Αν επισκεφθείτε ένα σύγχρονο εργοστάσιο και παρατηρήσετε τα καταπληκτικά ηλεκτρονικά συστήματα εν ώρα λειτουργίας σε ένα κελί συναρμολόγησης, θα δείτε μια ποικιλία αισθητήρων στην οθόνη. Οι περισσότεροι από αυτούς τους αισθητήρες έχουν ξεχωριστά καλώδια για θετική παροχή τάσης, γείωση και σήμα. Η εφαρμογή ισχύος επιτρέπει σε έναν αισθητήρα να κάνει τη δουλειά του, είτε αυτό αφορά την παρατήρηση της παρουσίας σιδηρομαγνητικών μετάλλων κοντά είτε την αποστολή μιας δέσμης φωτός ως μέρος του συστήματος ασφαλείας της εγκατάστασης. Οι απλοί μηχανικοί διακόπτες που ενεργοποιούν αυτούς τους αισθητήρες, όπως ο διακόπτης καλαμιού, χρειάζονται μόνο δύο καλώδια για να κάνουν τη δουλειά τους. Αυτοί οι διακόπτες ενεργοποιούνται χρησιμοποιώντας μαγνητικά πεδία.
Τι είναι ένας διακόπτης Reed;
Ο διακόπτης reed γεννήθηκε το 1936. Ήταν δημιούργημα του WB Ellwood στα Bell Telephone Laboratories και απέκτησε το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας του το 1941. Ο διακόπτης μοιάζει με μια μικρή γυάλινη κάψουλα με ηλεκτρικά καλώδια που προεξέχουν από κάθε άκρο.
Πώς λειτουργεί ένας διακόπτης Reed;
Ο μηχανισμός μεταγωγής αποτελείται από δύο σιδηρομαγνητικές λεπίδες, που χωρίζονται μόνο από λίγα μικρά. Όταν ένας μαγνήτης πλησιάζει αυτές τις λεπίδες, οι δύο λεπίδες έλκονται η μία προς την άλλη. Μόλις αγγιχτούν, οι λεπίδες κλείνουν τις κανονικά ανοιχτές (NO) επαφές, επιτρέποντας τη ροή ηλεκτρικού ρεύματος. Ορισμένοι διακόπτες reed περιέχουν επίσης μια μη σιδηρομαγνητική επαφή, η οποία σχηματίζει μια κανονικά κλειστή (NC) έξοδο. Ένας μαγνήτης που πλησιάζει θα αποσυνδέσει την επαφή και θα απομακρυνθεί από την επαφή μεταγωγής.
Οι επαφές κατασκευάζονται από μια ποικιλία μετάλλων, συμπεριλαμβανομένου του βολφραμίου και του ροδίου. Ορισμένες ποικιλίες χρησιμοποιούν ακόμη και υδράργυρο, ο οποίος πρέπει να διατηρείται στον σωστό προσανατολισμό για σωστή εναλλαγή. Ένα γυάλινο περίβλημα γεμάτο με αδρανές αέριο - συνήθως άζωτο - σφραγίζει τις επαφές σε εσωτερική πίεση υπό μία ατμόσφαιρα. Η στεγανοποίηση απομονώνει τις επαφές, γεγονός που αποτρέπει τη διάβρωση και τυχόν σπινθήρες που μπορεί να προκύψουν από την κίνηση της επαφής.
Εφαρμογές Reed Switch στον Πραγματικό Κόσμο
Θα βρείτε αισθητήρες σε καθημερινά αντικείμενα όπως αυτοκίνητα και πλυντήρια ρούχων, αλλά ένα από τα πιο σημαντικά σημεία όπου λειτουργούν αυτοί οι διακόπτες/αισθητήρες είναι στους συναγερμούς διαρρήξεων. Στην πραγματικότητα, οι συναγερμοί αποτελούν μια σχεδόν τέλεια εφαρμογή για αυτήν την τεχνολογία. Ένα κινητό παράθυρο ή πόρτα φιλοξενεί έναν μαγνήτη και ο αισθητήρας βρίσκεται στη βάση, μεταδίδοντας ένα σήμα μέχρι να αφαιρεθεί ο μαγνήτης. Με το παράθυρο ανοιχτό - ή αν κάποιος κόψει το καλώδιο - θα ηχήσει ένας συναγερμός.
Ενώ οι συναγερμοί διαρρήξεων αποτελούν εξαιρετική χρήση για τους διακόπτες reed, αυτές οι συσκευές μπορούν να είναι ακόμη μικρότερες. Ένας μικροσκοπικός διακόπτης θα χωράει μέσα σε καταποθείσες ιατρικές συσκευές, γνωστές ως PillCams. Μόλις ο ασθενής καταπιεί τον μικροσκοπικό αισθητήρα, ο γιατρός μπορεί να τον ενεργοποιήσει χρησιμοποιώντας έναν μαγνήτη έξω από το σώμα. Αυτή η καθυστέρηση εξοικονομεί ενέργεια μέχρι να τοποθετηθεί σωστά ο αισθητήρας, πράγμα που σημαίνει ότι οι ενσωματωμένες μπαταρίες μπορεί να είναι ακόμη μικρότερες, ένα κρίσιμο χαρακτηριστικό σε κάτι που έχει σχεδιαστεί για να ταξιδεύει μέσω του πεπτικού σωλήνα ενός ανθρώπου. Εκτός από το μικρό του μέγεθος, αυτή η εφαρμογή καταδεικνύει επίσης πόσο ευαίσθητοι μπορούν να είναι, καθώς αυτοί οι αισθητήρες μπορούν να εντοπίσουν ένα μαγνητικό πεδίο μέσω της ανθρώπινης σάρκας.
Οι διακόπτες reed δεν απαιτούν μόνιμο μαγνήτη για την ενεργοποίησή τους. Ένα ηλεκτρομαγνητικό ρελέ μπορεί να τους ενεργοποιήσει. Δεδομένου ότι η Bell Labs ανέπτυξε αρχικά αυτούς τους διακόπτες, δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι η τηλεφωνική βιομηχανία χρησιμοποιούσε ρελέ reed για λειτουργίες ελέγχου και μνήμης μέχρι που όλα έγιναν ψηφιακά τη δεκαετία του 1990. Αυτός ο τύπος ρελέ δεν αποτελεί πλέον τη ραχοκοκαλιά του συστήματος επικοινωνίας μας, αλλά εξακολουθεί να είναι συνηθισμένος σε πολλές άλλες εφαρμογές σήμερα.
Πλεονεκτήματα των Reed Relays
Ο αισθητήρας φαινομένου Hall είναι μια συσκευή στερεάς κατάστασης που μπορεί να ανιχνεύσει μαγνητικά πεδία και αποτελεί μια εναλλακτική λύση για τον διακόπτη reed. Τα φαινόμενα Hall είναι σίγουρα κατάλληλα για ορισμένες εφαρμογές, αλλά οι διακόπτες reed διαθέτουν ανώτερη ηλεκτρική απομόνωση από τους αντίστοιχους διακόπτες στερεάς κατάστασης και αντιμετωπίζουν λιγότερη ηλεκτρική αντίσταση λόγω των κλειστών επαφών. Επιπλέον, οι διακόπτες reed μπορούν να λειτουργήσουν με μια ποικιλία τάσεων, φορτίων και συχνοτήτων, καθώς ο διακόπτης λειτουργεί απλώς ως συνδεδεμένο ή αποσυνδεδεμένο καλώδιο. Εναλλακτικά, θα χρειαστείτε υποστηρικτικά κυκλώματα για να επιτρέψετε στους αισθητήρες Hall να κάνουν τη δουλειά τους.
Οι διακόπτες reed διαθέτουν απίστευτα υψηλή αξιοπιστία για έναν μηχανικό διακόπτη και είναι σε θέση να λειτουργούν για δισεκατομμύρια κύκλους πριν παρουσιάσουν βλάβη. Επιπλέον, λόγω της στεγανοποιημένης κατασκευής τους, μπορούν να λειτουργούν σε εκρηκτικά περιβάλλοντα όπου μια σπίθα θα μπορούσε ενδεχομένως να έχει καταστροφικά αποτελέσματα. Οι διακόπτες reed μπορεί να είναι μια παλαιότερη τεχνολογία, αλλά δεν είναι καθόλου ξεπερασμένοι. Μπορείτε να εφαρμόσετε συσκευασίες που περιέχουν διακόπτες reed σε πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων (PCB) χρησιμοποιώντας αυτοματοποιημένα μηχανήματα pick-and-place.
Η επόμενη κατασκευή σας μπορεί να απαιτεί μια ποικιλία ολοκληρωμένων κυκλωμάτων και εξαρτημάτων, τα οποία όλα έκαναν το ντεμπούτο τους τα τελευταία χρόνια, αλλά μην ξεχνάτε τον απλό διακόπτη reed. Ολοκληρώνει τη βασική του λειτουργία μεταγωγής με έναν εξαιρετικά απλό τρόπο. Μετά από πάνω από 80 χρόνια χρήσης και ανάπτυξης, μπορείτε να βασιστείτε στον δοκιμασμένο και αληθινό σχεδιασμό του διακόπτη reed για να λειτουργεί με συνέπεια.
Ώρα δημοσίευσης: 22 Απριλίου 2024