Jos vierailet modernissa tehtaassa ja tarkkailet kokoonpanosolun hämmästyttävää elektroniikkaa, näet esillä erilaisia antureita. Useimmissa näistä antureista on erilliset johdot positiivista jännitesyöttöä, maadoitusta ja signaalia varten. Virran kytkeminen mahdollistaa anturin toiminnan, olipa kyse sitten lähellä olevien ferromagneettisten metallien havaitsemisesta tai valonsäteen lähettämisestä osana laitoksen turvajärjestelmää. Vaatimattomat mekaaniset kytkimet, jotka laukaisevat nämä anturit, kuten kielikytkin, tarvitsevat vain kaksi johtoa toimiakseen. Nämä kytkimet aktivoituvat magneettikenttien avulla.
Mikä on reed-kytkin?
Reed-kytkin syntyi vuonna 1936. Se oli WB Ellwoodin aivoituksen tuote Bell Telephone Laboratoriesissa, ja se sai patenttinsa vuonna 1941. Kytkin näyttää pieneltä lasikapselilta, jonka molemmista päistä törröttää sähköjohtoja.
Miten reed-kytkin toimii?
Kytkinmekanismi koostuu kahdesta ferromagneettisesta lavasta, joiden välinen etäisyys on vain muutama mikroni. Kun magneetti lähestyy näitä teriä, ne vetäytyvät toisiaan kohti. Kosketuksen jälkeen lavat sulkevat normaalisti avoimet (NO) koskettimet, jolloin sähkö pääsee virtaamaan. Joissakin reed-kytkimissä on myös ei-ferromagneettinen kosketin, joka muodostaa normaalisti suljetun (NC) lähdön. Lähestyvä magneetti irrottaa koskettimen ja vetäytyy pois kytkentäkoskettimesta.
Koskettimet valmistetaan useista eri metalleista, kuten volframista ja rodiumista. Joissakin malleissa käytetään jopa elohopeaa, joka on pidettävä oikeassa asennossa, jotta se kytkeytyy oikein. Inerttikaasulla – yleensä typellä – täytetty lasikupu tiivistää koskettimet sisäisen paineen alaisena yhden ilmakehän paineessa. Tiivistys eristää koskettimet, mikä estää korroosion ja mahdolliset kipinät, joita voi syntyä koskettimen liikkeestä.
Reed-kytkimen sovellukset todellisessa maailmassa
Antureita löytyy arkipäivän tavaroista, kuten autoista ja pesukoneista, mutta yksi näkyvimmistä paikoista, joissa nämä kytkimet/anturit toimivat, ovat murtohälyttimet. Itse asiassa hälyttimet ovat lähes täydellinen sovellus tälle teknologialle. Liikkuvassa ikkunassa tai ovessa on magneetti, ja anturi sijaitsee pohjassa ja lähettää signaalia, kunnes magneetti poistetaan. Kun ikkuna on auki – tai jos joku katkaisee johdon – hälytys soi.
Vaikka murtohälyttimet ovat erinomainen käyttökohde kielikytkimille, nämä laitteet voivat olla vieläkin pienempiä. Miniatyyrikytkin sopii nieltyihin lääketieteellisiin laitteisiin, joita kutsutaan PillCameiksi. Kun potilas nielee pienen anturin, lääkäri voi aktivoida sen kehon ulkopuolella olevalla magneetilla. Tämä viive säästää virtaa, kunnes anturi on asetettu oikein, mikä tarkoittaa, että laitteen sisäiset paristot voivat olla vielä pienempiä, mikä on kriittinen ominaisuus ihmisen ruoansulatuskanavan läpi kulkemaan suunnitellussa laitteessa. Pienen kokonsa lisäksi tämä sovellus osoittaa myös, kuinka herkkiä ne voivat olla, sillä nämä anturit voivat havaita magneettikentän ihmislihan läpi.
Reed-kytkimet eivät vaadi kestomagneettia aktivoidakseen niitä; sähkömagneettirele voi kytkeä ne päälle. Koska Bell Labs kehitti alun perin nämä kytkimet, ei ole yllätys, että puhelinteollisuus käytti reed-releitä ohjaus- ja muistitoimintoihin, kunnes kaikki digitalisoitui 1990-luvulla. Tämän tyyppinen rele ei enää muodosta viestintäjärjestelmämme selkärankaa, mutta ne ovat edelleen yleisiä monissa muissa sovelluksissa nykyään.
Reed-releiden edut
Hall-ilmiöanturi on puolijohdelaite, joka pystyy havaitsemaan magneettikenttiä, ja se on yksi vaihtoehto reed-kytkimelle. Hall-ilmiöt sopivat varmasti joihinkin sovelluksiin, mutta reed-kytkimillä on parempi sähköeristys kuin puolijohdevastineillaan, ja niillä on pienempi sähköinen vastus suljettujen koskettimien vuoksi. Lisäksi reed-kytkimet voivat toimia erilaisilla jännitteillä, kuormilla ja taajuuksilla, koska kytkin toimii yksinkertaisesti kytkettynä tai irrotettuna johtimena. Vaihtoehtoisesti tarvitset tukipiirejä, jotta Hall-anturit voivat toimia.
Reed-kytkimet ovat mekaaniseksi kytkimeksi uskomattoman luotettavia, ja ne voivat toimia miljardeja syklejä ennen vikaantumista. Lisäksi tiiviin rakenteensa ansiosta ne voivat toimia räjähdysherkissä ympäristöissä, joissa kipinällä voi olla tuhoisia seurauksia. Reed-kytkimet saattavat olla vanhempaa tekniikkaa, mutta ne eivät ole suinkaan vanhentuneita. Voit asentaa reed-kytkimiä sisältäviä paketteja painettuihin piirilevyihin (PCB) automaattisten poiminta- ja sijoituskoneiden avulla.
Seuraava kokoonpanosi saattaa vaatia erilaisia integroituja piirejä ja komponentteja, jotka kaikki ovat tulleet markkinoille viime vuosina, mutta älä unohda vaatimatonta reed-kytkintä. Se suorittaa peruskytkentätehtävänsä loistavan yksinkertaisella tavalla. Yli 80 vuoden käytön ja kehityksen jälkeen voit luottaa reed-kytkimen kokeiltuun ja luotettavaan suunnitteluun, joka toimii johdonmukaisesti.
Julkaisun aika: 22. huhtikuuta 2024