In molti elettrodomestici c'è bisogno di resistente agli urti ambiente esterno interruttori controllati. È necessario un meccanismo i cui contatti non brucino nell'aria e l'umidità non interferisca con essi. È necessario per accelerare il processo di accensione e spegnimento del circuito ed escludere la presenza di impurità estranee tra i contatti, presenti nell'atmosfera o che nel tempo compaiono sui contatti dell'interruttore. Nei casi in cui sono richieste affidabilità e durata, vengono utilizzati interruttori reed.

Il dispositivo è stato inventato dal professor V. Kovalenkov a San Pietroburgo nel 1922. Negli anni '30 dello stesso secolo iniziò la loro produzione e applicazione di massa nelle apparecchiature elettriche.

Gerkon - che cos'è

Un interruttore reed è costituito da due o più contatti racchiusi in una custodia di vetro. Per il collegamento a un circuito elettrico esterno, le estremità dei contatti vengono estratte dalla custodia del dispositivo. Il volume interno è sigillato e riempito con un gas inerte. Accesso negato aria atmosferica i contatti sono protetti in modo sicuro da influenza dannosa ambiente:

• Non c'è ossigeno, che contribuisce all'ossidazione del gruppo di contatto;
• Non c'è umidità alla quale sia possibile il funzionamento spontaneo;
• Non ci sono impurità meccaniche che possono impedire il contatto.

Il vetro contribuisce all'affidabilità isolamento del gruppo di contatto. Ma l'uso di materiali fragili del corpo non consente l'utilizzo del dispositivo in condizioni di carichi maggiori: vibrazioni, forti impatti meccanici.

Come funziona l'interruttore reed

Il principio di funzionamento dell'interruttore reed si basa su un campo elettromagnetico: un magnete. Il gruppo di contatti a riposo si trova in uno stato chiuso o aperto, a seconda del tipo di dispositivo.

Quando un campo magnetico viene introdotto nella zona di percezione del dispositivo - l'avvicinamento di un magnete o un altro meccanismo con proprietà simili, i contatti del dispositivo vengono magnetizzati e si attraggono l'uno con l'altro. Il risultato è un cortocircuito, l'inclusione di un circuito elettrico. In un altro caso, i contatti sono magnetizzati in modo tale da respingersi a vicenda: si verifica un'apertura, il circuito elettrico viene spento.

Possibile azione combinata quando si verifica il passaggio. Prima che un campo magnetico fosse introdotto nella zona del dispositivo, la corrente scorreva attraverso un circuito di contatto, dopo averne commutato un altro.

Per un esempio del possibile funzionamento di un interruttore reed, si può presumere che abbia sostituito un interruttore ambiente. Ora se porti il ​​magnete a precedente interruttore, dove ora è installato l'interruttore reed, la luce si accende, quando il magnete viene rimosso, si spegne.

Tipi di dispositivi

Tutti i dispositivi divisi in gruppi secondo il principio del lavoro:

• Interruttore reed normalmente chiuso. A riposo, senza introdurre un campo magnetico, il circuito del dispositivo è chiuso;
• L'interruttore reed è normalmente aperto. A riposo, senza campo magnetico, il circuito del dispositivo è aperto;
• Cambio. Combina dispositivi chiusi e aperti;
• Bistabile. Ha un proprio magnete, che mantiene la posizione dei contatti del dispositivo nell'ultimo stato dopo la scomparsa dell'influenza magnetica introdotta.

Specifiche

Di specifiche tecniche gli interruttori reed sono suddivisi in base alle condizioni di utilizzo. Vengono presi in considerazione i seguenti fattori:

• Condizioni climatiche. Ad esempio, lavorare a basse temperature;
• Ambiente. Ad esempio, liquido;
• La tensione e la corrente che passano attraverso il dispositivo. Ad esempio, gli hercotron consentono l'uso di tensioni fino a 100 kilovolt.

Applicazione

Grazie al loro basso prezzo e alla semplicità di progettazione, installazione e utilizzo, i sensori reed e gli interruttori reed vengono utilizzati con successo nei casi in cui la loro fragilità non ha importanza. Il campo di applicazione è ampio: dalle esigenze domestiche ai processi industriali.

Componenti elettrici installato in elettrodomestici sotto forma di relè, nei contatori elettrici e persino nei telefoni a pulsanti fissi: i clic di selezione con un combinatore a impulsi sono, infatti, il risultato del suo funzionamento.

Gli allarmi di sicurezza sono un esempio dell'uso di interruttori reed. Un magnete è installato sullo stipite della porta, un interruttore reed è installato sulla porta. Quando il magnete viene rimosso dalla zona di rilevamento del dispositivo, il circuito viene chiuso o aperto, per cui si scopre che il perimetro protetto è stato violato.

Questi dispositivi sono utilizzati anche nei rivelatori di incendio. In caso di situazione pericolosa, circuito elettrico acceso con interruttore reed. Questo sensore può funzionare sia all'interno che all'esterno.

Nelle aree industriali trovano impiego anche in molte situazioni. Ad esempio, per misurare il livello di un liquido viene utilizzato il dispositivo galleggiante. Nell'industria degli ascensori, gli interruttori reed vengono utilizzati per determinare la posizione della cabina dell'ascensore.

Un gruppo di contatti racchiusi in un pallone di vetro con un gas inerte verrà utilizzato ovunque sia necessario chiudere, aprire e commutare un circuito elettrico.

Gli interruttori Reed hanno un numero di meccanici e parametri elettrici che ne caratterizzano le proprietà. Questi parametri possono essere suddivisi in due grandi gruppi: meccanici ed elettrici.

Parametri meccanici degli interruttori reed

I parametri meccanici sono forza magnetomotrice di attuazione. Questo parametro mostra a quale valore dell'intensità del campo magnetico viene attivato e rilasciato il contatto. Nella documentazione tecnica, questa è indicata come forza magnetomotrice di attuazione (indicata con Vav) e forza magnetomotrice di rilascio (indicata con Vrel).

Importanti parametri del reed switch, in alcuni casi i principali, sono la velocità del suo azionamento e rilascio. Questi parametri sono solitamente misurati in millisecondi e sono indicati rispettivamente come tav e totp, che generalmente caratterizzano la velocità del reed switch. Gli interruttori reed con dimensioni geometriche più piccole hanno una velocità maggiore.

Numero massimo di operazioni, o semplicemente risorsa, appartiene anche al gruppo dei parametri meccanici. Questo parametro specifica a quale numero di operazioni tutte le proprietà del sensore reed, sia meccaniche che elettriche, rimangono entro i valori consentiti. Nella documentazione tecnica è indicato come Nmax.

Parametri elettrici degli interruttori reed

Questi parametri sono gli stessi dei contatti meccanici convenzionali. Viene chiamata la resistenza misurata tra i contatti chiusi resistenza di transizione di contatto ed è indicato come Rk, e la resistenza misurata tra i contatti aperti non è altro che la resistenza di isolamento Riz.

Rigidità elettrica dell'interruttore reed. Questo parametro caratterizza la tensione di rottura Upr. Questa tensione determina principalmente la qualità dell'isolamento tra i contatti, che a sua volta è determinata dalla qualità del vuoto o dal riempimento del bulbo con gas inerti. Inoltre, la tensione di rottura dipende dalla dimensione dello spazio tra i contatti e dalla qualità del loro rivestimento.

Alimentazione commutata tramite interruttore reedÈ determinato principalmente dal suo design: il materiale e le dimensioni dei contatti, nonché il tipo di rivestimento dei cuscinetti. Nella documentazione tecnica, questo parametro è indicato come Pmax.

Capacità misurato tra contatti aperti è indicato come Ck. Dipende solo dalle dimensioni geometriche del reed switch e dalla distanza tra i contatti aperti.

Metodi di controllo dell'interruttore reed

Possono essere divisi in due grandi gruppi: controllo a magnete permanente e controllo della bobina di corrente. Questi metodi sono mostrati nella Figura 1.

Figura 1. Diversi modi per controllare gli interruttori reed

Comando con interruttore reed a magnete permanente

Il modo più semplice e comune per controllare il movimento lineare del magnete. Qui è abbastanza appropriato ricordare dove il magnete è montato sulla porta e fa funzionare l'interruttore reed quando la porta è chiusa.

Il metodo con movimento angolare del magnete viene utilizzato molto meno frequentemente, di norma, nei casi in cui altri metodi non possono essere applicati per nessun motivo.

La sovrapposizione del campo magnetico con un otturatore è stata utilizzata nelle tastiere di vari dispositivi informatici, fino agli anni Novanta del secolo scorso, e forse puoi ancora trovarla da qualche parte.

Comando con interruttore reed con bobina CC

Questo metodo è più ampiamente utilizzato nella creazione relè ad ancia. Il design di questi relè è abbastanza semplice: un interruttore reed viene semplicemente posizionato all'interno della bobina con corrente e non sono necessarie molle e leve aggiuntive, come con un relè convenzionale. L'unico inconveniente in questo caso è un numero limitato di gruppi di contatto.

Se la bobina è realizzata con un filo sufficientemente spesso in grado di far passare una grande corrente, è possibile ottenere un relè di corrente reed. Tali relè sono ampiamente utilizzati in potenti fonti. corrente continua come sensore del sistema di protezione da sovraccarico. Ritocchi il livello di funzionamento di un tale sensore viene effettuato da un meccanismo filettato che consente di spostare agevolmente l'interruttore reed lungo l'asse della bobina.

Vantaggi e svantaggi degli interruttori reed

Come ogni cosa, gli interruttori reed hanno i loro svantaggi e vantaggi. Parliamo prima dei vantaggi.

Rispetto ai contatti di commutazione convenzionali, gli interruttori reed sono fino a 100 volte più affidabili dei contatti aperti convenzionali. Questa affidabilità è dovuta a una maggiore resistenza di isolamento (raggiunge decine di MegaOhm) e una maggiore rigidità elettrica: la tensione di rottura per alcuni tipi di interruttori reed raggiunge diverse decine di kilovolt.

Il vantaggio indiscutibile degli interruttori reed è la loro velocità: per alcuni modelli di interruttori reed, la frequenza di commutazione raggiunge i 1000 Hz e le velocità di risposta e di rilascio sono comprese rispettivamente (0,5 - 2,0 ms) e (0,2 - 1,0 ms).

La durata di alcuni interruttori reed raggiunge 4 - 5 miliardi di operazioni, che è molto superiore a quella dei normali contatti non protetti. Inoltre, dovrebbero includere i vantaggi degli interruttori reed modo semplice coordinamento con il carico, nonché il funzionamento di interruttori reed senza l'utilizzo di fonti di energia elettrica.

Svantaggi degli interruttori reed

Sullo sfondo dei vantaggi, gli svantaggi probabilmente non sono così grandi. Innanzitutto, è una piccola potenza commutata. Inoltre, un piccolo numero di gruppi di contatti in un cilindro e per interruttori reed "a secco", il contatto rimbalza. Gli svantaggi includono anche la fragilità del contenitore in vetro e, in alcuni casi, l'elevata sensibilità ai campi magnetici esterni.

Boris Aladyshkin

In un'ampia varietà di circuiti elettrici ed elettronici, viene utilizzato un componente radio bel nome"gerkon". Che cos'è e come funziona?

Nome e significato

Il nome suona davvero poetico, è degno di un bel fiore. Ma l'origine della parola è molto prosaica, sta per "contatto ermetico". È l'assenza di aria o la sua sostituzione che determina i vantaggi del dispositivo rispetto ai tradizionali gruppi di contatti. Il principio del suo funzionamento è estremamente semplice, ed è spiegato brevemente da un altro nome della parte: “magnetizzato connessione elettrica". Dentro il barattolo di vetro taglia piccola sono fissate due piastre metalliche elastiche di cui una dotata di rivestimento ferromagnetico. La sigillatura è ottenuta da un accoppiamento stretto del materiale del corpo amorfo al momento della produzione, in altre parole, i cavi sono semplicemente fusi da entrambi i lati.

Dispositivo dispositivo

Nel tubo di vetro viene quindi inserito un sistema meccanico, costituito da due piastre elastiche, materiale magnetico e gruppi di contatto depositati o saldati su di esse. Nello stato normale, i componenti destro e sinistro possono essere in contatto galvanico, consentendo il passaggio di corrente elettrica(tali contatti reed sono detti normalmente chiusi) o, al contrario, possono essere aperti (contatto reed in chiusura). Quindi viene creato un vuoto all'interno del tubo o viene pompato un gas inerte (chimicamente passivo). Questo viene fatto per aumentare il dettaglio. Quando la corrente passa, i contatti si riscaldano e il processo di ossidazione, cioè la connessione con l'ossigeno, accelera. Se il metallo è circondato da un mezzo inerte, non si verificherà tale reazione. Ora il tubo può essere saldato e il dispositivo è pronto.

Il funzionamento del dispositivo, i suoi vantaggi e svantaggi

Applicazione

Eppure, nonostante i difetti di progettazione fondamentali, quasi impossibili da eliminare del tutto, le caratteristiche degli interruttori reed ne consentono l'utilizzo in moltissimi ambiti. attività umana in cui gli svantaggi non sono così importanti e prevalgono i vantaggi. Ad esempio, in una tastiera di computer convenzionale, in cui il cosiddetto "rimbalzo" può essere affrontato includendo filtri di smorzamento nel circuito, e quindi senza preoccuparsi della pulizia dei contatti. Questi dispositivi sono indispensabili anche nei sistemi di allarme. Non c'è niente di più facile che installare un sensore, che si basa su un interruttore reed incluso nel circuito. Le porte sono chiuse: il contatto è chiuso e, quando vengono aperti, il magnete attaccato allo stipite si allontana, diminuisce, il circuito si apre, che funge da segnale per il funzionamento del circuito di avvertimento elettronico. Per determinare la posizione della cabina dell'ascensore, vengono spesso utilizzati anche interruttori reed. Anche le apparecchiature di illuminazione dei subacquei sono facili da controllare utilizzando i magneti, senza temere che l'acqua salata del mare fluisca nelle luci elettriche attraverso le aperture degli apparecchi di commutazione. Sia nei circuiti monofase che trifase sono presenti anche interruttori reed.

Hercotron

Quando si studia circuiti ad alta tensione studenti e specialisti talvolta si imbattono nel termine “commutatore ad ancia”, mentre è chiaro dal contesto che, in termini di struttura fondamentale, si tratta dello stesso interruttore ad ancia. Che cos'è e qual è la differenza? Nelle caratteristiche, ovvero nella tensione (fino a 100 kV) e nella corrente che può passare attraverso i contatti. La capacità dell'isolamento di resistere alla possibilità di rottura e la sezione trasversale del conduttore, nonché l'area di contatto: questo è ciò che distingue il relè reed dall'interruttore reed. Sotto tutti gli altri aspetti, e soprattutto, in linea di principio, questi dispositivi sono identici.

interruttore a lamella – ultra preciso ad azione rapida interruttore sigillato controllato da campo magnetico. Il numero delle sue operazioni è fino a cinque miliardi di volte. Sulla base di esso, sensori di campo magnetico e relè ad ancia per la maggior parte varie applicazioni- da elettrodomestici all'aviazione e all'astronautica. L'articolo descrive le caratteristiche della scelta degli interruttori reed e fornisce una panoramica tabellare di un'ampia gamma di questi prodotti realizzatiLittelfuse .

La parola "reed switch" è un'abbreviazione delle parole "tight contact". Il primo interruttore reed è stato sviluppato nel 1936 dalla società americana Bell Telephone Laboratories. Successivamente, iniziarono ad essere ampiamente utilizzati come sensori e sulla loro base furono creati relè reed.

L'interruttore reed (Figura 1) è costituito da due conduttori ferromagnetici con contatti piatti sigillati in una capsula di vetro. Senza un campo magnetico esterno, i contatti sono aperti e c'è un piccolo spazio dielettrico tra di loro. I contatti si chiudono in un campo magnetico. L'area di contatto di entrambe le piastre ha un rivestimento spruzzato o galvanizzato in un metallo molto resistente all'erosione (solitamente rodio, iridio o rutenio). La struttura degli strati di rivestimento di contatto è mostrata nelle figure 2a e 2b rispettivamente per rodio e iridio.

Iridio, rutenio e rodio sono metalli del gruppo del platino molto resistenti all'erosione. Grazie alla deposizione di questi metalli, il numero di operazioni di contatto raggiunge i cinque miliardi di volte. L'azoto viene solitamente pompato nella cavità della capsula. Alcuni tipi di interruttori reed vengono evacuati per aumentare la tensione di commutazione massima consentita. I contatti dell'interruttore reed nel campo magnetico sono magnetizzati e tra di essi c'è una forza magnetomotrice uguale alla forza del campo magnetico. Se l'intensità del campo magnetico è abbastanza grande da superare le forze elastiche nei contatti che si verificano durante la loro deformazione elastica, i contatti si chiudono. Quando il campo si indebolisce, i contatti si riaprono.

Esistono due tipi di interruttori reed: SPST-NO (Single Pole, Single Throw Normally Open, ovvero “un polo, un canale”) - interruttore convenzionale, in cui i due contatti sono normalmente aperti; SPDT-CO (Single Pole, Double Through Change Over, ovvero "un polo, due canali - commutazione") è un interruttore in cui un contatto è sempre normalmente chiuso e il secondo è normalmente aperto.

L'interruttore reed sopra descritto e mostrato in Figura 3 è del tipo SPST.

La figura 4 mostra l'interruttore reed SPDT.

La piastra comune è l'unica parte mobile di un tale interruttore reed; in assenza di campo magnetico, viene chiusa con un contatto a relè normalmente chiuso. Quando si verifica un campo magnetico di intensità adeguata, la piastra comune si chiude con un contatto normalmente aperto. Sia le piastre di contatto normalmente aperte che quelle normalmente chiuse sono fisse. I contatti aperti hanno un rivestimento ferromagnetico, mentre il contatto normalmente chiuso è realizzato in materiale non magnetico. Quando sono posti in un campo magnetico, i contatti mobili e normalmente aperti sono magnetizzati nella stessa direzione e, con un'intensità del campo magnetico sufficiente, il contatto mobile si chiude con il contatto ferromagnetico fisso. Quando il campo magnetico esterno scompare, la magnetizzazione dei contatti si indebolisce e si aprono. Al fine di ridurre al minimo la magnetizzazione residua, nella produzione di interruttori reed viene utilizzata l'elaborazione ad alta temperatura dei contatti. Come sorgente di un campo magnetico per un interruttore reed, viene spesso utilizzato un magnete permanente (Figura 5) o un solenoide.

Considera molti dei più comuni sistemi magnetici reed.

1. Avvicinamento e rimozione del magnete perpendicolare (Figura 6) o ad angolo (Figura 7) rispetto all'asse geometrico principale dell'interruttore reed:

In questo caso, l'interruttore reed si chiude all'avvicinarsi e si apre quando il magnete si allontana. Diamo un'occhiata più da vicino alla Figura 8.

Concentrazione linee di forza il magnete diminuisce man mano che il magnete si allontana dall'interruttore reed. Le linee magnetiche sono più concentrate ai poli del magnete. La zona di interazione più ampia tra il magnete e l'interruttore reed si trova al centro dell'interruttore reed. Quando un magnete permanente si trova all'interno di questa zona, il campo magnetico è sufficiente per un funzionamento affidabile del gruppo di contatti. La linea tratteggiata mostra la zona di isteresi: quando il magnete entra in questa zona, il campo magnetico non ha ancora una forza sufficiente per attivare il gruppo di contatti, ma è sufficiente per mantenere il gruppo di contatti nello stato attivato. Nel caso di una diversa configurazione del gruppo contatti reed, diversa dall'SPST considerato, si intende per operazione l'apertura del contatto normalmente chiuso e la chiusura del contatto mobile con il contatto normalmente aperto dell'interruttore reed SPDT. La chiusura dei contatti dell'interruttore reed può essere attivata dal movimento parallelo dell'anello magnetico lungo l'asse dell'interruttore reed, come mostrato in Figura 9.

La configurazione delle zone di interazione sarà simile al sistema precedente, poiché l'asse del reed switch e la direzione delle linee magnetiche del magnete coincideranno con la situazione sopra descritta, come si vede in Figura 10.

1. L'interruttore reed può essere attivato con un magnete piatto o un anello magnetico a due o 2N poli (figura 11).

Per comprendere le zone di interazione dell'interruttore reed, passiamo alle figure 12 e 13.

Come si può notare, le zone di interazione sono poste alle estremità dell'interruttore reed. Nella parte centrale dell'interruttore reed è presente una "zona morta" in cui l'interruttore reed rimane aperto. Pertanto, un magnete che si muove perpendicolarmente all'interruttore reed, i cui poli sono disposti in modo simile, non attiverà l'interruttore reed (Figura 14).

1. L'interruttore reed può essere schermato con un materiale magnetico (es. lamiera d'acciaio). La figura 15 mostra un interruttore reed fisso e un magnete fisso tra i quali si muove l'oggetto schermante.

I principali tipi di interruttori reed prodotti da Littelfuse sono riportati nella Tabella 1.

Tabella 1. Serie di interruttori reed Littelfuse

Serie	Lunghezza cassa, mm	capacità di carico (Standard: ≤10W, ≤0.5A, ≤200V)	Tipo di contatto	Caratteristiche principali
	7	Standard	SPST	Super compatto (corpo in vetro da 7 mm)
	10	Standard	SPST	Molto compatto (corpo in vetro da 10 mm)
	13	Standard	SPST	Compatto (corpo in vetro da 12,7 mm)
	14	Standard	SPST	Lead più economici e flessibili
	14	Standard	SPST	Piccola isteresi
	15	Standard	SPST	Prezzo basso
	15	~240 V (20 W)	SPST	~ 240 V max. tensione di esercizio
	15	20 W	SPST	Piccola isteresi
	15	20 W	SPST	Lead lunghi, risorse maggiori
	19	1000 V	SPST	alta tensione
	20	~240 V, 50 W	SPST	Tensione di commutazione ~240 V, alta potenza
	50	100 W, 3 A, 400 V	SPST	Grande, alta potenza
	15	Standard	SPDT	Piccolo Corpo
	40	30 W, 0,5 A, 500 V	SPDT	ad alta potenza
	40	50 W, 1,5 A, 500 V	SPDT	Grande, alta potenza

Parametri principali degli interruttori reed

Tempo di risposta – il tempo tra il momento in cui viene applicato il campo magnetico e il momento in cui i contatti dell'interruttore reed si chiudono.

La figura 16 mostra un grafico della dipendenza dell'ampiezza del campo magnetico dal tempo. Per prima cosa il reed switch viene posto in un forte campo magnetico fino alla saturazione (in questo caso, anche con un aumento dell'induzione magnetica, la magnetizzazione, raggiunto il massimo, rimane invariata). Successivamente, il campo magnetico viene indebolito a 0 e inizia ad aumentare gradualmente. Il punto di lavoro su questo grafico indica un tale valore del campo magnetico a cui si chiudono i contatti del reed switch. Punto di disaccoppiamento: corrisponde all'ampiezza del campo magnetico a cui si aprono i contatti. Va notato che l'intensità del campo nel punto di disconnessione è sempre inferiore rispetto al punto di funzionamento. Ciò è dovuto al fatto che i contatti dell'interruttore reed hanno sempre una leggera magnetizzazione.

tempo di rilascio detto intervallo tra il punto operativo e il punto di disconnessione.

Azionamento della forza magnetomotrice (MFS) ( tiro — in ) - questo è il valore della potenza caratteristica del campo magnetico, alla quale si chiudono i contatti dell'interruttore reed. Nel sistema SI le unità di misura della forza magnetomotrice sono Ampere*giri (AT o Amper*giri). Quando si misura la forza magnetomotrice con un solenoide, il punto di lavoro (corto) è solitamente dato a 20°C, perché a causa della dilatazione termica filo di rame nella bobina, il campo magnetico cambierà di circa 0,4%/°C.

Il rapporto tra apertura e chiusura, solitamente espresso in percentuale, è detto isteresi. A seconda dei materiali dei contatti metallici, della loro rigidità, lunghezza, area di contatto, l'isteresi varierà notevolmente (Figura 17).

Isteresi è il rapporto tra la forza magnetomotrice di attuazione e la forza magnetomotrice nel punto di disaccoppiamento. Solitamente questo parametro è espresso in percentuale. Littelfuse produce serie speciali di interruttori reed (MACD-14, MASM-14) in cui l'isteresi è ridotta al minimo. Tipicamente, tali interruttori reed sono utilizzati nei sensori di livello del liquido, nei sistemi di posizionamento.

Resistenza di contatto ( contatto resistenza ) - la massima resistenza dell'interruttore reed nello stato chiuso.

La resistenza specifica dei contatti di un interruttore reed o di un relè reed è molto bassa e generalmente varia da 7,8x10 -8 a 10x10 -8 ohm/m. È più alto resistività rame, che è pari a 1,7x10 -8 Ohm / m. La resistenza di contatto degli interruttori reed è in genere compresa tra 70 e 200 mΩ e la resistenza di contatto in un relè reed è di circa 150 mΩ.

Resistenza dinamica di contatto ( dinamico contatto Resistenza ( DCR ) - questa è la resistenza dei contatti dell'interruttore reed nel modo operativo / dinamico. La resistenza di contatto statica dell'interruttore reed è un parametro piuttosto disinformativo che non consente di identificare problemi legati allo stato reale dei contatti. La chiusura e l'apertura dei contatti dell'interruttore reed con una frequenza da 50 a 200 Hz fornisce molte più informazioni. L'applicazione di 0,5 V e 50 mA all'interruttore reed può aiutare a identificare potenziali problemi. Queste misurazioni possono essere effettuate con un oscilloscopio e facilmente digitalizzate con il controllo qualità automatico (Figura 18). Non utilizzare una tensione più alta per non consumare i contatti dell'interruttore reed. Se i contatti dell'interruttore reed non sono stati adeguatamente puliti in produzione prima dell'imballaggio, potrebbero avere la pellicola dielettrica più sottile, spessa alcuni angstrom. Per questo motivo, la commutazione di segnali deboli può essere interrotta. Quando si usa di più alta tensione questo problema potrebbe non presentarsi mai.

Se alla bobina viene applicato un segnale con una frequenza di 50 ... 200 Hz, la corrente di commutazione sarà di circa 0,5 mA. Il rimbalzo del contatto dopo la chiusura può durare circa 100 ms, seguito da un rumore dinamico, che durerà circa 0,5 ms. La natura di questo rumore dinamico è che dopo la chiusura dei contatti si verificano oscillazioni armoniche e la resistenza cambia nel punto di contatto a causa della variazione di pressione nella zona di contatto. In questo caso, non si verifica alcun guasto. La Figura 19 mostra che dopo la fine della fase di rumore dinamico, inizia una fase "d'onda", della durata di 1 ms o poco più. La vibrazione dei contatti dell'interruttore reed nel campo magnetico del solenoide si interrompe dopo 2 ... 2,5 ms e la resistenza si stabilizza.

Osservando la forma d'onda di questo test dinamico, possiamo trarre alcune conclusioni sulla qualità del reed switch in prova. Non appena viene applicata tensione al solenoide, il processo oscillatorio dovrebbe completarsi in un tempo pari a circa 1,5 ms. Se l'oscillazione continua per più di 2,5 ms, ciò può significare che i contatti non stanno magnetizzando bene. Di conseguenza, la risorsa di questo interruttore reed sarà piccola, soprattutto se funziona con un carico pesante (Figura 20).

Se il rumore dinamico o il rimbalzo del contatto dura molto più a lungo di 3 ms, ciò potrebbe essere il risultato di una perdita dell'interruttore reed, di una crepa nella custodia, di un sovraccarico di corrente o tensione. Inoltre, ciò potrebbe essere dovuto alla contaminazione dei contatti durante la produzione o all'ingresso di aria umida nell'alloggiamento dell'interruttore reed. Le figure 21 e 22 mostrano tali casi.

La figura 23 mostra il caso in cui, dopo la fine della fase di rumore dinamico, continuano le oscillazioni stocastiche dei contatti, a causa delle quali la resistenza dinamica dei contatti non si stabilizza.

Tensione di commutazione/commutazione ( commutazione voltaggio ) di solito è il massimo pressione costante, che può essere applicato all'interruttore reed al momento della chiusura dei contatti. Se la tensione sull'interruttore reed è superiore a 5 ... 6 V, è possibile trasferire una quantità microscopica di metallo da un contatto all'altro. Nonostante ciò, quando si lavora con tensioni fino a 12 V, gli interruttori reed e i relè reed hanno un intervallo tra i guasti di decine di milioni di operazioni. E con una tensione di 5 V o meno, il numero di operazioni aumenta fino a miliardi di volte. I relè reed Littelfuse di alta qualità possono funzionare in circuiti a piccolo segnale con tensioni di pochi nanovolt.

Corrente di commutazione o corrente di commutazione ( commutazione attuale ) è il valore massimo di corrente continua o di picco corrente alternata al momento della chiusura dei contatti del reed switch. Se questo valore viene superato, la durata dell'interruttore reed sarà notevolmente ridotta.

Corrente portante ( trasportare attuale ) - questo è il valore massimo della corrente a contatti chiusi dell'interruttore reed. Gli impulsi di corrente di microsecondi possono superare significativamente questo valore senza ridurre la durata dell'interruttore reed. Allo stesso tempo, lunghi impulsi di corrente o corrente continua che superano la portante comporteranno una riduzione della vita utile dell'interruttore reed o il suo guasto. Interruttori reed e relè reed, a differenza dei loro omologhi elettromeccanici, possono funzionare con correnti molto basse, a livello di diversi femtoampere (femto = 10 -15).

Capacità equivalente ( contatto capacità ) – capacità del sensore reed nello stato chiuso. Per interruttori reed di tipo SPST, questo valore è generalmente 0,1 ... 0,2 pF. Per interruttori reed di tipo SPDT, la capacità equivalente è tipicamente 1...2 pF.

Questa impostazione ha Grande importanza quando si utilizza un interruttore reed in circuiti ad alta frequenza.

Potenza commutata ( commutazione energia ) - questa è la potenza massima che può essere consumata dal carico collegato tramite interruttore reed. Poiché la potenza è calcolata come prodotto della tensione commutata e della corrente di commutazione, per un interruttore reed da 10 W non è necessario far passare una corrente superiore a 500 mA ad una tensione di 200 V, per tale corrente la massima commutazione la tensione sarà di soli 20 V. Il superamento di questo parametro comporta inevitabilmente anche una riduzione del periodo di servizio del commutatore reed.

Resistenza di isolamento ( isolamento resistenza ) – resistenza dell'interruttore reed nello stato aperto. In questo parametro, gli interruttori reed sono superiori alla maggior parte delle chiavi di corrente, poiché la loro resistenza di isolamento è misurata in teraohm. L'entità delle correnti di dispersione dell'interruttore reed nello stato aperto è di pochi picoampere.

Assorbimento dielettrico ( dielettrico assorbimento ) - questo è un effetto associato alla polarizzazione dei dielettrici nel reed switch durante la scarica della carica capacitiva dei contatti. Questo effetto si manifesta sotto forma di ritardo o riduzione del flusso di correnti molto piccole a livello di nanoampere attraverso un interruttore reed chiuso.

Frequenza di risonanza ( risonanza frequenza ) è la frequenza delle oscillazioni naturali dell'interruttore reed, alla quale iniziano le vibrazioni naturali dei contatti, che, a loro volta, influiscono su parametri dell'interruttore reed come la tensione di rottura e la tensione di commutazione. Gli interruttori reed con capsule da 20 mm hanno solitamente una frequenza di risonanza nell'intervallo 1500...2000 Hz. Gli interruttori reed da 10 mm più compatti hanno una frequenza di risonanza più elevata: 7000…8000 Hz. Per evitare problemi nel funzionamento del reed switch, è necessario tenere conto delle vibrazioni dell'ambiente operativo e della frequenza di risonanza del reed switch.

Protezione di interruttori reed e relè reed

Nei circuiti in cui un interruttore reed funziona con un carico induttivo come una bobina del relè, un solenoide, un trasformatore o un motore in miniatura, l'energia del campo magnetico immagazzinata nei componenti induttivi subirà carichi di corrente e di alta tensione quando commutata. Questa circostanza influirà negativamente sulla durata del commutatore reed.

Esistono diversi modi per risolvere questo problema.

1. L'uso di un diodo shunt (nella letteratura straniera si trova spesso sotto il nome di flyback o diodo a ruota libera) è possibile nei circuiti CC (Figura 24). Per la tensione CA, dovrai utilizzare un diodo di protezione Zener (noto anche come diodo a valanga o diodo TVS), un varistore o un circuito RC (circuito snubber RC). Ciascuno dei metodi presenta vantaggi e svantaggi.

1. Uso di circuiti RC di soppressione (circuiti snubber).

Sono disponibili due opzioni per collegare il circuito snubber: in parallelo con l'interruttore reed (Figura 26) o in parallelo con il carico (Figura 27). Il primo metodo è preferito. Riduce la tensione durante la commutazione ed evita così la formazione di scintille. Ma in questo caso, durante la commutazione, una corrente maggiore scorrerà attraverso l'interruttore reed, a causa della scarica del condensatore.

Ci troveremo quindi di fronte alla soluzione del problema della scelta di un resistore adatto in termini di resistenza e di un condensatore in termini di capacità. Una piccola capacità non appianerà i picchi di tensione durante i transitori, specialmente con una grande componente reattiva del carico. Uno grande aumenterà il costo del circuito snubber e allo stesso tempo aumenterà la corrente di commutazione, il che influirà negativamente anche sulla durata dell'interruttore reed. Un resistore viene utilizzato per limitare la corrente durante la chiusura dei contatti dell'interruttore reed. Calcoliamo la resistenza:

Legge di Ohm:

La tensione del commutatore reed deve essere entro 0,5 della massima tensione di picco Vpk (1)

(1)

e tre volte il suo eccesso 3*Vpk. Facciamo il calcolo secondo la formula (2):

(2)

dove Isw è la corrente di commutazione dell'interruttore reed.

Riducendo la resistenza del resistore nel circuito snubber si riduce l'usura dei contatti dell'interruttore reed archi elettrici, mentre un'elevata resistenza avrà un effetto positivo sul limitatore di corrente "condensatore-reed". Per selezionare una capacità adatta, si consiglia di iniziare con 0,1 uF. Questo è un contenitore molto comune e il suo prezzo è molto basso. Se questa capacità non riesce a eliminare le scintille quando i contatti dell'interruttore reed sono chiusi, provare ad aumentarla gradualmente fino a quando le scintille scompaiono durante la commutazione. Parallelamente, non dimenticare la corrente di commutazione.

Sagomatura e taglio di cavi reed switch

La lunghezza e la forma dei conduttori assiali degli interruttori reed non sono sempre convenienti per l'uso in un particolare dispositivo. Tuttavia, una modifica sconsiderata può influire in modo significativo sul funzionamento dell'interruttore reed. Quando si tagliano e si modellano interruttori reed, è importante utilizzare il supporto e gli strumenti di taglio corretti per evitare danni alle guarnizioni ermetiche vetro-metallo. Una custodia danneggiata può presentare sia scheggiature invisibili alla vista che grandi crepe. Tali difetti possono essere rilevati visivamente utilizzando un microscopio a basso ingrandimento. Ma ci sono casi in cui la sigillatura della custodia è rotta e anche il metodo di misurazione della resistenza dinamica sopra descritto potrebbe non rivelare un evidente deterioramento. Nel tempo, l'umidità entrerà nell'interruttore reed e il suo funzionamento verrà interrotto.

Per evitare danni, si consiglia di lasciare 1 mm di lunghezza del cavo tra il punto di formatura o di taglio e l'alloggiamento dell'interruttore reed. In questo caso, l'uscita dell'interruttore reed deve essere completamente fissata in modo che le sollecitazioni meccaniche durante lo stampaggio o il taglio non vengano trasferite al resto dell'uscita.

Consideriamo i principali metodi per formare e tagliare i cavi dell'interruttore reed.

1. La rifilatura dei reed switch con tronchesi laterali con affilatura su entrambi i lati (Figura 28) è inaccettabile, poiché in questo caso la forza di deformazione del reed viene trasferita verso la custodia.

È consentito tagliare i cavi con tronchesi laterali con affilatura su un lato (Figura 29), ricordando che il lato piatto delle ganasce del tronchese deve trovarsi sul lato del corpo del commutatore reed. Dovresti anche prestare attenzione alla qualità dell'affilatura e alla presenza di gioco nello strumento utilizzato.

1. Tagliare i cavi con un morsetto che fissa saldamente i contatti del reed switch (Figure 30 e 31).

Non è consentito tagliare i cavi dell'interruttore reed con fissazione parziale (Figura 32).

1. È vietato formare i cavi del reed senza fissare il reed (Figura 33), poiché in questo caso è soggetta a deformazione anche la parte del reed che entra nel corpo del reed.

È consentito modellare i cavi del sensore reed fissando il cavo in due punti, come mostrato in Figura 34, poiché il supporto B non consente di deformare il cavo nella direzione da esso al corpo del sensore reed.

È accettabile anche lo stampaggio quando l'uscita del sensore reed è completamente fissa, come mostrato nelle figure 35 e 36.

Dopo un corretto stampaggio e rifilatura dei conduttori dell'interruttore reed, è possibile ottenere le configurazioni comuni mostrate in Figura 37.

Scelta dei magneti

Per uso generale vengono utilizzati principalmente quattro gruppi di magneti: ferroleghe, alnico AlNiCo, neodimio NdFeB e samario SmCo (Tabella 2). Per selezionare un magnete adatto, si dovrebbero prendere in considerazione fattori come la temperatura dell'ambiente, la smagnetizzazione da parte di sorgenti vicine di campi magnetici, lo spazio libero per il movimento, Composizione chimica ambiente.

neodimio i magneti hanno la massima energia, la massima permanenza e forza coercitiva. Hanno un prezzo relativamente basso e una maggiore resistenza meccanica rispetto al samario SmCo. Può essere utilizzato a temperature del fluido fino a 200°C. Questi magneti non sono consigliati per l'uso in ambienti ricchi di ossigeno.

Samariacee SmCo hanno un'elevata energia e sono adatti per applicazioni dove è richiesta un'elevata resistenza alla smagnetizzazione. Hanno un'eccellente stabilità termica e possono essere utilizzati in ambienti fino a 300°C e hanno un'elevata resistenza alla corrosione. Allo stesso tempo, il loro prezzo è il più alto tra tutti i tipi di magneti. Il loro svantaggio è la loro fragilità molto elevata.

Alnico AlNiCo è molto più economico dei magneti in terre rare ed è adatto per la maggior parte delle applicazioni. A bassa coercitività, hanno un'eccellente stabilità termica fino a 550°C.

ferrite i magneti sono i più economici, ma fragili. Hanno una buona stabilità termica e possono essere utilizzati a temperature fino a 300 °C. Molto resistente alla corrosione. Richiedere lavorazione per soddisfare strette tolleranze dimensionali.

Tavolo 2. Scelta di magneti per il controllo di interruttori reed

Indicatori	Prestazioni in aumento →
Prezzo	Ferrite	AlNiCo	NdFeB	smco
Energia	Ferrite	AlNiCo	smco	NdFeB
Intervallo operativo di temperatura	NdFeB	Ferrite	smco	AlNiCo
Resistenza alla corrosione	NdFeB	smco	AlNiCo	Ferrite
Forza coercitiva	AlNiCo	Ferrite	NdFeB	smco
Resistenza meccanica	Ferrite	smco	NdFeB	AlNiCo
Coefficiente di temperatura	AlNiCo	smco	NdFeB	Ferrite

Conclusione

IN mondo moderno ogni giorno ci sono sempre più "cose ​​intelligenti" che semplificano enormemente le nostre attività quotidiane. Un ruolo significativo in questo è stato svolto dai sensori basati su interruttori reed. Affidabilità fantastica, funzionamento preciso, nessuna necessità di alimentazione, facilità d'uso ed eccellenti proprietà di commutazione per circuiti di piccolo segnale hanno reso gli interruttori reed uno dei componenti elettronici più comuni utilizzati in tutto, dai frigoriferi agli aerei.

Questi sensori sono stati acquistati su una punta dai commenti a una delle mie recensioni precedenti.
In generale, non c'è nulla da rivedere qui, poiché il principio del loro funzionamento è semplice, ma uno dei miei compagni si è interessato a cos'è e come funziona - ho deciso di scrivere questa piccola recensione visiva su questo.

Principio di funzionamento

interruttore a lamella ( ger incrocio con tatto) è un cono di vetro, all'interno del quale sono presenti due piastre ferromagnetiche di contatto elastico, che, immerse in un campo magnetico, si chiudono e si forma un contatto, attraverso il quale scorre poi la corrente.
Il cono è solitamente riempito con un gas inerte o contiene un vuoto. Un esempio di lavoro è schematicamente mostrato nell'animazione qui sotto, dove viene sollevato un normale magnete.

Perché le piastre si chiudono e si aprono effettivamente dalla presenza di un campo magnetico. Come accennato in precedenza, le piastre stesse sono ferromagnetiche, cioè attirano attivamente il magnete su se stessi e allo stesso tempo sono attivamente attratti dal magnete. Proprietà simili si trovano nel ferro ordinario. Il magnete ha due polarità: nord e sud e le linee magnetiche vanno sempre dal polo nord a sud. Quando si porta il magnete all'interruttore reed, anche le linee magnetiche passeranno attraverso queste piastre elastiche. In questo caso, nella figura, il polo nord del magnete si trova a sinistra, il sud - a destra. Di conseguenza, il bordo della piastra superiore diventa la polarità sud e il bordo della piastra inferiore diventa la polarità nord - di conseguenza, le piastre si chiudono. Quando il magnete si allontana, le piastre si aprono a causa della loro elasticità. Se il magnete non è posizionato correttamente rispetto a queste piastre, le linee magnetiche le attraverseranno in modo non uniforme e i contatti non saranno in grado di chiudersi.

In vendita si possono trovare tre tipi principali di sensori reed:
1) Normalmente aperti (osservabili), che sono normalmente aperti, e quando sono immersi in un campo magnetico, il circuito si chiude.
2) Normalmente chiuso - già il principio opposto: nello stato normale, i contatti sono chiusi, ma quando sono immersi in un campo magnetico, i contatti si aprono.
3) Gli interruttori reed, a differenza dei primi due, hanno già rispettivamente 3 uscite e 3 piastre interne. In uno stato calmo, una coppia di contatti è chiusa; quando è immersa in un campo magnetico, un'altra coppia è già chiusa.

Anche gli interruttori Reed sono progettati per la commutazione alta corrente o mercurio, dove i punti di contatto delle piastre vengono inumiditi con una goccia di mercurio per sopprimere il rimbalzo del contatto. L'applicazione principale degli interruttori reed sono i sistemi di sicurezza e automazione, come l'esempio più semplice: avvio automatico qualsiasi azione all'apertura di una porta o di una finestra, come l'invio di un allarme. Sulla base di interruttori reed, vengono realizzati relè reed - nelle installazioni ad alta tensione, questi vengono utilizzati per proteggere da sovracorrente, in questo caso l'interruttore reed è posizionato in una bobina.

Aspetto esteriore. Dimensioni
Ho preso normalmente aperto (aperto) nella quantità di 10 pezzi.
Capsula di vetro con una sfumatura leggermente verdastra.

Le dimensioni corrispondono a 2x14 mm

Ho assemblato un semplice circuito con un LED su una breadboard, nella cui intercapedine ho posizionato un reed switch per verificarne il funzionamento avvicinandovi un magnete piatto al neodimio, e poiché i campi magnetici hanno poli diversi, i contatti nel l'interruttore reed è chiuso in modo stabile solo se il magnete è diretto verso di esso di testa e trasversalmente.

In altre posizioni del magnete, i contatti nel reed switch non saranno chiusi:

Un esempio con i magneti di un motore: girando da un lato - i contatti si chiudono, dall'altro lato - nessuna reazione. Pertanto, questo punto dovrebbe essere preso in considerazione.

Come cambia lo stato delle lastre - in una visione ingrandita al microscopio digitale

Inoltre, sarebbe bello mostrare il più semplice test visivo del funzionamento di questo sensore con l'esecuzione di alcune azioni all'apertura e chiusura della porta della stanza, ad esempio l'accensione lampada da tavolo attraverso .

Per prima cosa devi imballare l'interruttore reed stesso.

Viene applicato un pezzo di termoretraibile, arricciato con aria calda

È necessario piegare una conclusione. Ma poi il primo pancake mi stava aspettando con un grumo - piegando l'uscita quasi alla base del cono - il vetro si è rotto e l'interruttore ad ancia è diventato inutilizzabile:

Per evitare che ciò accada, è necessaria una conclusione, facendo un passo indietro dalla base della capsula di 1-2 mm, fissandola con una pinzetta e solo dopo piegarla:

La seconda conclusione è stata leggermente abbreviata, insieme alla termoretrazione

Saldo il filo ad entrambi i terminali del filo

Ora il tutto deve essere risolto in qualche modo. Pertanto, ho tagliato a fettine l'asta della pistola per colla:

Ho messo più termoretraibili sopra l'interruttore reed, alla base ho riempito un po' di colla a caldo all'interno:

Aria calda soffiata

Rimossa la colla in eccesso

La questione è piccola. Attacca il magnete alla porta e l'interruttore reed al muro, di fronte al magnete. Per un test indicativo, qui si adatta anche il normale nastro adesivo, poiché puoi rimuovere rapidamente tutto avanti e indietro.

Magnete e interruttore reed si trovano l'uno sull'altro

La parte elettronica-software è semplice: la scheda Pro Mini è impostata su un interrupt esterno, dove l'uscita di interrupt è collegata all'alimentazione della scheda tramite questo stesso interruttore reed, e mentre la porta è chiusa e c'è un magnete vicino l'interruttore reed, il circuito è chiuso, il controller è inattivo e i relè che controllano la lampada sono spenti. Non appena la porta si apre e il magnete viene spostato di lato, l'interruttore reed si apre, si verifica un'interruzione esterna, che dà un impulso al relè e la lampada si accende.

Le applicazioni nei prodotti casalinghi possono essere molte, soprattutto con i controller Attiny13 semplici ed economici o, se il progetto è molto semplice, con i transistor. Grazie alle sue piccole dimensioni, l'interruttore reed può essere abilmente nascosto da occhi indiscreti. Li userò dentro nuova versione sistema di allarme GSM ad alta efficienza energetica, anche se per il suo completo assemblaggio è necessario attendere alcuni componenti in più. Tra gli svantaggi, noto la fragilità della capsula e la vulnerabilità agli altri campi magnetici. Per quanto riguarda l'affidabilità, scrivono che hanno un ciclo di chiusura-apertura piuttosto ampio a causa della tenuta all'interno della capsula. In generale, vedremo.

Ho intenzione di acquistare +47 Aggiungi ai preferiti Mi è piaciuta la recensione +78 +137