Manyetik anahtar - Reed switch
.jpg)
Reed anahtar bir elektrik olan anahtar bir tarafından işletilen uygulanan manyetik alan . 1922'de Leningrad Elektroteknik Üniversitesi'nde profesör Valentin Kovalenkov tarafından icat edildi ve daha sonra 1936'da Walter B. Ellwood tarafından Bell Telefon Laboratuvarlarında saz rölesine dönüştü. En basit ve en yaygın haliyle, bu bir çift oluşur ferromanyetik metal esnek temas , bir de hava geçirmez bir şekilde kapatılmış bir cam zarf. Kontaklar genellikle normalde açıktır , bir manyetik alan mevcut olduğunda kapanır veya bir manyetik alan uygulandığında normal olarak kapalı ve açık olabilirler. Anahtar, bir elektromanyetik bobin tarafından , bir kamış rölesi yapılarak veya yanına kalıcı bir mıknatıs getirilerek çalıştırılabilir . Manyetik alan kaldırıldığında, indükleme anahtarındaki kontaklar orijinal konumlarına geri döner. "Kamış", esnek hale getirmek için nispeten ince ve geniş olan kamış anahtarı zarfının içindeki metal kısımdır. Bazı kamış bitkilerinin bir kısmını andırıyor . "Kamış" terimi, dahili parçanın yanı sıra harici kablo ucunu da içerebilir.
Reed switch uygulamasının yaygın bir örneği, bir güvenlik alarmı için bir kapı veya pencerelerin açılmasını algılamaktır .
Açıklama
Şekil 1 - cihaz
çalıştırılmamış konumda gösterilmektedir Şekil 2 - cihaz çalışır durumda gösterilmektedir
Şekil 3 - kesit
1 - cam zarf
2 - terminal
3 - esnek manyetik eleman
4 - non- manyetik eleman
5 - iletken eleman
6 - manyetik eleman
7 - yalıtkan parça
En yaygın kamış anahtarı türü, anahtar açıkken uç kısımları küçük bir boşlukla ayrılan bir çift mıknatıslanabilir, esnek metal kamış içerir. Kamışlar, boru şeklinde bir cam zarf içinde hava geçirmez şekilde kapatılmıştır. Başka bir tür kamış anahtarı, sabit bir normalde açık kontak ve sabit bir normalde kapalı kontak arasında hareket eden bir esnek kamış içerir. Normalde kapalı kontak ferromanyetik değildir ve esnek kamışın yay kuvveti ile kapatılır . Çok kutuplu manyetik anahtarlar mümkün olsa da, çok kutuplu uygulamalar için daha sık olarak tek kutuplu manyetik anahtarların bir montajı kullanılır.
Bir elektromıknatıstan veya kalıcı bir mıknatıstan gelen manyetik alan , sazların birbirini çekmesine neden olur ve böylece bir elektrik devresi tamamlanır . Yay saz kuvveti ayırın ve manyetik alan sona erdiğinde devresini açmaya neden olur. Bir diğer yapılandırma olmayan bir içermektedir ferromanyetik zaman ferromanyetik açık kontak kapanır açar normalde kapalı temas. İnce bir ferromanyetik olmayan malzeme tabakası, bir elektrik kontağı anahtarlama (aşınma) yüzeyi olarak ve normalde açık kontaklar için, manyetik alan seviyesini kontrol etmede kalınlığı önemli olan bir manyetik aralayıcı olarak hizmet etmek için dilli anahtar temas alanına uygulanır . hangi kontağın açıldığı (bırakma). Manyetik anahtar kontakları tipik olarak rodyum , rutenyum , iridyum veya tungstendir . Ayrıca cıva ile ıslatılmış kontaklara sahip indükleme anahtarlarının versiyonları da vardır . Bu tür anahtarlar, etkinleştirilmediğinde bile cıva damlalarının kontaklar arasında köprü oluşturmaması için belirli bir yönde monte edilmelidir.
Manyetik anahtarın kontakları atmosferden uzakta kapalı olduğundan, atmosferik korozyona karşı korunurlar . Kamış anahtarın hermetik sızdırmazlığı, onları geleneksel anahtarlardan kaynaklanan küçük kıvılcımların bir tehlike oluşturacağı patlayıcı ortamlarda kullanıma uygun hale getirir.
Anahtarın önemli bir özelliği hassasiyeti, onu harekete geçirmek için gerekli manyetik alan miktarıdır . Duyarlılık, bir test bobinindeki akımla test bobinindeki dönüş sayısı çarpımına karşılık gelen amper-dönüş (AT) birimlerinde ölçülür . Ticari cihazlar için tipik çekme hassasiyetleri 10 ila 60 AT aralığındadır. AT ne kadar düşükse, indükleme anahtarı o kadar hassas olur. Daha küçük parçalara sahip olan daha küçük reed anahtarları, genellikle manyetik alanlara daha duyarlıdır.
Üretimde, bir cam borunun her bir ucuna bir metal kamış sokulur ve borunun uçları, kamışlar üzerindeki bir sap kısmı etrafında sızdırmaz hale gelecek şekilde ısıtılır. Yeşil renkli kızılötesi emici cam sıklıkla kullanılır, bu nedenle bir kızılötesi ısı kaynağı, ısıyı cam tüpün küçük sızdırmazlık bölgesinde yoğunlaştırabilir. Cam-metal contanın kırılmasını önlemek için cam malzemenin ve metal parçaların termal genleşme katsayısı benzer olmalıdır . Kullanılan cam, yüksek elektrik direncine sahip olmalı ve sızdırmazlık işlemi sırasında kontakları kirletebilecek kurşun oksit ve florürler gibi uçucu bileşenler içermemelidir . Cam zarfın kırılmasını önlemek için anahtarın kabloları dikkatli bir şekilde kullanılmalıdır. Manyetik anahtar mekanik strese maruz kalırsa cam zarf zarar görebilir.
Çoğu kamış anahtarı , atmosferik basınçta nitrojen ile doldurulur . Son conta yapıldıktan sonra, anahtar soğur ve iç basınç bir atmosferden azdır. Basınçlı nitrojen atmosferiyle kapatılmış manyetik anahtarlar daha yüksek arıza voltajına sahiptir ve 220–240 VAC gücü anahtarlamak için kullanışlıdır . Cam zarfın içinde vakum bulunan Reed anahtarlar, binlerce voltu değiştirebilir.
Manyetik anahtarlar, nanovoltlardan kilovoltlara, femtoamperlerden amperlere ve DC'den radyo frekansına kadar çeşitli yükleri doğrudan anahtarlamak için kullanılabilir. Diğer manyetik olarak etkinleştirilen anahtarlama cihazları, sınırlı bir çıkış voltajı ve akımı aralığına sahiptir ve genellikle bir lamba, solenoid veya motor gibi nihai bir cihazı doğrudan kontrol etmez.
Reed anahtarlar, katı hal cihazlara kıyasla küçük kaçak akımlara sahiptir; bu, örneğin bir hastanın küçük kaçak akımlardan korunmasını gerektiren tıbbi cihazlarda faydalı olabilir. Kamış hava geçirmez şekilde kapatılmıştır ve bu nedenle yanıcı gazın bulunduğu veya korozyonun açık anahtar kontaklarını etkileyeceği yerler gibi hemen hemen her ortamda çalışabilir. Reed anahtarı, kapatıldığında çok düşük, tipik olarak 50 miliohm kadar düşük bir dirence sahiptir, oysa Hall Effect cihazları yüzlerce ohm olabilir. Kamış anahtarı yalnızca iki kablo gerektirirken, çoğu katı hal aygıtı üç kablo gerektirir. Bir kamış anahtarın, onu çalıştırmak için sıfır güç gerektirdiği söylenebilir.
kullanır
Reed röleleri
Bir elektromanyetik bobin içindeki bir veya daha fazla kamış anahtarı, bir kamış rölesini oluşturur. Reed röleler, çalışma akımları nispeten düşük olduğunda kullanılır ve yüksek çalışma hızı, geleneksel kontaklar tarafından güvenilir şekilde anahtarlanmayan çok küçük akımlarla iyi performans, yüksek güvenilirlik ve uzun ömür sunar. 1970'lerde ve 1980'lerde telefon santrallerinde milyonlarca reed rölesi kullanıldı . Özellikle, İngiliz TXE telefon santral ailesinde geçiş yapmak için kullanıldılar . Reed kontakların etrafındaki atıl atmosfer, oksidasyonun kontak direncini etkilememesini sağlar. Cıva ile ıslatılmış kamış röleler bazen, özellikle yüksek hızlı sayma devrelerinde kullanılır.
Manyetik sensörler
Mıknatıslarla çalıştırılan manyetik anahtarlar, yakınlık sensörleri olarak mekanik sistemlerde yaygın olarak kullanılmaktadır . Örnekler, hırsız alarm sistemlerindeki kapı ve pencere sensörleri ve kurcalamaya karşı koruma yöntemleridir. Dizüstü bilgisayarlarda, kapak kapalıyken dizüstü bilgisayarı uyku/hazırda bekletme moduna geçirmek için manyetik anahtarlar kullanılmıştır. Bisiklet tekerleklerindeki hız sensörleri, tekerlek üzerindeki bir mıknatıs sensörden her geçtiğinde kısaca harekete geçmek için sıklıkla bir manyetik anahtar kullanır. Kamış anahtarlar eskiden bilgisayar terminalleri için klavyelerde kullanılıyordu, burada her tuşun bir mıknatısı ve tuşa basılarak çalıştırılan bir kamış anahtarı vardı. Borulu org ve Hammond org oyuncuları tarafından kullanılan elektrikli ve elektronik pedal klavyeleri , kontakların cam muhafazasının onları kir, toz ve diğer parçacıklardan koruduğu reed anahtarları kullanır. Ayrıca, suyu yüksek basınç altında tutmak için kapatılması gereken el feneri veya kamera gibi dalış ekipmanlarını kontrol etmek için de kullanılabilirler.
Bir zamanlar fırçasız DC elektrik motorları , rotorun alan kutuplarına göre konumunu algılamak için reed anahtarları kullandı. Bu, anahtarlama transistörlerinin bir komütatör gibi hareket etmesine izin verdi, ancak geleneksel bir DC komütatörün temas sorunları, aşınması ve elektrik gürültüsü olmadan. Motor tasarımı ayrıca rotor üzerine kalıcı mıknatıslar yerleştirerek ve alanı harici, sabit bobinlerden geçirerek "ters çevrilebilir". Bu, rotora güç sağlamak için herhangi bir sürtünme teması ihtiyacını ortadan kaldırdı. Bu tür motorlar, bilgisayar soğutma fanları ve disk sürücüleri gibi düşük güç tüketen uzun ömürlü ürünlerde kullanıldı. Ucuz Hall etkisi sensörleri piyasaya çıktıkça , indükleme anahtarlarını değiştirdiler ve daha da uzun hizmet ömürleri sağladılar.
En az bir marka endoskopik kapsülde , güç kaynağını yalnızca ünite steril ambalajdan çıkarıldığında açmak için manyetik anahtarlar kullanılır .
Bir katı hal cihazı, güç tüketimi veya elektriksel arayüz uyumluluğu gibi gereksinimleri karşılamadığında, belirli bir sensör uygulaması için manyetik anahtarlar seçilebilir.
hayat
Tarakların mekanik hareketi malzemelerin yorulma sınırının altındadır , bu nedenle taraklar yorulmadan kırılmaz. Aşınma ve kullanım ömrü neredeyse tamamen elektrik yükünün kontaklar üzerindeki etkisine ve kullanılan spesifik indükleme anahtarının özelliklerine bağlıdır. Kontak yüzeyi aşınması sadece anahtar kontakları açıldığında veya kapandığında meydana gelir. Bu nedenle, üreticiler ömrü saatler veya yıllar yerine işlem sayısı olarak değerlendirir. Genel olarak, daha yüksek voltajlar ve daha yüksek akımlar daha hızlı aşınmaya ve daha kısa kullanım ömrüne neden olur. Elektrik yüküne bağlı olarak ömür binlerce işlem veya milyarlarca işlem aralığında olabilir.
Ayrıca bakınız
Notlar
Referanslar
daha fazla okuma
- Hovgaard, Ole M.; Perreault, George E. (1955-03-02). "Reed Anahtarların ve Rölelerin Geliştirilmesi". Bell Sistemi Teknik Dergisi . 34 (2): 309-332. doi : 10.1002/j.1538-7305.1955.tb01474.x . ISSN 0005-8580 .