Reed prekidač - radni, aplikacijski krugovi

U ovom postu sveobuhvatno učimo o funkcioniranju reed prekidača i kako napraviti jednostavne krugove reed prekidača.

Što je Reed Switch

Reed prekidač koji se naziva i reed relej, magnetna je sklopka slabe struje sa skrivenim parom kontakata koji se zatvaraju i otvaraju kao odgovor na magnetsko polje u njegovoj blizini. Kontakti su skriveni unutar staklene cijevi, a krajevi su završeni izvan staklene cijevi za vanjski spoj.

A s oko milijardu operativnih specifikacija, funkcionalni vijek trajanja ovih uređaja također izgleda vrlo impresivno.

Štoviše, trstični prekidači su jeftini i stoga postaju prikladni za sve vrste električnih, elektroničkih primjena.

Kada je izumljen Reed switch

Reed preklopnik izumio je daleke 1945. godine, Dr. W.B. Ellwood , dok je bio zaposlen u Western Electric Corporation, u SAD-u. Čini se da je izum puno napredniji od razdoblja kada je izumljen.

Njegove neizmjerne prednosti primjene nastavili su neprimjećivati ​​elektronički inženjeri, sve do nedavnih vremena kada trstikalne sklopke postaju dio mnogih ključnih elektroničkih i električnih implementacija.

Kako funkcioniraju Reed prekidači

U osnovi, trstični prekidač je magneto-mehanički relej. Preciznije reed prekidač radi kada se približi magnetska sila, što rezultira potrebnim mehaničkim prebacivanjem.

Može se vidjeti standardni prekidač releja od trstike, kao što je prikazano na gornjoj slici. Sastoji se od spljoštenih feromagnetskih traka (trske) koje su hermetički zatvorene u malenoj staklenoj cijevi.

Trstike su čvrsto stegnute na oba kraja staklene cijevi na takav način da su njihovi slobodni krajevi malo preklopljeni u sredini s razdvajanjem od oko 0,1 mm.

Tijekom postupka brtvljenja zrak iz cijevi ispumpava se i zamjenjuje suhim dušikom. To je presudno kako bi se osiguralo da kontakti rade u inertnoj atmosferi koja pomaže u održavanju kontakata bez korozije, uklanjanju otpora zraka i dugotrajnosti.

Kako radi

Osnovni rad reed prekidača može se razumjeti iz sljedećeg objašnjenja

Kada se magnetsko polje uvede blizu prekidača od trstike bilo od trajnog magneta ili od elektromagneta, trska koja je feromagnetska pretvara se u dio magnetskog izvora. To uzrokuje da krajevi trske stječu suprotni magnetski polaritet.

Ako je magnetski tok dovoljno jak, privucite trsku jedni prema drugima u onoj mjeri koja prevladava njihovu steznu krutost, a njihova dva kraja uspostavljaju električni kontakt u središtu staklene cijevi.

Kada se magnetsko polje ukloni, trska gubi svoju moć držanja i trake se vraćaju u prvobitni položaj.

Histereza Reed Switch-a

Kao što to znamo histereza je pojava u kojoj sustav nije u mogućnosti aktivirati i deaktivirati na određenoj fiksnoj točki.

Kao primjer, za 12 V električni relej , točka aktiviranja može biti 11 V, ali točka deaktiviranja može biti negdje oko 8,5 V, ovaj vremenski razmak između točaka aktiviranja i deaktiviranja poznat je kao histereza.

Slično tome, za trstični prekidač, za deaktiviranje njegovih trstika može biti potrebno da se magnet pomakne daleko dalje od točke na kojoj je u početku bio aktiviran.

Sljedeća slika jasno objašnjava situaciju

Tipični se prekidač zatvara kad se magnet dovede na udaljenosti od 1 inč od njega, ali možda će mu trebati magnet da se pomakne na oko 3 inča kako bi otvorio kontakte u izvornom obliku, zbog magnetske histereze.

Ispravljanje učinka histereze u Reed Switchu

Navedeni problem histereze može se smanjiti do geta jednostavnim uvođenjem drugog magneta s obrnutim N / S polovima na suprotnoj strani trstičnog prekidača, što je prikazano dolje:

Pazite da lijevi bočni fiksni magnet ne bude u dometu uvlačenja prekidača za trsku, već na određenoj udaljenosti, inače će trska ostati zatvorena i otvorit će se samo kada je desni bočni magnet preblizu trske.

Stoga se na daljini fiksnog magneta mora eksperimentirati s određenim pokušajima i pogreškama sve dok se ne postigne pravi diferencijal, a trska se naglo aktivira u nepomičnoj točki pomičnim magnetom.

Stvaranje Reed prekidača tipa 'Normalno zatvoreno'

Iz gornjih rasprava znamo da su kontakti trstičnog prekidača obično 'normalno otvoreni'.

Trstike se zatvaraju ako se magnet drži blizu tijela uređaja. No, mogu postojati određene primjene u kojima se od trske može zatražiti da bude 'normalno zatvorena' ili uključena, te ISKLJUČENA u prisutnosti magnetskog polja.

To se lako može postići pristravanjem uređaja nadopunjujućim obližnjim magnetom, kao što je prikazano u nastavku, ili korištenjem 3-terminalnog SPDT tipa reed prekidača, kako je prikazano na drugom donjem dijagramu.

U većini sustava u kojima se trstenim prekidačem upravlja putem 'trajnog magneta, magnet se postavlja preko pokretnog elementa, a trska se postavlja preko fiksne ili konstantne platforme.

Međutim, možete pronaći nekoliko programa gdje i magnet i trska moraju biti postavljeni na fiksnu platformu. Uključivanje / isključivanje trske u takvim se slučajevima tada postiže izobličenjem magnetskog polja uz pomoć vanjskog pokretnog željeznog sredstva, kako je objašnjeno u sljedećem odlomku.

Provođenje fiksne operacije trske / magneta

U ovoj postavci magnet i trska su znatno blizu, što omogućava kontaktima trske da budu u normalno zatvorenom položaju i otvara se čim se vanjsko izobličavajuće željezno sredstvo pomakne između trske i magneta.

S druge strane, isti se koncept može primijeniti za dobivanje upravo suprotnih rezultata. Ovdje je magnet podešen u položaj koji je taman dovoljan da trsku održi u normalno otvorenom položaju.

Čim se vanjsko željezno sredstvo premjesti između trske i magneta, magnetska sila se pojačava i pojačava željeznim sredstvom koje trenutno uvlači prekidač trske i aktivira ga.

Upravljačke ravnine trstične sklopke

Sljedeća slika prikazuje različite linearne ravnine rada za trstični prekidač. Ako magnet premjestimo preko bilo koje ravnine a-a, b-b i c-c, omogućit ćemo trsku da normalno radi. Međutim, odabir magneta može biti prilično presudan ako je način rada preko b-b ravnine.

Uz to, možda ćete pronaći lažni ili lažni okidač zbog negativnih vrhova s ​​krivulje uzorka polja magneta.

U situacijama kada su negativni vrhovi visoki, trska se može UKLJUČITI / ISKLJUČITI nekoliko puta dok se magnet kreće preko kraja do kraja duljine trske.

Aktiviranje trske rotacijskim pokretom također se može uspješno provesti.

Da biste to postigli, možete se koristiti među brojnim postavkama prikazanim dolje:

SLIKA A

SLIKA B

SLIKA C

Također je moguće koristiti rotacijsko kretanje za aktiviranje postavljenog prekidača s trstikom. Na slikama A i B, prekidači s trskom instalirani su u fiksnom položaju, dok su magneti pričvršćeni rotirajućim diskom zbog čega se magneti pomiču pored prekidača za trsku pri svakom okretanju, pri čemu se trska UKLJUČUJE / ISKLJUČUJE.

Na slici C, magnet i prekidač za trsku su uredski pribor, dok se posebno isklesan magnetni štitnik zakreće između njih tako da brijeg presijeca magnetsko polje naizmjenično pri svakom okretanju zbog čega se trska otvara i zatvara u istom slijedu

Rotacijsko kretanje također se može koristiti za aktiviranje trstične sklopke, u A i B prekidači su stacionarni i magneti se okreću. U primjerima C i D i prekidači i magneti miruju i sklopka radi kad god je izrezani dio magnetskog štita između magneta i prekidača.

Brzine prebacivanja mogu se prilagoditi za jednu sekundu na znatno više od 2000 u minuti jednostavnom promjenom brzine rotacijskog diska.

Životni vijek reed prekidača

Reed prekidači dizajnirani su da imaju izuzetno visoki radni vijek koji može biti u rasponu od 100 do 1000 milijuna operacija otvaranja / zatvaranja.

Međutim, to može biti točno samo dok je struja niska, ako preklopna struja kroz kontakte trske premaši maksimalnu nazivnu vrijednost, tada ista trska može propasti u nekoliko operacija.

Tipični prekidači obično imaju naziv struje u rasponu od 100 mA do 3 ampera, ovisno o veličini uređaja.

Najveća dopuštena vrijednost navedena je za čisto otporna opterećenja. Ako je opterećenje kapacitivno ili induktivno, u tom slučaju kontakti trstičnog prekidača moraju biti ili značajno smanjeni, ili odgovarajuća zaštita od snubera i obrnuta EMF zaštita primijenjena na terminalima trstike, kao što je prikazano dolje:

Dodavanje zaštite od induktivnih bodlji

Bilo koja od gornje četiri jednostavne metode koja se koristi za omogućavanje zaštite trsnog prekidača od induktivnih ili kapacitivnih skokova struje.

Za induktivno opterećenje, kao što je zavojnica releja s istosmjernom napajanjem, jednostavan otpornik, nominalno 8 puta veći od zavojnice releja, bit će taman dovoljan da reed relej bude siguran od EMF zavojnice releja, kao što je prikazano na slici A.

Iako ovo može malo povećati protok struje u praznom hodu u trsci, ali to ionako neće naštetiti trsku.

Ersistor se može zamijeniti kondenzatorom također radi omogućavanja slične vrste zaštite, kao što je prikazano na slici B.

Tipično se primjenjuje zaštitna mreža otporničkog kondenzatora kako je naznačeno na slici C, u slučaju da je napajanje izmjeničnim. Otpor može biti 150 ohma 1/4 vata, a kondenzator može biti između 0,1 uF i 1 uF.

Pokazalo se da je ova metoda najučinkovitija i da je uspjela u zaštiti trske od prebacivanja startera motora tijekom više od milijun operacija.

Vrijednost R i C mogu se odrediti pomoću sljedeće formule

C = I ^ 2/10 uF i R = E / 10I (1 + 50 / E)

Gdje je E struja zatvorenog kruga, a E napon otvorenog kruga mreže.

Na slici C možemo vidjeti diodu povezanu preko trske. Ova zaštita dobro djeluje u istosmjernim krugovima s induktivnim opterećenjem, iako polaritet diode mora biti pravilno implementiran.

Snažno presvlačenje trske

U aplikacijama koje zahtijevaju prebacivanje jake struje pomoću reed prekidača, trijačni krug se koristi za prebacivanje jakog strujnog opterećenja, a reed prekidač se koristi za kontrolu prebacivanja triaka na vratima, kao što je prikazano dolje

Struja vrata je znatno manja od struje opterećenja, prekidač će raditi učinkovito i omogućiti prebacivanje triaka s velikim strujnim opterećenjem. Ovdje se može primijeniti čak i minutni prekidač trstike, koji će raditi bez problema.

Opcionalni 0,1 uF i 100 ohm RC prigušivačka mreža služi za zaštitu triaka od induktivnih šiljaka visoke struje, ako je opterećenje induktivno opterećenje.

Prednosti Reed Switch-a

Velika prednost reed prekidača je njegova sposobnost da djeluje vrlo učinkovito, dok prebacuje male veličine struja i napona. To može biti značajan problem kada se koristi redoviti prekidač. To je zbog nedostatka odgovarajuće struje za uklanjanje otpornog površinskog sloja koji je normalno povezan sa standardnim kontaktnim kontaktima.

Suprotno tome, trska prekidač kao rezultat svojih pozlaćenih kontaktnih površina i inertne atmosfere uspješno radi u preko milijardu operacija.

U jednom od praktičnih testova u uglednom laboratoriju američke tvrtke, četiri prekidača s trstikom napajala su se sa 120 ON / OFF sekvenci u sekundi kroz opterećenje koje je radilo s 500 mikrovolta i 100 mikroampera, jednosmjerne struje.

U testu je svaka od trski mogla dosljedno dovršiti 50 milijuna zatvarača, niti u jednom slučaju nije pokazao preklopljeni otpor veći od 5 ohma.

Kvarovi Reed prekidača

Iako je izuzetno učinkovit, reed prekidač može pokazati tendenciju neuspjeha ako radi pod jačim strujnim ulazima. Jaka struja uzrokuje eroziju kontakata, što se također često može vidjeti kod redovnih prekidača.

Ova erozija rezultira sitnim česticama koje se također magnetsko skupljaju u blizini razmaka kontakata i na neki način stvaraju premošćivanje preko raspora. Ovo premošćivanje jaza uzrokuje kratki spoj i čini se da su trstike trajno stopljene.

Dakle, zapravo nije zbog topljenja kontakata, već zbog kratkog spoja zbog skupljanja erodiranih čestica, zbog čega se čini da su kontakti trske kao da su se istopili i stopili.

Specifikacije za standardni univerzalni reed prekidač

• Maksimalni napon = 150 V
• Maksimalna struja = 2 ampera
• Maksimalna snaga = 25 vata
• Maks. početni otpor = 50 milioma
• Maks. otpor na kraju radnog vijeka = 2 Ohma
• Vršni napon proboja = 500 V
• Stopa zatvaranja = 400 Hz
• Otpor izolacije = 5000 miliom
• Raspon temperatura = -55 stupnjeva C do +150 stupnjeva C
• Kapacitet kontakta = 1,5 pF
• Vibracija = 10G na 10-55Hz
• Šok = 15G mini mu m
• Životni vijek pri nazivnom opterećenju = 5 x 10 ^ 6 operacija
• Život pri nultom opterećenju = 500 x 10 ^ 6 operacija

Područja primjene

1. Pokazatelj razine hidrauličke kočione tekućine, gdje se izvedivost u osnovi oslanja na izravnost i jednostavnost upotrebe.
2. Brojanje blizine , pružajući nevjerojatno jednostavan pristup bilježenju prolaska željeznih predmeta preko zadane unaprijed određene točke.
3. Prebacivanje sigurnosne blokade , nudeći izvanrednu stabilnost i jednostavnost upotrebe aplikacija za zamršeno mehanizirane dizajne. Ovdje se ugrađeni trstični prekidači koriste za povezivanje kruga radi paljenja upozoravajuće lampice ili za poticanje sljedećih faza rada.
4. Zatvoreno prebacivanje u zapaljivim okruženjima , zaobilazi mogućnost izgaranja i u atmosferi prepunoj prašine u kojoj se teško može pouzdati u standardne otvorene prekidače, posebno u hladnom vremenu gdje bi se redoviti prekidači mogli jednostavno smrznuti.
5. U radioaktivnom okruženju , gdje magnetski rad pomaže u očuvanju vjerodostojnosti zaštite.

Neki drugi aplikacijski krugovi objavljeni na ovom web mjestu

Prekidač na plovak : Reed prekidači mogu se koristiti za učinkovite plutajuće sklopke bez korozije za kontrolu nivoa vode. Budući da su trstični prekidači zapečaćeni, izbjegava se kontakt s vodom i sustav beskonačno radi bez problema.

Alarm za kapanje pacijenta : Ovaj krug koristi trstični prekidač za aktiviranje alarma kada paket za kapanje povezan s pacijentom postane prazan. Alarm omogućuje medicinskoj sestri da odmah zna situaciju i zamijeni praznu kapaljku novim paketom.

Magnetski alarm za vrata : U ovoj se aplikaciji trstični prekidač aktivira ili deaktivira kada se susjedni magnet pomakne otvaranjem ili zatvaranjem vrata. Alarm upozorava korisnika o radu vrata.

Brojač namotaja transformatora : Ovdje se trstičnim prekidačem upravlja magnetom pričvršćenim na rotirajućem kolu za navijanje, što omogućuje brojaču da dobije signal sata za svako okretanje namota od aktiviranja trske.

Kontroler za otvaranje / zatvaranje vrata : Reed prekidači također izvrsno funkcioniraju kao krajnji prekidači. U ovom krugu regulatora vrata, trstični prekidač ograničava otvaranje ili zatvaranje vrata isključivanjem motora kad god vrata dosegnu maksimalna ograničenja klizanja.