Als je een moderne fabriek bezoekt en de verbazingwekkende elektronica aan het werk ziet in een assemblagecel, zie je een verscheidenheid aan sensoren tentoongesteld. De meeste van deze sensoren hebben aparte draden voor positieve spanningstoevoer, aarde en signaal. Door stroom toe te passen kan een sensor zijn werk doen, of het nu gaat om het observeren van de aanwezigheid van ferromagnetische metalen in de buurt of het uitzenden van een lichtstraal als onderdeel van het beveiligingssysteem van de faciliteit. De eenvoudige mechanische schakelaars die deze sensoren activeren, zoals de reed-schakelaar, hebben slechts twee draden nodig om hun werk te doen. Deze schakelaars worden geactiveerd met behulp van magnetische velden.
Wat is een reedschakelaar?
De reed-schakelaar werd geboren in 1936. Het was het geesteskind van WB Ellwood van Bell Telephone Laboratories en kreeg er patent op in 1941. De schakelaar ziet eruit als een kleine glazen capsule met elektrische draden die uit elk uiteinde steken.
Hoe werkt een reedschakelaar?
Het schakelmechanisme bestaat uit twee ferromagnetische bladen, slechts enkele microns van elkaar gescheiden. Wanneer een magneet deze bladen nadert, trekken de twee bladen naar elkaar toe. Zodra ze elkaar aanraken, sluiten de bladen de normaal open (NO) contacten, waardoor er elektriciteit kan stromen. Sommige reedschakelaars bevatten ook een niet-ferromagnetisch contact, dat een normaal gesloten (NC) uitgang vormt. Een naderende magneet zal het contact verbreken en wegtrekken van het schakelcontact.
Contacten zijn gemaakt van verschillende metalen, waaronder wolfraam en rhodium. Sommige soorten gebruiken zelfs kwik, dat in de juiste richting moet worden gehouden om correct te kunnen schakelen. Een glazen omhulsel gevuld met inert gas (gewoonlijk stikstof) sluit de contacten af bij een interne druk onder één atmosfeer. Door de afdichting zijn de contacten geïsoleerd, waardoor corrosie en eventuele vonken als gevolg van contactbewegingen worden voorkomen.
Reed Switch-toepassingen in de echte wereld
Je vindt sensoren in alledaagse voorwerpen zoals auto's en wasmachines, maar een van de meest prominente plaatsen waar deze schakelaars/sensoren werken is inbraakalarmen. In feite zijn alarmen een bijna perfecte toepassing voor deze technologie. Een beweegbaar raam of deur herbergt een magneet, en de sensor bevindt zich op de basis en geeft een signaal door totdat de magneet wordt verwijderd. Als het raam open staat – of als iemand de draad doorknipt – klinkt er een alarm.
Hoewel inbraakalarmen uitstekend kunnen worden gebruikt voor reedschakelaars, kunnen deze apparaten zelfs nog kleiner zijn. Een geminiaturiseerde schakelaar past in ingeslikte medische apparaten, bekend als PillCams. Zodra de patiënt de kleine sonde heeft ingeslikt, kan de arts deze activeren met behulp van een magneet buiten het lichaam. Deze vertraging bespaart stroom totdat de sonde correct is geplaatst, wat betekent dat de batterijen aan boord nog kleiner kunnen zijn, een cruciaal kenmerk van iets dat is ontworpen om door het spijsverteringskanaal van een mens te reizen. Naast het kleine formaat illustreert deze toepassing ook hoe gevoelig ze kunnen zijn, omdat deze sensoren een magnetisch veld door menselijk vlees kunnen oppikken.
Reedschakelaars hebben geen permanente magneet nodig om ze te bedienen; een elektromagneetrelais kan ze inschakelen. Omdat Bell Labs deze schakelaars aanvankelijk ontwikkelde, is het geen verrassing dat de telefoonindustrie reed-relais gebruikte voor besturings- en geheugenfuncties totdat alles in de jaren negentig digitaal werd. Dit type relais vormt niet langer de ruggengraat van ons communicatiesysteem, maar ze zijn tegenwoordig nog steeds gebruikelijk in veel andere toepassingen.
Voordelen van Reed-relais
De Hall-effectsensor is een solid-state apparaat dat magnetische velden kan detecteren, en is een alternatief voor de reed-schakelaar. Hall-effecten zijn zeker geschikt voor sommige toepassingen, maar reedschakelaars zijn voorzien van een superieure elektrische isolatie ten opzichte van hun solid-state tegenhanger, en ze ondervinden minder elektrische weerstand vanwege gesloten contacten. Bovendien kunnen reedschakelaars werken met een verscheidenheid aan spanningen, belastingen en frequenties, omdat de schakelaar eenvoudigweg functioneert als een aangesloten of losgekoppelde draad. Als alternatief hebt u ondersteunende circuits nodig om Hall-sensoren hun werk te laten doen.
Reed-schakelaars zijn ongelooflijk betrouwbaar voor een mechanische schakelaar en kunnen miljarden cycli functioneren voordat ze defect raken. Bovendien kunnen ze vanwege hun afgedichte constructie opereren in explosieve omgevingen waar een vonk mogelijk rampzalige gevolgen kan hebben. Reedschakelaars zijn misschien een oudere technologie, maar ze zijn verre van achterhaald. U kunt pakketten met reedschakelaars op printplaten (PCB's) aanbrengen met behulp van geautomatiseerde pick-and-place-machines.
Je volgende build kan een verscheidenheid aan geïntegreerde schakelingen en componenten vereisen, die allemaal de afgelopen jaren op de markt zijn gekomen, maar vergeet de eenvoudige reed-schakelaar niet. Het voltooit zijn basisschakeltaak op een briljant eenvoudige manier. Na meer dan 80 jaar gebruik en ontwikkeling kunt u erop vertrouwen dat het beproefde ontwerp van de reed-schakelaar consistent werkt.
Posttijd: 22 april 2024