Če obiščete sodobno tovarno in opazujete neverjetno elektroniko pri delu v montažni celici, boste videli na ogled različne senzorje. Večina teh senzorjev ima ločene žice za pozitivno napetost, ozemljitev in signal. Uporaba napajanja omogoča senzorju, da opravi svoje delo, ne glede na to, ali gre za opazovanje prisotnosti feromagnetnih kovin v bližini ali pošiljanje svetlobnega žarka kot del varnostnega sistema objekta. Skromna mehanska stikala, ki sprožijo te senzorje, kot je reed stikalo, za svoje delo potrebujejo samo dve žici. Ta stikala se aktivirajo z uporabo magnetnih polj.
Kaj je Reed stikalo?
Reed stikalo se je rodilo leta 1936. To je bila zamisel WB Ellwooda iz Bell Telephone Laboratories, patent pa je pridobil leta 1941. Stikalo je videti kot majhna steklena kapsula z električnimi vodniki, ki štrlijo iz vsakega konca.
Kako deluje reed stikalo?
Preklopni mehanizem je sestavljen iz dveh feromagnetnih rezil, ki sta ločeni le nekaj mikronov. Ko se magnet približa tem rezilom, se obe rezili potegneta drug proti drugemu. Ko se rezila dotaknejo, zaprejo normalno odprte (NO) kontakte, kar omogoča pretok elektrike. Nekatera reed stikala vsebujejo tudi neferomagnetni kontakt, ki tvori normalno zaprt (NC) izhod. Približujoči se magnet bo odklopil kontakt in se odmaknil od preklopnega kontakta.
Kontakti so izdelani iz različnih kovin, vključno z volframom in rodijem. Nekatere sorte celo uporabljajo živo srebro, ki mora biti v pravilni orientaciji za pravilno preklop. Steklena ovojnica, napolnjena z inertnim plinom – navadno dušikom – tesni kontakte pri notranjem tlaku pod eno atmosfero. Tesnjenje izolira kontakte, kar preprečuje korozijo in iskre, ki bi lahko nastale zaradi premikanja kontaktov.
Aplikacije Reed Switch v resničnem svetu
Senzorje boste našli v vsakodnevnih predmetih, kot so avtomobili in pralni stroji, vendar je eno najvidnejših mest, kjer delujejo ta stikala/senzorji, protivlomni alarmi. Pravzaprav so alarmi skoraj popolna aplikacija za to tehnologijo. V premičnem oknu ali vratih je magnet, senzor pa je nameščen na podstavku in prenaša signal, dokler se magnet ne odstrani. Ko je okno odprto ali če nekdo prereže žico, se bo oglasil alarm.
Medtem ko so protivlomni alarmi odlična uporaba za reed stikala, so lahko te naprave celo manjše. Miniaturizirano stikalo se prilega notranjosti medicinskih naprav, ki jih zaužijete, znanih kot PillCams. Ko pacient pogoltne majhno sondo, jo lahko zdravnik aktivira z uporabo magneta zunaj telesa. Ta zakasnitev varčuje z energijo, dokler sonda ni pravilno nameščena, kar pomeni, da so vgrajene baterije lahko še manjše, kar je kritična lastnost v nečem, kar je zasnovano za potovanje skozi človeški prebavni trakt. Ta aplikacija poleg svoje majhnosti ponazarja tudi, kako občutljivi so lahko, saj lahko ti senzorji zaznajo magnetno polje skozi človeško meso.
Reed stikala ne potrebujejo trajnega magneta za njihovo aktiviranje; jih lahko vklopi elektromagnetni rele. Ker je podjetje Bell Labs prvotno razvilo ta stikala, ne preseneča, da je telefonska industrija uporabljala releje za krmiljenje in pomnilniške funkcije, dokler v devetdesetih letih ni vse postalo digitalno. Ta vrsta relejev ne predstavlja več hrbtenice našega komunikacijskega sistema, vendar so danes še vedno pogosti v mnogih drugih aplikacijah.
Prednosti Reed relejev
Hallov senzor je polprevodniška naprava, ki lahko zazna magnetna polja in je ena od alternativ reed stikalu. Hallovi učinki so vsekakor primerni za nekatere aplikacije, vendar imajo reed stikala boljšo električno izolacijo od svojih polprevodniških primerkov in se soočajo z manjšim električnim uporom zaradi zaprtih kontaktov. Poleg tega lahko reed stikala delujejo z različnimi napetostmi, obremenitvami in frekvencami, saj stikalo deluje preprosto kot povezana ali ločena žica. Druga možnost je, da boste potrebovali podporno vezje, ki bo omogočilo Hallovim senzorjem, da opravljajo svoje delo.
Reed stikala imajo neverjetno visoko zanesljivost za mehansko stikalo in lahko delujejo milijarde ciklov, preden odpovejo. Poleg tega lahko zaradi svoje zaprte konstrukcije delujejo v eksplozivnih okoljih, kjer bi lahko imela iskra katastrofalne posledice. Reed stikala so morda starejša tehnologija, vendar še zdaleč niso zastarela. Pakete, ki vsebujejo reed stikala, lahko namestite na tiskana vezja (PCB) z uporabo avtomatiziranih strojev za dvig in namestitev.
Vaša naslednja zgradba bo morda zahtevala različna integrirana vezja in komponente, ki so se vse pojavile v zadnjih nekaj letih, vendar ne pozabite na skromno reed stikalo. Svojo osnovno preklapljanje opravi na izjemno preprost način. Po več kot 80 letih uporabe in razvoja se lahko zanesete na preizkušeno in resnično zasnovo reed stikala, ki bo dosledno delovala.
Čas objave: 22. aprila 2024