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Cosa sono gli interruttori reed, come sono organizzati e funzionano
Una breve storia della creazione di interruttori reed
I dispositivi di commutazione o solo i contatti sono ampiamente utilizzati in varie apparecchiature elettriche e radio. Per migliorare le proprietà operative, in particolare la durata e l'affidabilità della connessione, sono stati sviluppati contatti sigillati a controllo magnetico sono stati chiamati interruttori reed.
I primi campioni di tali contatti apparvero negli anni '30 del secolo scorso e il primo contatto a controllo magnetico fu inventato nel 1922 a San Pietroburgo dal professor V. Kovalenkov, per il quale gli fu rilasciato il certificato di copyright URSS n. 466. Il design di tale contatto è mostrato nella Figura 1.
Organizzato tale contatto come segue. All'anima 3 di materiale magnetico morbido attraverso le guarnizioni isolanti 5 sono collegati i contatti 1 e 2, anch'essi realizzati in materiale magnetico morbido. Quando si passa corrente attraverso la bobina 4 nel nucleo 3, appare un campo magnetico che magnetizza i contatti 1 e 2, che sono chiusi. L'apertura dei contatti si verifica quando cessa la corrente attraverso la bobina.
Figura 1. Contatto a controllo magnetico del professor V. Kovalenkov
In realtà, questo è stato il primo contatto controllato magneticamente, solo senza un guscio di tenuta. Un contatto simile fu posto per la prima volta nel guscio di tenuta da un ingegnere americano W.B. Ellwood solo nel 1936. Negli anni settanta del secolo scorso, gli switch reed hanno raggiunto il loro massimo sviluppo e sono ampiamente utilizzati in vari dispositivi elettronici.
Attualmente, gli switch reed sono usati in modo meno intenso, perché sono "affollati" Sensori Hall. Ma in alcuni casi, gli interruttori reed sono rimasti fuori concorrenza, a causa della facilità d'uso, dell'isolamento galvanico dalla fonte di alimentazione, delle proprietà del "contatto secco", quindi gli interruttori reed sono ancora utilizzati in vari circuiti e dispositivi.
Nei casi in cui è richiesta elevata affidabilità e durata dell'elemento di commutazione interruttori reed semplicemente insostituibile. Come parte dell'interruttore reed sono inclusi nella progettazione di vari sensori, relè elettromagnetici, in particolare a bassa corrente, nonché interruttori di posizione e alcuni altri dispositivi.
Varietà di interruttori reed
Oltre ai contatti regolari, gli interruttori reed possono essere di chiusura (1 contatto normalmente aperto), commutazione (1 contatto di commutazione) e apertura (1 contatto normalmente chiuso). Questa divisione si basa su caratteristiche funzionali.
Secondo i segni degli interruttori reed strutturali e tecnologici sono divisi in due grandi gruppi: con contatti a secco e con contatti al mercurio. La prima varietà si chiama interruttori reed a secco, e la seconda sono interruttori reed a mercurio. In realtà, non c'è nulla di speciale nel lavoro degli interruttori reed a secco, rispetto ai contatti ordinari.
Negli interruttori reed in una scatola di vetro sigillata, oltre ai contatti, c'è anche una goccia di mercurio. Lo scopo di questa gocciolina di mercurio è di bagnare i contatti durante il funzionamento per migliorare la qualità del contatto riducendo la resistenza di transizione e anche per sbarazzarsi del rimbalzo dei contatti.
Il chiacchieramento è chiamato vibrazione del contatto durante la chiusura e l'apertura, che, quando attivato una volta, porta a una commutazione ripetuta del segnale trasmesso e in aggiunta a un significativo aumento dei tempi di risposta.
Immagina che un tale rimbalzo sarà presente nell'amplificatore audio mentre si commuta il segnale di ingresso! Nel caso in cui un tale contatto tintinnante funzioni insieme ai microcircuiti digitali, è necessario adottare misure per sopprimere le chiacchiere sotto forma di catene RC o RS - si innesca.
Vengono utilizzati anche vari contatti, inclusi i contatti reed moderni circuiti di microcontrollori, ma in essi il rimbalzo dei contatti viene soppresso a livello di codice. Riduce anche le prestazioni complessive del sistema.
Reed Switch Design
La progettazione di vari tipi di interruttori reed è mostrata nella Figura 2.
immagine 2. Reed Switch Design
Tutti gli interruttori reed sono bottiglia di vetro sigillataall'interno del quale si trova gruppo di contatto. I contatti sono nuclei magnetici saldati alle estremità del cilindro. Le estremità esterne dei nuclei sono progettate per essere collegate a un circuito elettrico esterno.
Il più diffuso interruttore reed con gruppo di contatti o come mostrato nella figura "aperto". Ogni nucleo di contatto è realizzato in filo elastico ferromagnetico, appiattito a forma rettangolare. Il filo permalloy con un diametro di 0,5 - 1,3 mm viene utilizzato per la fabbricazione di anime, a seconda della potenza dell'interruttore reed e, di conseguenza, delle sue dimensioni.
Le superfici a contatto diretto sono rivestite con metallo nobile, oro, palladio, rodio, argento e leghe a base di esse. Tale rivestimento non solo riduce resistenza di transizione, ma contribuisce anche ad aumentare la resistenza alla corrosione della superficie di contatto.
Lo spazio interno del contenitore è riempito con un gas inerte (idrogeno, argon, azoto o una sua miscela) o semplicemente evacuato, aiuta anche a ridurre la corrosione da contatto e ad aumentarne l'affidabilità. Nella fabbricazione dei nuclei sono posizionati in modo tale che tra loro vi sia uno spazio, tra l'altro, di una certa dimensione.
Fig. 3. Interruttore reed
Il principio dell'interruttore reed
Per attivare il gruppo di contatti, è necessario creare un campo magnetico di intensità sufficiente attorno all'interruttore reed. Inoltre, non importa come viene creato questo campo, semplicemente da un magnete permanente o da un elettromagnete. Le linee di forza del campo magnetico esterno magnetizzano i contatti interni - i nuclei dell'interruttore reed, a seguito dei quali superano le forze elastiche, attraggono e chiudono il circuito elettrico.
In questo stato, i contatti rimarranno finché c'è un campo magnetico di intensità sufficiente attorno a loro: è sufficiente spegnere l'elettromagnete o rimuovere il solito magnete permanente, non appena i contatti si aprono. La successiva operazione di contatto avverrà quando ricompare il campo magnetico. Da quanto precede, possiamo concludere che i contatti svolgono tre funzioni contemporaneamente: elementi elastici (molle), il circuito magnetico e i contatti conduttivi stessi.
L'interruttore reed, lavorando all'apertura, è leggermente diverso. Il suo sistema magnetico è progettato in modo tale che quando esposti a un campo magnetico, i nuclei dei contatti sono magnetizzati con lo stesso nome, quindi si respingono a vicenda, rompendo il circuito elettrico.
All'interruttore reed di commutazione, uno dei tre contatti, di regola, è normale - chiuso è realizzato in metallo non magnetico, ed entrambi i contatti normalmente aperti sono realizzati in ferromagnetico, come menzionato sopra. Pertanto, quando un campo magnetico agisce su un interruttore reed, i contatti normalmente aperti si chiudono semplicemente e un contatto non magnetico normalmente chiuso, rimanendo nella sua posizione originale, si apre.
Nota. Contatto normalmente aperto, che è aperto in assenza di un'azione di controllo, in questo caso un campo magnetico. rispettivamente contatto normalmente chiuso chiuso in assenza di un campo magnetico.
Naturalmente, è sempre presente un campo magnetico, ad esempio il campo magnetico terrestre. E sembra impossibile dire dell'assenza di un campo magnetico. Ma il campo magnetico terrestre non è sufficiente per il funzionamento dell'interruttore reed, quindi può essere trascurato e si può dire l'assenza di un campo magnetico, in questo caso esterno.
Continua a leggere nel prossimo articolo.
Continuazione dell'articolo: "Interruttori reed: metodi di controllo, esempi di utilizzo"
Boris Aladyshkin
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