Reed Switch - Bekerja, Litar Aplikasi

Dalam posting ini, kita mengetahui secara komprehensif mengenai fungsi reed switch, dan bagaimana membuat litar suis reed sederhana.

Apa itu Reed Switch

Suis reed juga disebut reed relay, adalah suis magnet arus rendah dengan sepasang kenalan tersembunyi yang menutup dan terbuka sebagai tindak balas terhadap medan magnet di dekatnya. Kenalan disembunyikan di dalam tiub kaca dan hujungnya ditamatkan keluar dari tiub kaca untuk sambungan luaran.

Dan dengan sekitar satu bilion spesifikasi operasi, hayat fungsi peranti ini juga kelihatan sangat mengagumkan.

Lebih-lebih lagi, suis reed adalah murah dan oleh itu menjadi sesuai untuk semua jenis aplikasi elektrik, elektronik.

Bilakah suis Reed dicipta

Reed switch diciptakan pada tahun 1945, oleh Dr. W.B. Ellwood , semasa bekerja di Western Electric Corporation, di Amerika Syarikat. Penemuan ini nampaknya jauh lebih maju daripada masa penemuannya.

Kelebihan aplikasi yang sangat besar terus tidak disedari oleh jurutera elektronik, hingga akhir-akhir ini ketika suis reed menjadi sebahagian daripada banyak pelaksanaan elektronik dan elektrikal.

Bagaimana Suis Reed Berfungsi

Pada asasnya, suis reed adalah relay mekanikal-magneto. Untuk lebih tepat, suis buluh berfungsi dimulakan apabila daya magnet dibawa dekatnya, yang menghasilkan tindakan pensuisan mekanik yang diperlukan.

Suis relay reed standard dapat dilihat seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas. Ini terdiri daripada sepasang jalur feromagnetik (alang-alang) yang rata yang tertutup rapat dalam tabung kaca kecil.

Buluh dijepit dengan kuat pada kedua-dua hujung tiub kaca sedemikian rupa sehingga hujung bebasnya sedikit bertindih di bahagian tengah dengan pemisahan kira-kira 0.1 mm.

Semasa proses pengedap udara di dalam tiub dipam keluar dan digantikan oleh nitrogen kering. Ini sangat penting untuk memastikan bahawa kenalan berfungsi dalam suasana lengai yang dapat membantu memastikan kenalan bebas daripada karat, menghilangkan rintangan udara, dan menjadikannya tahan lama.

Bagaimana ia berfungsi

Kerja asas suis reed dapat difahami dari penjelasan berikut

Apabila medan magnet diperkenalkan di dekat suis buluh baik dari magnet kekal atau dari elektromagnet, buluh menjadi feromagnetik berubah menjadi bahagian sumber magnet. Ini menyebabkan hujung buluh memperoleh kekutuban magnet bertentangan.

Sekiranya fluks magnet cukup kuat, tarik buluh ke arah satu sama lain sehingga dapat mengatasi kekakuan pengapit mereka, dan kedua ujungnya menjalin hubungan elektrik di bahagian tengah tiub kaca.

Apabila medan magnet dikeluarkan, alang-alang kehilangan daya pegangannya dan jalurnya kembali ke kedudukan semula.

Histeresis Suis Reed

Seperti yang kita ketahui histeresis adalah fenomena di mana sistem tidak dapat mengaktifkan dan menyahaktifkan pada titik tetap tertentu.

Sebagai contoh, untuk 12 V geganti elektrik , titik pengaktifan mungkin 11 V, tetapi titik penonaktifannya mungkin berada di sekitar 8.5 V, jeda waktu ini antara titik pengaktifan dan penonaktifan dikenal sebagai histeresis.

Begitu juga, untuk suis reed, penonaktifan alang-alangnya mungkin memerlukan magnet digerakkan lebih jauh dari titik di mana ia mula-mula diaktifkan.

Gambar berikut menerangkan keadaan dengan jelas

Biasanya, suis buluh akan ditutup apabila magnet dibawa pada jarak 1 inci daripadanya, tetapi mungkin memerlukan magnet digerakkan sekitar 3 inci untuk membuka kenalan ke bentuk asalnya, kerana histeresis magnetik.

Memperbaiki Kesan Histeresis dalam Reed Switch

Masalah histeresis di atas dapat dikurangkan hingga tahap geat dengan hanya memperkenalkan magnet lain dengan tiang N / S terbalik di sisi bertentangan suis buluh, seperti yang ditunjukkan di bawah:

Pastikan bahawa magnet tetap sebelah kiri tidak berada dalam jarak tarikan suis buluh, sebaliknya pada jarak yang jauh, jika tidak, buluh akan tetap tertutup dan hanya akan terbuka apabila magnet sebelah kanan dibawa terlalu dekat dengan buluh.

Oleh itu, jarak magnet tetap mesti diuji dengan beberapa percubaan dan ralat sehingga pembezaan yang tepat dicapai, dan buluh mengaktifkan tajam pada titik tetap oleh magnet yang bergerak.

Membuat Suis Reed Jenis 'Normal-Closed'

Dari perbincangan di atas kita tahu bahawa biasanya kenalan suis buluh adalah jenis 'biasanya terbuka'.

Buluh ditutup jika magnet dipegang dekat dengan badan peranti. Tetapi, mungkin ada aplikasi tertentu di mana buluh mungkin diperlukan 'biasanya ditutup' atau dihidupkan, dan dimatikan di hadapan medan magnet.

Ini dapat dicapai dengan mudah sama ada dengan memisahkan peranti dengan magnet berdekatan yang diperlihatkan seperti yang ditunjukkan di bawah, atau dengan menggunakan suis reed jenis SPDT 3 terminal seperti yang ditunjukkan dalam rajah kedua di bawah.

Dalam kebanyakan sistem di mana suis buluh dikendalikan melalui 'magnet kekal, magnet dipasang di atas elemen bergerak, dan buluh dipasang di atas platform tetap atau tetap.

Walau bagaimanapun, anda mungkin menemui beberapa program di mana magnet dan buluh harus diletakkan di atas platform tetap. Operasi ON / OFF buluh dalam kes seperti itu kemudian dicapai dengan memutarbelitkan medan magnet dengan bantuan agen ferus bergerak luaran, seperti yang dijelaskan dalam perenggan berikut.

Melaksanakan Operasi Fed Reed / Magnet Tetap

Dalam susunan ini, magnet dan buluh dijauhkan dengan ketara, yang membolehkan kenalan buluh berada pada keadaan tertutup biasanya, dan ia terbuka sebaik sahaja agen besi penyimpangan luar bergerak melewati antara buluh dan magnet.

Sebaliknya, konsep yang sama dapat diterapkan untuk mendapatkan hasil yang sebaliknya. Di sini, magnet diselaraskan ke posisi yang cukup untuk menjaga buluh dalam kedudukan yang biasanya terbuka.

Sebaik sahaja agen ferus luaran digerakkan antara buluh dan magnet, daya magnet bertambah dan diperkuat oleh agen besi yang segera menarik suis buluh dan mengaktifkannya.

Pesawat Operasi Suis Reed

Gambar berikut menunjukkan satah operasi linear yang berbeza untuk penukar buluh. Sekiranya kita menggerakkan magnet melintasi salah satu satah a-a, b-b, dan c-c, akan membiarkan buluh beroperasi secara normal. Walau bagaimanapun, memilih magnet boleh menjadi sangat penting jika modus operasi berada di seberang b-b.

Selain itu, anda mungkin mendapati pencetus buluh palsu atau palsu kerana puncak negatif dari lengkung corak medan magnet.

Dalam keadaan di mana puncak negatif tinggi, alang-alang boleh hidup / mati beberapa kali ketika magnet bergerak melewati panjang buluh dari hujung ke hujung.

Pengaktifan buluh melalui gerakan putaran juga dapat dilaksanakan dengan jayanya.

Untuk mencapainya, anda boleh menggunakan antara banyak susunan yang ditunjukkan di bawah:

RAJAH A

RAJAH B

RAJAH C

Juga dimungkinkan untuk menggunakan gerakan putaran untuk memicu pengaturan suis reed. Pada gambar A dan B, suis buluh dipasang pada posisi tetap, sementara magnet dipasang dengan cakera berputar yang menyebabkan magnet bergerak melewati suis buluh pada setiap putaran, dengan mengaktifkan ON / OFF buluh.

Pada gambar C, magnet dan suis reed keduanya adalah alat tulis, sementara cam pelindung magnet yang diukir khas diputar di antara mereka sehingga cam memotong medan magnet secara bergantian pada setiap putaran menyebabkan buluh terbuka dan ditutup dalam urutan yang sama

Gerakan putar juga dapat digunakan untuk mengaktifkan suis buluh, Di suis A dan B suis tidak bergerak dan magnet berputar. Dalam contoh C dan D kedua suis dan magnet tidak bergerak dan suis beroperasi setiap kali bahagian pemotong pelindung magnet berada di antara magnet dan suis.

Kadar pertukaran boleh disesuaikan satu saat hingga lebih dari 2000 per minit hanya dengan mengubah kelajuan cakera berputar.

Hayat Operasi Suis Reed

Suis reed dirancang untuk mempunyai jangka hayat kerja yang sangat tinggi yang mungkin berkisar antara 100 juta hingga 1000 juta operasi buka / tutup.

Namun, ini mungkin berlaku hanya selagi arus rendah, jika arus peralihan melalui kenalan buluh melebihi nilai maksimum, maka buluh yang sama mungkin gagal dalam beberapa operasi.

Biasanya, suis reed dinilai berfungsi dengan arus dalam julat 100 mA hingga 3 Amps bergantung pada saiz peranti.

Nilai toleransi maksimum ditentukan untuk beban resistif semata-mata. Sekiranya beban itu kapasitif atau induktif, dalam hal itu kontak dari reed switch mestilah diturunkan secara substansial atau perlindungan snubber yang sesuai dan perlindungan EMF terbalik yang diterapkan di terminal buluh, seperti yang ditunjukkan di bawah:

Menambah Perlindungan daripada Lonjakan Induktif

Mana-mana daripada empat kaedah mudah di atas yang digunakan untuk membolehkan perlindungan kepada pertukaran buluh dari lonjakan arus induktif atau kapasitif.

Untuk beban induktif seperti gegelung geganti dengan bekalan DC, rintangan perintang sederhana yang dinilai 8 kali lebih banyak daripada gegelung geganti akan cukup untuk memastikan geganti buluh selamat dari gegelung geganti EMF, seperti yang ditunjukkan pada gambar A.

Walaupun ini sedikit sebanyak dapat meningkatkan aliran arus terbiar di buluh tetapi tetap tidak akan merosakkan buluh.

Ersistor dapat diganti dengan kapasitor juga untuk memungkinkan jenis perlindungan yang serupa, seperti yang ditunjukkan pada gambar B.

Biasanya, rangkaian perlindungan kapasitor resistor diterapkan seperti yang ditunjukkan pada gambar C, sekiranya bekalannya adalah AC. Perintang boleh berukuran 150 ohm 1/4 watt, dan kapasitor boleh menjadi antara 0.1 uF dan 1 uF.

Kaedah ini telah terbukti paling efektif, dan telah berjaya menjaga alang-alang selamat dari pertukaran motor starter selama lebih dari satu juta operasi.

Nilai R dan C dapat ditentukan melalui formula berikut

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

Di mana E adalah arus litar tertutup dan E adalah voltan litar terbuka rangkaian.

Pada gambar C kita dapat melihat diod yang dihubungkan melintasi buluh. Perlindungan ini berfungsi dengan baik di litar DC dengan beban induktif, walaupun kekutuban diod mesti dilaksanakan dengan betul.

Laju Arus Arus Tinggi

Dalam aplikasi yang memerlukan pengalihan arus berat menggunakan saklar buluh, litar triac digunakan untuk menukar beban arus berat dan saklar buluh digunakan untuk mengendalikan peralihan gerbang triac seperti yang ditunjukkan di bawah

Arus gerbang jauh lebih rendah daripada arus beban, suis buluh akan berfungsi dengan cekap dan membiarkan triac dihidupkan dengan beban arus tinggi. Bahkan pertukaran reed minit boleh digunakan di sini, dan akan berfungsi tanpa masalah.

0.1 uF pilihan dan 100 ohm RC adalah rangkaian snubber adalah untuk melindungi triac daripada lonjakan induktif arus tinggi, jika beban itu adalah beban induktif.

Kelebihan Reed Switch

Kelebihan suis reed adalah keupayaannya bekerja dengan sangat cekap sambil menukar arus dan voltan magnitud rendah. Ini boleh menjadi masalah yang ketara apabila suis biasa digunakan. Ini kerana kekurangan arus yang mencukupi untuk menghilangkan lapisan permukaan resistif yang biasanya berkaitan dengan kenalan suis standard.

Sebaliknya, suis buluh akibat permukaan sentuhannya yang berlapis emas dan atmosfera lengai berjaya dilakukan selama lebih dari satu bilion operasi tanpa masalah.

Dalam salah satu ujian praktikal di makmal syarikat AS yang terkenal, empat suis reed dihidupkan dengan urutan 120 ON / OFF sesaat melalui beban yang berfungsi dengan 500 mikro-volt dan 100 mikroamp, dc.

Dalam ujian itu, setiap alang-alang dapat menyelesaikan 50 juta penutupan secara konsisten dengan tidak ada satu pun peluang yang menunjukkan rintangan beralih melebihi 5 ohm.

Gagal Beralih Reed

Walaupun sangat cekap, suis reed mungkin menunjukkan kecenderungan untuk gagal jika dikendalikan dengan input arus yang lebih tinggi. Arus yang tinggi menyebabkan kenalan terhakis yang juga biasa dilihat pada suis biasa.

Hakisan ini menghasilkan zarah-zarah kecil yang juga magnetik untuk mengumpul di dekat jurang kenalan dan entah bagaimana mewujudkan jambatan di seberang jurang. Penembusan jurang ini menyebabkan litar pintas dan buluh nampaknya menyatu secara ON.

Jadi sebenarnya ia bukan disebabkan oleh pencairan kenalan, tetapi kekurangan kerana pengumpulan zarah-zarah yang terhakis yang menyebabkan kenalan buluh itu kelihatan seperti telah meleleh dan menyatu.

Spesifikasi untuk Suis Reed Universal Standard

• Voltan maksimum = 150 V
• Arus maksimum = 2 amp
• Kuasa maksimum = 25 watt
• Maks. rintangan awal = 50 miliohms
• Maks. rintangan akhir hayat = 2 Ohms
• Voltan kerosakan puncak = 500 V
• Kadar penutupan = 400 Hz
• Rintangan penebat = 5000 miliohms
• Julat suhu = -55 darjah C hingga +150 darjah C
• Kapasiti kenalan = 1.5 pF
• Getaran = 10G pada 10-55Hz
• Kejutan = 15G mini mu m
• Kehidupan pada beban undian = 5 x 10 ^ 6 operasi
• Kehidupan pada beban sifar = 500 x 10 ^ 6 operasi

Kawasan Aplikasi

1. Petunjuk tahap cecair brek hidraulik, di mana kelayakan pada asasnya bergantung pada kesederhanaan dan kemudahan penggunaan.
2. Pengiraan jarak , memberikan pendekatan yang sangat sederhana untuk merakam perjalanan benda besi melintasi satu set titik yang telah ditentukan.
3. Pertukaran kunci keselamatan , menawarkan kestabilan yang luar biasa dan kemudahan penggunaan aplikasi untuk reka bentuk yang rumit. Di sini, suis buluh tertanam digunakan untuk menyambungkan litar untuk menyalakan lampu berhati-hati atau meminta peringkat operasi seterusnya.
4. Peralihan kedap di persekitaran yang mudah terbakar , mengelakkan kemungkinan pembakaran juga di atmosfera yang dipenuhi debu di mana suis terbuka standard mungkin sukar dipercayai dan terutama pada cuaca sejuk di mana suis biasa mungkin hanya membeku.
5. Di persekitaran radioaktif , di mana kerja magnet membantu menjaga kredibiliti pelindung.

Beberapa litar aplikasi lain yang diterbitkan di laman web ini

Suis Terapung : Suis reed boleh digunakan untuk pengawal aras air suis apungan bebas karat yang berkesan. Oleh kerana suis reed ditutup, sentuhan air dihindari dan sistem berfungsi tanpa henti.

Penggera Drip Pesakit : Litar ini menggunakan suis reed untuk mengaktifkan penggera apabila paket titisan yang disambungkan ke pesakit menjadi kosong. Penggera membolehkan jururawat mengetahui keadaannya dengan segera dan mengganti titisan kosong dengan bungkusan baru.

Penggera Pintu Magnetik : Dalam aplikasi ini, suis buluh mengaktifkan atau menonaktifkan apabila magnet yang berdekatan digerakkan oleh pembukaan atau penutupan pintu. Penggera memberi amaran kepada pengguna mengenai operasi pintu.

Kaunter Penggulungan Transformer : Di sini, suis reed dikendalikan oleh magnet yang terpasang pada roda penggulung berputar, yang membolehkan penghitung mendapatkan isyarat jam untuk setiap putaran belitan dari pengaktifan buluh.

Pengawal Buka / Tutup Pintu : Suis reed juga berfungsi hebat seperti suis had keadaan pepejal. Dalam litar pengawal gerbang ini, suis reed menghadkan pembukaan atau penutupan gerbang dengan mematikan motor setiap kali gerbang mencapai had gelongsor maksimumnya.