spălat, dar unul dintre cele mai importante locuri în care funcționează acești comutatori/senzori este în sistemele de alarmă antiefracție. De fapt, alarmele sunt o aplicație aproape perfectă pentru această tehnologie. O fereastră sau o ușă mobilă adăpostește un magnet, iar senzorul se află pe bază, transmițând un semnal până la scoaterea magnetului. Cu fereastra deschisă - sau dacă cineva taie firul - va suna o alarmă.
Deși alarmele antiefracție sunt o utilizare excelentă pentru comutatoarele reed, aceste dispozitive pot fi chiar mai mici. Un comutator miniaturizat se va potrivi în interiorul dispozitivelor medicale ingerate, cunoscute sub numele de PillCams. Odată ce pacientul înghite sonda minusculă, medicul o poate activa folosind un magnet în afara corpului. Această întârziere conservă energia până când sonda este plasată corect, ceea ce înseamnă că bateriile integrate pot fi și mai mici, o caracteristică critică pentru ceva conceput să călătorească prin tractul digestiv al unui om. Pe lângă dimensiunile sale reduse, această aplicație ilustrează și cât de sensibili pot fi, deoarece acești senzori pot detecta un câmp magnetic prin carnea umană.
Comutatoarele Reed nu necesită un magnet permanent pentru a fi acționate; un releu electromagnet le poate activa. Întrucât Bell Labs a dezvoltat inițial aceste comutatoare, nu este surprinzător faptul că industria telefoniei a utilizat relee Reed pentru funcții de control și memorie până când totul a devenit digital în anii 1990. Acest tip de releu nu mai formează coloana vertebrală a sistemului nostru de comunicații, dar este încă comun în multe alte aplicații astăzi.
Avantajele releelor Reed
Senzorul cu efect Hall este un dispozitiv în stare solidă care poate detecta câmpuri magnetice și este o alternativă la comutatorul reed. Efectele Hall sunt cu siguranță potrivite pentru anumite aplicații, dar comutatoarele reed prezintă o izolație electrică superioară față de omoloagele lor în stare solidă și se confruntă cu o rezistență electrică mai mică datorită contactelor închise. În plus, comutatoarele reed pot funcționa cu o varietate de tensiuni, sarcini și frecvențe, deoarece comutatorul funcționează pur și simplu ca un fir conectat sau deconectat. Alternativ, veți avea nevoie de circuite de susținere pentru a permite senzorilor Hall să își facă treaba.
Comutatoarele Reed oferă o fiabilitate incredibil de ridicată pentru un comutator mecanic și sunt capabile să funcționeze timp de miliarde de cicluri înainte de a se defecta. În plus, datorită construcției lor etanșe, acestea pot funcționa în medii explozive, unde o scânteie ar putea avea rezultate dezastruoase. Comutatoarele Reed pot fi o tehnologie mai veche, dar sunt departe de a fi învechite. Puteți aplica pachete care conțin comutatoare Reed pe plăci cu circuite imprimate (PCB) folosind utilaje automate de preluare și plasare.
Următoarea ta construcție ar putea necesita o varietate de circuite integrate și componente, toate lansate în ultimii ani, dar nu uita de umilul comutator reed. Acesta își îndeplinește funcția de bază de comutare într-un mod extraordinar de simplu. După peste 80 de ani de utilizare și dezvoltare, te poți baza pe designul încercat și autentic al comutatorului reed pentru a funcționa constant.
Data publicării: 22 aprilie 2024