„Reed“ jungiklis - darbo, taikymo grandinės

Šiame įraše mes išsamiai sužinome apie nendrių jungiklių veikimą ir paprastų nendrių jungiklių grandinių kūrimą.

Kas yra „Reed Switch“

„Reed“ jungiklis, dar vadinamas nendrių rele, yra silpnos srovės magnetinis jungiklis su paslėpta kontaktų pora, kurie užsidaro ir atsidaro reaguodami į šalia jo esantį magnetinį lauką. Kontaktai yra paslėpti stiklinio vamzdžio viduje, o jo galai išstumiami iš stiklo vamzdžio, kad būtų galima prijungti išoriškai.

Su maždaug milijardo operacijų specifikacija šių įrenginių funkcinis gyvenimas taip pat atrodo labai įspūdingas.

Be to, nendrių jungikliai yra pigūs, todėl tampa tinkami visų tipų elektrinėms ir elektroninėms reikmėms.

Kada buvo išrastas „Reed“ jungiklis

„Reed“ jungiklį išrado dar 1945 m Daktaras W.B. Ellwoodas , dirbdamas JAV „Western Electric Corporation“. Atrodo, kad išradimas yra daug pažengęs nei laikotarpis, kai jis buvo išrastas.

Elektronikos inžinieriai ir toliau nepastebėjo savo didžiulių taikymo pranašumų, kol pastaruoju metu nendrių jungikliai tampa daugelio svarbiausių elektroninių ir elektrinių diegimų dalimi.

Kaip veikia „Reed“ jungikliai

Iš esmės nendrių jungiklis yra magneto-mechaninė relė. Tiksliau sakant, nendrių jungiklis pradedamas veikti, kai prie jo priartinama magnetinė jėga, o tai lemia reikiamą mechaninį perjungimo veiksmą.

Standartinį nendrių relės jungiklį galima pamatyti, kaip parodyta aukščiau esančiame paveikslėlyje. Jis susideda iš poros išlygintų feromagnetinių juostų (nendrių), kurios hermetiškai uždaromos mažame stikliniame vamzdelyje.

Nendrės tvirtai prispaudžiamos prie abiejų stiklo vamzdžio galų taip, kad jų laisvieji galai šiek tiek persidengtų centre, maždaug 0,1 mm atstumu.

Sandarinimo metu oras vamzdžio viduje išpumpuojamas ir pakeičiamas sausu azotu. Tai labai svarbu norint užtikrinti, kad kontaktai veiktų inertiškoje atmosferoje, kuri padeda išlaikyti kontaktų koroziją, pašalinti oro pasipriešinimą ir padaryti jį ilgalaikį.

Kaip tai veikia

Pagrindinį nendrių jungiklio veikimą galima suprasti iš šio paaiškinimo

Kai magnetinis laukas įvedamas šalia nendrių jungiklio arba iš nuolatinio magneto, arba iš elektromagneto, feromagnetinės nendrės virsta magnetinio šaltinio dalimi. Dėl to nendrių galai įgyja priešingą magnetinį poliškumą.

Jei magnetinis srautas yra pakankamai stiprus, pritraukite nendres viena prie kitos taip, kad įveiktų jų tvirtinimo tvirtumą, o abu jų galai užmezga elektrinį kontaktą stiklo vamzdžio centre.

Pašalinus magnetinį lauką, nendrės praranda laikomąją galią, o juostos vėl grįžta į pradinę padėtį.

Nendrinio jungiklio histerezė

Kaip mes tai žinome histerezė yra reiškinys, kai sistema negali aktyvuoti ir deaktyvinti tam tikrame fiksuotame taške.

Pavyzdžiui, 12 V įtampai elektrinė relė , aktyvacijos taškas gali būti 11 V, tačiau jo išjungimo taškas gali būti kažkur apie 8,5 V, šis laiko tarpas tarp įjungimo ir išjungimo taškų yra žinomas kaip histerezė.

Panašiai, norint nendrių jungiklį, dezaktyvavus jo nendres, gali tekti magnetą perkelti žymiai toliau nuo taško, kuriame jis iš pradžių buvo įjungtas.

Šis paveikslėlis aiškiai paaiškina situaciją

Paprastai nendrių jungiklis užsidarys, kai magnetas bus atitrauktas 1 colio atstumu nuo jo, tačiau dėl magnetinės histerezės gali tekti magnetą perkelti maždaug už 3 colių, kad kontaktai atsidarytų pradine forma.

Histerezės efekto koregavimas „Reed“ jungiklyje

Pirmiau pateiktą histerezės problemą galima sumažinti iki galo paprasčiausiai įvedant kitą magnetą su apverstais N / S poliais priešingoje nendrių jungiklio pusėje, kaip parodyta žemiau:

Įsitikinkite, kad kairiojo šono fiksuotas magnetas nėra nendrės jungiklio įsitraukimo diapazone, o tam tikru atstumu, kitaip nendrė liks uždaryta ir atsivers tik tada, kai dešiniojo šono magnetas bus per arti nendrės.

Todėl fiksuoto magneto atstumas turi būti išbandytas su tam tikromis bandymais ir klaidomis, kol pasiekiamas teisingas skirtumas, o nendrė fiksuotame taške staigiai įsijungia judančiu magnetu.

„Normaliai uždaryto“ tipo „Reed“ jungiklio sukūrimas

Iš pirmiau minėtų diskusijų mes žinome, kad paprastai nendrinio jungiklio kontaktai yra „paprastai atviri“.

Nendrės užsidaro, jei magnetas laikomas arti prietaiso korpuso. Tačiau gali būti tam tikrų programų, kuriose nendrė gali būti „normaliai uždaryta“ arba įjungta ir išjungta esant magnetiniam laukui.

Tai galima lengvai pasiekti įjungiant prietaisą papildomu šalia esančiu magnetu, kaip parodyta žemiau, arba naudojant 3 gnybtų SPDT tipo nendrių jungiklį, kaip nurodyta antroje žemiau esančioje diagramoje.

Daugumoje sistemų, kuriose nendrių jungiklis valdomas per „nuolatinį magnetą“, magnetas montuojamas virš judančio elemento, o nendrė - ant fiksuotos ar pastovios platformos.

Tačiau galite rasti keletą programų, kuriose magnetas ir nendrė turi būti išdėstyti virš fiksuotos platformos. Nendrės įjungimas / išjungimas tokiais atvejais pasiekiamas iškreipiant magnetinį lauką išorinio judančio geležies agento pagalba, kaip paaiškinta kitoje pastraipoje.

Fiksuoto „Reed“ / magneto operacijos įgyvendinimas

Šiame įrenginyje magnetas ir nendrė yra laikomi labai arti, o tai leidžia nendrių kontaktams būti įprastai uždarytose situacijose ir atsiveria, kai išorinis iškreipiantis geležies agentas juda pro nendrę ir magnetą.

Kita vertus, ta pati koncepcija gali būti taikoma norint gauti visiškai priešingus rezultatus. Čia magnetas sureguliuojamas į tokią padėtį, kurios pakanka, kad nendrė būtų normaliai atidaryta.

Kai tik išorinis geležies agentas yra perkeliamas tarp nendrės ir magneto, geležies agentas padidina ir sustiprina magnetinę jėgą, kuri akimirksniu įtraukia nendrių jungiklį ir jį įjungia.

„Reed“ jungiklio operacinės plokštumos

Šiame paveikslėlyje parodytos skirtingos nendrių jungiklio linijinės veikimo plokštumos. Jei magnetą perkelsime bet kuria iš a-a, b-b ir c-c plokštumų, nendrė leis normaliai veikti. Tačiau magneto pasirinkimas gali būti gana svarbus, jei veikimo būdas yra b-b plokštumoje.

Be to, dėl neigiamų smailių iš magneto lauko modelio kreivės gali atsirasti netikra ar klaidinga nendrė.

Tais atvejais, kai neigiamos smailės yra didelės, nendrės gali kelis kartus įsijungti / išjungti, kai magnetas juda pro nendrės galą iki galo.

Taip pat sėkmingai galima įgyvendinti nendrių aktyvavimą sukantis judesiui.

Norėdami tai pasiekti, galite naudoti daugybę toliau pateiktų nustatymų:

A PAVEIKSLAS

B PAVEIKSLAS

C PAVEIKSLAS

Taip pat galima naudoti sukamąjį judesį, kad suaktyvintumėte sukurtą nendrių jungiklį. A ir B paveiksluose nendrių jungikliai montuojami fiksuotoje padėtyje, o magnetai pritvirtinami su besisukančiu disku, dėl kurio magnetai kiekvienu pasukimu juda pro nendrių jungiklį, atitinkamai įjungdami / išjungdami nendrę.

C paveiksle magnetas ir nendrių jungiklis abu yra kanceliarinės prekės, o specialiai iškirptas magnetinis skydo kumštelis pasukamas tarp jų taip, kad kumštelis pakaitomis perpjauna magnetinį lauką, sukdamas nendrę ta pačia seka.

Rotacinis judesys taip pat gali būti naudojamas nendrių jungikliui įjungti, A ir B jungikliai yra stacionarūs, o magnetai sukasi. C ir D pavyzdiuose jungikliai ir magnetai yra nejudantys, o jungiklis veikia, kai tik magnetinio skydo išpjovos dalis yra tarp magneto ir jungiklio.

Perjungimo greitį galima reguliuoti nuo vienos sekundės iki gerokai daugiau nei 2000 per minutę, tiesiog pakeičiant besisukančio disko greitį.

„Reed“ jungiklių veikimo laikas

„Reed“ jungikliai suprojektuoti taip, kad jų eksploatavimo trukmė būtų labai ilga - tai gali svyruoti nuo 100 iki 1000 milijonų atidarymo / uždarymo operacijų.

Tačiau tai gali būti teisinga tik tol, kol srovė yra maža, jei perjungimo srovė per nendrių kontaktus viršija maksimalią vardinę vertę, ta pati nendrė gali sugesti per kelias operacijas.

Paprastai nendrių jungikliai vertinami veikti esant srovei nuo 100 mA iki 3 amperų, ​​atsižvelgiant į įrenginio dydį.

Didžiausia leistina vertė nurodoma grynai varžinėms apkrovoms. Jei apkrova yra talpinė arba indukcinė, tokiu atveju nendrių jungiklio kontaktai turi būti iš esmės nuleisti arba atitinkama apsauga nuo apgaubimo ir atvirkštinė EMF apsauga taikoma visose nendrių gnybtuose, kaip parodyta žemiau:

Apsaugos nuo indukcinių smaigalių pridėjimas

Bet kuris iš aukščiau nurodytų keturių paprastų būdų yra naudojamas apsaugoti nendrę nuo indukcinės ar talpinės srovės šuolių.

Indukcinei apkrovai, tokiai kaip relės ritė su nuolatinės srovės šaltiniu, pakaks paprasto rezistoriaus šunto, kurio vertė 8 kartus didesnė nei relės ritės, pakaks, kad nendrių relė būtų saugi nuo relės ritės atgalinių EMF, kaip parodyta A paveiksle.

Nors tai gali šiek tiek padidinti tuščiąja eiga tekančią nendrę, bet tai vis tiek nepakenks nendriui.

Eersistorius taip pat gali būti pakeistas kondensatoriumi, kad būtų užtikrinta panaši apsauga, kaip parodyta B paveiksle.

Paprastai rezistoriaus kondensatoriaus apsaugos tinklas yra naudojamas kaip parodyta C paveiksle, jei maitinimas yra kintamosios srovės. Rezistorius gali būti 150 omų 1/4 vatų, o kondensatorius gali būti nuo 0,1 uF iki 1 uF.

Šis metodas pasirodė esąs efektyviausias ir sėkmingai išlaikęs nendrę nuo variklio starterio perjungimo daugiau nei milijonui operacijų.

R ir C reikšmes galima nustatyti pagal šią formulę

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

Kur E yra uždaros grandinės srovė, o E - tinklo atviros grandinės įtampa.

C paveiksle galime pamatyti diodą, sujungtą per nendrę. Ši apsauga gerai veikia nuolatinės srovės grandinėse su indukcine apkrova, nors diodo poliškumas turi būti tinkamai įgyvendintas.

Didelės srovės nendrių ritmas

Taikant programas, kurioms reikia didelės srovės perjungimo naudojant nendrinį jungiklį, triacinė grandinė naudojama perjungti didelę srovės apkrovą, o nendrių jungiklis naudojamas valdyti triaco vartų perjungimą, kaip parodyta žemiau

Vartų srovė yra žymiai mažesnė už apkrovos srovę, nendrių jungiklis veiks efektyviai ir leis triacą perjungti su didele srovės apkrova. Čia galima pritaikyti net minutės nendrių jungiklį, kuris veiks be problemų.

Pasirenkamas 0,1 uF ir 100 omų RC yra trumpalaikis tinklas, skirtas apsaugoti triacą nuo didelių srovės indukcinių šuolių, jei apkrova yra indukcinė apkrova.

„Reed Switch“ pranašumai

Didelis nendrių jungiklio privalumas yra jo gebėjimas dirbti labai efektyviai, tuo pačiu perjungiant mažą srovių ir įtampų dydį. Tai gali būti didelė problema, kai naudojamas įprastas jungiklis. Taip yra dėl to, kad trūksta tinkamos srovės, kad būtų pašalintas varžos paviršiaus sluoksnis, paprastai susijęs su standartiniais jungiklio kontaktais.

Priešingai, nendrinis jungiklis dėl aukso padengtų kontaktinių paviršių ir inertiškos atmosferos sėkmingai veikia daugiau nei milijardą operacijų be jokių problemų.

Viename iš praktinių bandymų žinomoje JAV kompanijos laboratorijoje keturi nendrių jungikliai buvo varomi 120 įjungimo / išjungimo sekų per sekundę per apkrovą, veikiančią 500 mikro voltų ir 100 mikroampų, nuolatinės srovės.

Atliekant bandymą, kiekviena nendrė galėjo nuolat uždaryti 50 milijonų, o ne vienas atvejis parodė perjungiamą varžą, viršijančią 5 omus.

„Reed“ jungiklio gedimai

Nors ir labai efektyvus, nendrių jungiklis gali rodyti tendenciją sugesti, jei jis veikia esant didesnėms srovės įėjimams. Didelė srovė sukelia kontaktų ardymą, kuris taip pat dažnai pastebimas įprastuose jungikliuose.

Dėl šios erozijos susidaro mažos dalelės, kurios taip pat yra magnetinės, kurios kaupiasi šalia kontaktų tarpo ir kažkaip sukuria tiltą per plyšį. Dėl šio tarpo tilto atsiranda trumpasis jungimas, ir atrodo, kad nendrės yra nuolat įjungtos.

Taigi iš tikrųjų ne dėl kontaktų tirpimo, o dėl sutrikusių dalelių surinkimo atsiradęs trumpis sukelia nendrių kontaktus tarsi ištirpusius ir susiliejusius.

Standartinio universalaus „Reed“ jungiklio specifikacijos

• Didžiausia įtampa = 150 V
• Didžiausia srovė = 2 amperai
• Didžiausia galia = 25 vatai
• Maks. pradinis varža = 50 miliomų
• Maks. pasipriešinimas gyvenimo pabaigoje = 2 omai
• Didžiausia gedimo įtampa = 500 V
• Uždarymo dažnis = 400 Hz
• Izoliacijos varža = 5000 miliomų
• Temperatūros diapazonas = -55 laipsnių C iki +150 laipsnių C
• Kontaktinė talpa = 1,5 pF
• Vibracija = 10G esant 10-55Hz
• Šokas = 15G mini mu m
• Gyvenimo trukmė esant nominaliai apkrovai = 5 x 10 ^ 6 operacijos
• Gyvenimas esant nulinei apkrovai = 500 x 10 ^ 6 operacijos

Taikymo sritys

1. Hidraulinis stabdžių skysčio lygio indikatorius, kai galimybių įgyvendinimas iš esmės priklauso nuo paprastumo ir paprasto naudojimo.
2. Artumo skaičiavimas , suteikiantis neįtikėtinai paprastą metodą, kaip užfiksuoti juodųjų metalų objektų eigą per nustatytą iš anksto nustatytą tašką.
3. Saugos blokavimo perjungimas , siūlantis nepaprastą stabilumą ir paprastą programų naudojimą sudėtingai mechanizuotam dizainui. Čia įterpti nendrių jungikliai naudojami grandinei prijungti, kad užsidegtų įspėjamoji lemputė arba būtų paskatinti kiti veikimo etapai.
4. Sandarus perjungimas degioje aplinkoje , apeina degimo galimybę ir dulkėse supakuotoje aplinkoje, kur standartiniais atvirais jungikliais gali būti sunku pasikliauti, ypač šaltu oru, kai įprasti jungikliai gali tiesiog užšalti.
5. Radioaktyvioje aplinkoje , kur magnetinis darbas padeda išsaugoti ekranavimo patikimumą.

Kai kurios kitos šioje svetainėje paskelbtos programų grandinės

Plūdinis jungiklis : „Reed“ jungikliai gali būti naudojami efektyviems be korozijos veikiantiems vandens lygio reguliatoriams. Kadangi nendrių jungikliai yra sandarūs, išvengiama kontakto su vandeniu ir sistema veikia be galo be jokių problemų.

Paciento lašinamasis pavojaus signalas : Ši grandinė naudoja nendrinį jungiklį, kad suaktyvintų aliarmą, kai prie paciento prijungta lašelinė pakuotė tampa tuščia. Aliarmas leidžia slaugytojai nedelsiant sužinoti situaciją ir tuščią lašinę pakeisti nauja pakuote.

Magnetinis durų pavojaus signalas : Šioje programoje nendrių jungiklis įsijungia arba išsijungia, kai gretimas magnetas yra pajudinamas atidarant arba uždarant duris. Aliarmas įspėja vartotoją apie durų veikimą.

Transformatoriaus apvijos skaitiklis : Čia nendrių jungiklį valdo magnetas, pritvirtintas prie besisukančio vyniotuvo rato, kuris leidžia skaitikliui gauti laikrodžio signalą kiekvienam apvijos pasukimui iš nendrių įjungimo.

Vartų atidarymo / uždarymo valdiklis : „Reed“ jungikliai taip pat puikiai veikia kaip kietojo kūno ribiniai jungikliai. Šioje vartų valdiklio grandinėje nendrių jungiklis riboja vartų atidarymą ar uždarymą, išjungdamas variklį, kai tik vartai pasiekia maksimalias slydimo ribas.