Hvis du besøger en moderne fabrik og observerer den fantastiske elektronik i arbejde i en samlecelle, vil du se en række forskellige sensorer udstillet. De fleste af disse sensorer har separate ledninger til positiv spændingsforsyning, jord og signal. Ved at tilføre strøm kan en sensor udføre sit arbejde, uanset om det er at observere tilstedeværelsen af ferromagnetiske metaller i nærheden eller sende en lysstråle ud som en del af anlæggets sikkerhedssystem. De ydmyge mekaniske kontakter, der udløser disse sensorer, såsom reed-kontakten, behøver kun to ledninger for at udføre deres arbejde. Disse kontakter aktiveres ved hjælp af magnetfelter.
Hvad er en Reed-switch?
Reed-afbryderen blev født i 1936. Den var WB Ellwoods hjernebarn hos Bell Telephone Laboratories, og den fik sit patent i 1941. Afbryderen ligner en lille glaskapsel med elektriske ledninger, der stikker ud i hver ende.
Hvordan fungerer en reed-switch?
Skiftemekanismen består af to ferromagnetiske blade, der kun er adskilt af et par mikrometer. Når en magnet nærmer sig disse blade, trækker de to blade sig mod hinanden. Når bladene rører hinanden, lukker de de normalt åbne (NO) kontakter, hvilket tillader elektricitet at flyde. Nogle reed-afbrydere indeholder også en ikke-ferromagnetisk kontakt, som danner en normalt lukket (NC) udgang. En magnet, der nærmer sig, vil afbryde kontakten og trække sig væk fra skiftekontakten.
Kontakter er fremstillet af en række forskellige metaller, herunder wolfram og rhodium. Nogle varianter bruger endda kviksølv, som skal holdes i den korrekte retning for at kunne tænde og slukke korrekt. En glaskappe fyldt med inert gas - ofte nitrogen - forsegler kontakterne ved et indre tryk under én atmosfære. Forseglingen isolerer kontakterne, hvilket forhindrer korrosion og eventuelle gnister, der kan opstå som følge af kontaktbevægelse.
Reed-switch-applikationer i den virkelige verden
Du finder sensorer i hverdagsting som biler og vaskemaskiner, men et af de mest fremtrædende steder, hvor disse kontakter/sensorer fungerer, er i tyverialarmer. Faktisk er alarmer en næsten perfekt anvendelse til denne teknologi. Et bevægeligt vindue eller en dør indeholder en magnet, og sensoren sidder på basen og sender et signal, indtil magneten fjernes. Når vinduet er åbent – eller hvis nogen klipper ledningen – lyder en alarm.
Selvom tyverialarmer er en glimrende anvendelse til reed-kontakter, kan disse enheder være endnu mindre. En miniaturiseret kontakt passer ind i indtaget medicinsk udstyr kendt som PillCams. Når patienten sluger den lille sonde, kan lægen aktivere den ved hjælp af en magnet uden for kroppen. Denne forsinkelse sparer strøm, indtil sonden er placeret korrekt, hvilket betyder, at indbyggede batterier kan være endnu mindre, en kritisk funktion i noget, der er designet til at bevæge sig gennem et menneskes fordøjelseskanal. Udover sin lille størrelse illustrerer denne applikation også, hvor følsomme de kan være, da disse sensorer kan opfange et magnetfelt gennem menneskekød.
Reed-kontakter kræver ikke en permanent magnet for at aktivere dem; et elektromagnetrelæ kan tænde dem. Da Bell Labs oprindeligt udviklede disse kontakter, er det ikke overraskende, at telefonindustrien brugte reed-relæer til kontrol- og hukommelsesfunktioner, indtil alt blev digitalt i 1990'erne. Denne type relæ danner ikke længere rygraden i vores kommunikationssystem, men de er stadig almindelige i mange andre applikationer i dag.
Fordele ved Reed-relæer
Hall-effektsensoren er en solid-state-enhed, der kan detektere magnetfelter, og den er et alternativ til reed-kontakten. Hall-effekter er bestemt passende til nogle anvendelser, men reed-kontakter har bedre elektrisk isolering end deres solid-state-modstykke, og de står over for mindre elektrisk modstand på grund af lukkede kontakter. Derudover kan reed-kontakter fungere med en række forskellige spændinger, belastninger og frekvenser, da kontakten blot fungerer som en tilsluttet eller frakoblet ledning. Alternativt skal du bruge understøttende kredsløb for at aktivere Hall-sensorer til at udføre deres arbejde.
Reed-kontakter har utrolig høj pålidelighed for en mekanisk kontakt, og de kan fungere i milliarder af cyklusser, før de svigter. Derudover kan de på grund af deres forseglede konstruktion fungere i eksplosive miljøer, hvor en gnist potentielt kan have katastrofale resultater. Reed-kontakter er måske en ældre teknologi, men de er langt fra forældede. Du kan anvende pakker, der indeholder reed-kontakter, på printkort (PCB'er) ved hjælp af automatiserede pick-and-place-maskiner.
Din næste model kræver måske en række integrerede kredsløb og komponenter, som alle er kommet på markedet inden for de seneste par år, men glem ikke den ydmyge reed-kontakt. Den udfører sin grundlæggende switching-funktion på en genialt enkel måde. Efter over 80 års brug og udvikling kan du stole på, at reed-kontaktens gennemprøvede design fungerer ensartet.
Opslagstidspunkt: 22. april 2024