Ha ellátogat egy modern gyárba, és megfigyeli a lenyűgöző elektronikát egy összeszerelő cellában működés közben, számos különféle érzékelőt láthat kiállítva. Ezeknek az érzékelőknek a többsége külön vezetékekkel rendelkezik a pozitív feszültségellátáshoz, a földeléshez és a jelhez. A tápellátás rákapcsolása lehetővé teszi az érzékelő számára, hogy elvégezze a feladatát, legyen szó akár a közelben lévő ferromágneses fémek jelenlétének észleléséről, akár egy fénysugár kiküldéséről a létesítmény biztonsági rendszerének részeként. Az ezeket az érzékelőket aktiváló szerény mechanikus kapcsolóknak, mint például a reed-kapcsolónak, csak két vezetékre van szükségük a munkájukhoz. Ezek a kapcsolók mágneses mezők segítségével aktiválódnak.
Mi az a Reed-kapcsoló?
A reed-kapcsoló 1936-ban született. WB Ellwood ötlete volt a Bell Telephone Laboratories-nál, és 1941-ben szabadalmaztatták. A kapcsoló úgy néz ki, mint egy kis üvegkapszula, amelynek mindkét végén elektromos vezetékek állnak ki.
Hogyan működik a Reed-kapcsoló?
A kapcsolómechanizmus két ferromágneses pengéből áll, amelyeket mindössze néhány mikron választ el egymástól. Amikor egy mágnes közeledik ezekhez a pengékhoz, a két penge egymás felé húzódik. Érintkezés után a pengék zárják a normál esetben nyitott (NO) érintkezőket, lehetővé téve az elektromos áram áramlását. Egyes reed-kapcsolók nem ferromágneses érintkezőt is tartalmaznak, amely egy normál esetben zárt (NC) kimenetet képez. A közeledő mágnes leválasztja az érintkezőt, és elhúzza a kapcsolóérintkezőt.
Az érintkezők különféle fémekből készülnek, beleértve a volfrámot és a ródiumot. Egyes változatok higanyt is tartalmaznak, amelyet a megfelelő irányban kell tartani a megfelelő kapcsoláshoz. Egy inert gázzal – általában nitrogénnel – töltött üvegbura egy atmoszférikus belső nyomáson lezárja az érintkezőket. A tömítés elkülöníti az érintkezőket, ami megakadályozza a korróziót és az érintkező mozgásából eredő szikrákat.
Reed kapcsoló alkalmazások a való világban
Mindennapi használati tárgyakban, például autókban és mosógépekben is találhatunk érzékelőket, de ezeknek a kapcsolóknak/érzékelőknek az egyik legkiemelkedőbb működési területe a betörésjelzők. Valójában a riasztók szinte tökéletes alkalmazási területei ennek a technológiának. Egy mozgatható ablak vagy ajtó mágnest tartalmaz, az érzékelő pedig az alapon helyezkedik el, és jelet továbbít, amíg a mágnest el nem távolítják. Nyitott ablaknál – vagy ha valaki elvágja a vezetéket – riasztás hallható.
Bár a betörésjelzők kiválóan alkalmasak a reed-kapcsolók számára, ezek az eszközök még kisebbek is lehetnek. Egy miniatürizált kapcsoló elfér a lenyelt orvostechnikai eszközökben, az úgynevezett PillCamekben. Miután a beteg lenyeli az apró szondát, az orvos egy a testén kívüli mágnes segítségével aktiválhatja azt. Ez a késleltetés energiát takarít meg, amíg a szonda megfelelően be nem kerül, ami azt jelenti, hogy a fedélzeti akkumulátorok még kisebbek lehetnek, ami kritikus fontosságú az emberi emésztőrendszeren keresztül történő mozgásra tervezett eszközöknél. Kis méretük mellett ez az alkalmazás azt is szemlélteti, hogy mennyire érzékenyek lehetnek, mivel ezek az érzékelők képesek mágneses mezőt érzékelni az emberi testen keresztül.
A reed-kapcsolók működtetéséhez nincs szükség állandó mágnesre; egy elektromágneses relé is képes bekapcsolni őket. Mivel a Bell Labs eredetileg kifejlesztette ezeket a kapcsolókat, nem meglepő, hogy a telefonipar reed-reléket használt vezérlési és memóriafunkciókhoz, amíg minden az 1990-es években digitalizálódott. Ez a fajta relé már nem alkotja kommunikációs rendszerünk gerincét, de ma is számos más alkalmazásban elterjedt.
A Reed relék előnyei
A Hall-effektus-érzékelő egy szilárdtest eszköz, amely képes mágneses mezőket érzékelni, és a reed-kapcsoló egyik alternatívája. A Hall-effektusok bizonyos alkalmazásokhoz minden bizonnyal megfelelőek, de a reed-kapcsolók jobb elektromos szigeteléssel rendelkeznek, mint a szilárdtest megfelelőik, és a zárt érintkezők miatt kisebb elektromos ellenállással rendelkeznek. Ezenkívül a reed-kapcsolók különféle feszültségekkel, terhelésekkel és frekvenciákkal működhetnek, mivel a kapcsoló egyszerűen csatlakoztatott vagy leválasztott vezetékként működik. Alternatív megoldásként támogató áramkörökre van szükség ahhoz, hogy a Hall-érzékelők elvégezhessék a feladatukat.
A reed-kapcsolók hihetetlenül nagy megbízhatósággal rendelkeznek egy mechanikus kapcsolóhoz képest, és képesek ciklusok milliárdjain át működni, mielőtt meghibásodnának. Ezenkívül zárt konstrukciójuk miatt robbanásveszélyes környezetben is működhetnek, ahol egy szikra katasztrofális következményekkel járhat. A reed-kapcsolók talán egy régebbi technológia, de korántsem elavultak. A reed-kapcsolókat tartalmazó csomagokat automatizált pick-and-place gépek segítségével lehet nyomtatott áramköri lapokra (NYÁK-okra) felhelyezni.
A következő összeállításodhoz számos integrált áramkörre és alkatrészre lehet szükség, amelyek mindegyike az elmúlt években debütált, de ne feledkezz meg a szerény reed-kapcsolóról sem. Alapvető kapcsolási feladatát zseniálisan egyszerű módon látja el. Több mint 80 évnyi használat és fejlesztés után a reed-kapcsoló kipróbált és bevált kialakítására támaszkodhatsz, amely következetesen működik.
Közzététel ideje: 2024. április 22.