Mi az a Reed Switch és hogyan működik?

Ha ellátogat egy modern gyárba, és megfigyeli a csodálatos elektronika működését egy összeszerelő cellában, számos érzékelőt láthat a kijelzőn. A legtöbb ilyen érzékelő külön vezetékekkel rendelkezik a pozitív feszültségellátáshoz, a testhez és a jelhez. Az áramellátás lehetővé teszi, hogy az érzékelő elvégezze a feladatát, akár megfigyeli a közelben lévő ferromágneses fémeket, akár fénysugarat küld ki a létesítmény biztonsági rendszerének részeként. Az ezeket az érzékelőket kiváltó szerény mechanikus kapcsolóknak, mint a reed kapcsolónak, mindössze két vezetékre van szükségük a munkájuk elvégzéséhez. Ezek a kapcsolók mágneses mezők segítségével aktiválódnak.

Mi az a Reed Switch?

A reed kapcsoló 1936-ban született. WB Ellwood ötlete volt a Bell Telephone Laboratories-nál, és 1941-ben szerezte meg a szabadalmát. A kapcsoló úgy néz ki, mint egy kis üvegkapszula, amelynek mindkét végén elektromos vezetékek nyúlnak ki.

Hogyan működik a Reed kapcsoló?

A kapcsolómechanizmus két ferromágneses pengéből áll, amelyeket csak néhány mikron választ el egymástól. Amikor egy mágnes közeledik ezekhez a pengékhez, a két penge egymás felé húzódik. Miután megérintették, a pengék bezárják az alaphelyzetben nyitott (NO) érintkezőket, lehetővé téve az elektromos áram áramlását. Egyes reed kapcsolók nem ferromágneses érintkezőt is tartalmaznak, amely normál zárt (NC) kimenetet képez. Egy közeledő mágnes leválasztja az érintkezőt, és elhúzódik a kapcsolóérintkezőtől.

Az érintkezők különféle fémekből készülnek, beleértve a volfrámot és a ródiumot. Egyes fajták még higanyt is használnak, amelyet a megfelelő irányban kell tartani a helyes váltáshoz. Egy inert gázzal – általában nitrogénnel – töltött üvegbura lezárja az érintkezőket egy atmoszféra alatti belső nyomáson. A tömítés szigeteli az érintkezőket, ami megakadályozza a korróziót és az érintkezők mozgásából származó szikrákat.

Reed Switch alkalmazások a való világban

Érzékelőket találhat a mindennapi cikkekben, például az autókban és a mosógépekben, de az egyik legszembetűnőbb hely, ahol ezek a kapcsolók/érzékelők működnek, a betörésjelzők. Valójában a riasztók szinte tökéletes alkalmazása ennek a technológiának. A mozgatható ablakban vagy ajtóban található egy mágnes, és az érzékelő az alapon található, és jelet ad át a mágnes eltávolításáig. Nyitott ablaknál – vagy ha valaki elvágja a vezetéket – riasztó szólal meg.

Míg a betörésjelzők kiválóan használhatók a nádkapcsolókhoz, ezek az eszközök még kisebbek is lehetnek. A PillCams néven ismert, lenyelt orvosi eszközök belsejébe egy miniatürizált kapcsoló illeszkedik. Miután a páciens lenyeli az apró szondát, az orvos a testen kívüli mágnes segítségével aktiválhatja azt. Ez a késleltetés energiát takarít meg addig, amíg a szondát helyesen helyezik el, ami azt jelenti, hogy a fedélzeti akkumulátorok még kisebbek is lehetnek, ami kritikus jellemzője annak, hogy az ember emésztőrendszerén áthaladjon. Kis mérete mellett ez az alkalmazás azt is szemlélteti, hogy mennyire érzékenyek lehetnek, mivel ezek az érzékelők mágneses mezőt képesek érzékelni az emberi húson keresztül.

A Reed kapcsolók működtetéséhez nincs szükség állandó mágnesre; elektromágneses relé kapcsolhatja be őket. Mivel a Bell Labs kezdetben ezeket a kapcsolókat fejlesztette ki, nem meglepő, hogy a telefonipar reed reléket használt a vezérléshez és a memóriafunkciókhoz, amíg az 1990-es években minden digitálissá vált. Ez a típusú relék már nem képezik kommunikációs rendszerünk gerincét, de sok más alkalmazásban még ma is elterjedtek.

A Reed relék előnyei

A Hall-effektus érzékelő egy félvezető eszköz, amely képes érzékelni a mágneses mezőket, és ez a reed kapcsoló egyik alternatívája. A Hall effektusok bizonyosan megfelelőek bizonyos alkalmazásokhoz, de a reed kapcsolók jobb elektromos szigeteléssel rendelkeznek, mint a szilárdtest megfelelőik, és kisebb elektromos ellenállással szembesülnek a zárt érintkezők miatt. Ezenkívül a reed kapcsolók különféle feszültségekkel, terhelésekkel és frekvenciákkal működhetnek, mivel a kapcsoló egyszerűen csatlakoztatott vagy leválasztott vezetékként működik. Alternatív megoldásként támogató áramkörre lesz szüksége, hogy a Hall-érzékelők elvégezhessék feladatukat.

A Reed kapcsolók hihetetlenül nagy megbízhatósággal rendelkeznek a mechanikus kapcsolókhoz képest, és ciklusok milliárdjaig képesek működni, mielőtt meghibásodnának. Ezenkívül zárt felépítésük miatt robbanásveszélyes környezetben is működhetnek, ahol a szikra katasztrofális következményekkel járhat. A Reed kapcsolók talán egy régebbi technológia, de messze nem elavultak. A reed kapcsolót tartalmazó csomagokat nyomtatott áramköri lapokra (NYÁK) alkalmazhatja automatizált pick-and-place gépekkel.

A következő összeállítás számos integrált áramkört és komponenst igényelhet, amelyek mindegyike az elmúlt néhány évben debütált, de ne feledkezzünk meg a szerény reed kapcsolóról sem. Alapvető kapcsolási feladatát ragyogóan egyszerű módon végzi el. Több mint 80 éves használat és fejlesztés után bízhat a reed kapcsoló kipróbált és valódi kialakításában, hogy folyamatosan működjön.