Če obiščete sodobno tovarno in opazujete neverjetno elektroniko pri delu v montažni celici, boste na ogled videli različne senzorje. Večina teh senzorjev ima ločene žice za pozitivno napajanje, ozemljitev in signal. Dovajanje napajanja omogoča senzorju, da opravlja svoje delo, pa naj bo to opazovanje prisotnosti feromagnetnih kovin v bližini ali pošiljanje svetlobnega žarka kot del varnostnega sistema objekta. Preprosta mehanska stikala, ki sprožijo te senzorje, kot je trstično stikalo, za svoje delo potrebujejo le dve žici. Ta stikala se aktivirajo z magnetnimi polji.
Kaj je trstično stikalo?
Trstično stikalo se je rodilo leta 1936. Zamisel je bila za WB Ellwooda v Bell Telephone Laboratories, patent pa je dobil leta 1941. Stikalo je videti kot majhna steklena kapsula z električnimi žicami, ki štrlijo iz vsakega konca.
Kako deluje trstično stikalo?
Stikalni mehanizem je sestavljen iz dveh feromagnetnih lopatic, ki sta ločeni le z nekaj mikroni. Ko se magnet približa tema lopaticama, se lopatici potegneta drug proti drugemu. Ko se dotakneta, lopatici zapreta normalno odprta (NO) kontakta in omogočita pretok električne energije. Nekatera trstična stikala vsebujejo tudi neferomagnetni kontakt, ki tvori normalno zaprt (NC) izhod. Približujoči se magnet bo odklopil kontakt in se odmaknil od stikalnega kontakta.
Kontakti so izdelani iz različnih kovin, vključno z volframom in rodijem. Nekatere različice uporabljajo celo živo srebro, ki ga je treba za pravilno preklapljanje držati v pravilni orientaciji. Steklena ovojnica, napolnjena z inertnim plinom – običajno dušikom – zatesni kontakte pri notranjem tlaku ene atmosfere. Tesnjenje izolira kontakte, kar preprečuje korozijo in morebitne iskre, ki bi lahko nastale zaradi premikanja kontaktov.
Uporaba trstičnih stikal v resničnem svetu
Senzorje boste našli v vsakdanjih predmetih, kot so avtomobili in pralni stroji, vendar je eno najpomembnejših mest delovanja teh stikal/senzorjev v protivlomnih alarmih. Pravzaprav so alarmi skoraj popolna uporaba za to tehnologijo. Premično okno ali vrata imajo magnet, senzor pa je nameščen na podstavku in oddaja signal, dokler magneta ne odstranimo. Ko je okno odprto – ali če nekdo prereže žico – se bo sprožil alarm.
Čeprav so trstična stikala odlična uporaba v alarmnih napravah proti vlomu, so te naprave lahko še manjše. Miniaturizirano stikalo se prilega v medicinske naprave, znane kot PillCam. Ko pacient pogoltne drobno sondo, jo lahko zdravnik aktivira z magnetom zunaj telesa. Ta zakasnitev varčuje z energijo, dokler sonda ni pravilno nameščena, kar pomeni, da so lahko vgrajene baterije še manjše, kar je ključna lastnost pri nečem, kar je zasnovano za potovanje skozi človeški prebavni trakt. Poleg majhnosti ta aplikacija ponazarja tudi, kako občutljivi so lahko, saj lahko ti senzorji zaznajo magnetno polje skozi človeško meso.
Trstična stikala za aktiviranje ne potrebujejo trajnega magneta; vklopi jih lahko elektromagnetni rele. Ker je Bell Labs prvotno razvil ta stikala, ni presenetljivo, da je telefonska industrija uporabljala trstična releja za nadzorne in pomnilniške funkcije, dokler v devetdesetih letih prejšnjega stoletja ni vse postalo digitalno. Ta vrsta releja ne predstavlja več hrbtenice našega komunikacijskega sistema, vendar je še vedno pogosta v mnogih drugih aplikacijah.
Prednosti Reed relejev
Hallov senzor je polprevodniška naprava, ki lahko zazna magnetna polja in je ena od alternativ trstičnemu stikalu. Hallovi efekti so zagotovo primerni za nekatere aplikacije, vendar imajo trstična stikala boljšo električno izolacijo kot njihova polprevodniška dvojnika in se zaradi zaprtih kontaktov soočajo z manjšo električno upornostjo. Poleg tega lahko trstična stikala delujejo z različnimi napetostmi, obremenitvami in frekvencami, saj stikalo deluje preprosto kot priključena ali odklopljena žica. Lahko pa potrebujete podporno vezje, ki bo Hallovim senzorjem omogočilo opravljanje njihovega dela.
Trstična stikala imajo za mehansko stikalo neverjetno visoko zanesljivost in lahko delujejo milijarde ciklov, preden odpovejo. Poleg tega lahko zaradi svoje zaprte konstrukcije delujejo v eksplozivnih okoljih, kjer bi lahko iskra imela katastrofalne posledice. Trstična stikala so morda starejša tehnologija, vendar še zdaleč niso zastarela. Ohišja, ki vsebujejo trstična stikala, lahko namestite na tiskana vezja (PCB) z uporabo avtomatiziranih strojev za vstavljanje in namestitev.
Vaša naslednja sestava bo morda zahtevala različna integrirana vezja in komponente, ki so se vse pojavile v zadnjih nekaj letih, vendar ne pozabite na skromno trstično stikalo. Svojo osnovno preklopno nalogo opravlja na briljantno preprost način. Po več kot 80 letih uporabe in razvoja se lahko zanesete na preizkušeno zasnovo trstičnega stikala, ki bo delovalo dosledno.
Čas objave: 22. april 2024