categorieën: Interessante feiten, Beginnende elektriciens, Hoe werkt het
Aantal keer bekeken: 151321
Reacties op het artikel: 2
Wat zijn reed-schakelaars, hoe ze zijn gerangschikt en werken
Een korte geschiedenis van het maken van rietschakelaars
Schakelapparaten of alleen contacten worden zeer veel gebruikt in verschillende elektrische en radioapparatuur. Om de operationele eigenschappen, met name de levensduur en de betrouwbaarheid van de verbinding, te verbeteren, zijn deze ontwikkeld magnetisch gestuurde verzegelde contacten werden genoemd reed-schakelaars.
De eerste voorbeelden van dergelijke contacten verschenen in de jaren 30 van de vorige eeuw en het eerste magnetisch geregelde contact werd in 1922 in St. Petersburg uitgevonden door professor V. Kovalenkov, waarvoor hij het USSR-auteursrechtcertificaat nr. 466 kreeg. Het ontwerp van een dergelijk contact is weergegeven in figuur 1.
Zo'n contact als volgt geregeld. Aan de kern 3 van zacht magnetisch materiaal zijn door isolerende pakkingen 5 contacten 1 en 2 bevestigd, ook gemaakt van zacht magnetisch materiaal. Wanneer stroom door de spoel 4 in de kern 3 wordt geleid, verschijnt een magnetisch veld dat de contacten 1 en 2 magnetiseert, die gesloten zijn. Het openen van de contacten vindt plaats wanneer de stroom door de spoel ophoudt.
Figuur 1. Magnetisch gecontroleerd contact van professor V. Kovalenkov
In feite was dit het allereerste magnetisch gestuurde contact, alleen zonder afdichtingsschaal. Een soortgelijk contact werd eerst in de afdichtingshuls geplaatst door een Amerikaanse ingenieur W.B. Ellwood pas in 1936. In de jaren zeventig van de vorige eeuw bereikten rietschakelaars hun maximale ontwikkeling en worden ze op grote schaal gebruikt in verschillende elektronische apparaten.
Momenteel worden reed-schakelaars minder intensief gebruikt, omdat ze "overvol" zijn Hall-sensoren. Maar in sommige gevallen bleven de reed-schakelaars uit concurrentie, vanwege het gebruiksgemak, galvanische isolatie van de stroombron, de eigenschappen van het "droge contact", zodat de reed-schakelaars nog steeds in verschillende circuits en apparaten worden gebruikt.
In gevallen waarin een hoge betrouwbaarheid en duurzaamheid van het schakelelement vereist is reed-schakelaars gewoon onvervangbaar. Als onderdeel van de reed-schakelaar zijn opgenomen in het ontwerp van verschillende sensoren, elektromagnetische relais, met name lage stroom, evenals positieschakelaars en enkele andere apparaten.
Rassen van reedschakelaars
Naast reguliere contacten kunnen reedschakelaars sluiten (1 normaal open contact), schakelen (1 schakelcontact) en openen (1 normaal gesloten contact). Deze indeling is gebaseerd op functionele kenmerken.
Volgens de tekenen van structurele - technologische rietschakelaars zijn verdeeld in twee grote groepen: met droge contacten en met kwikcontacten. De eerste variëteit heet dry reed-schakelaars en de tweede is kwik reed-schakelaars. Eigenlijk is er niets bijzonders in het werk van dry reed-schakelaars, in vergelijking met gewone contacten.
In kwikrietschakelaars in een afgesloten glazen kast, is er naast contacten ook een druppel kwik. Het doel van deze kwikdruppel is om de contacten tijdens bedrijf te bevochtigen om de kwaliteit van het contact te verbeteren door de overgangsweerstand te verminderen, en ook om de veerkracht van de contacten kwijt te raken.
Chatter wordt contacttrilling genoemd tijdens het sluiten en openen, wat, wanneer eenmaal geactiveerd, leidt tot herhaald schakelen van het verzonden signaal, en in aanvulling op een significante toename van de responstijd.
Stel je voor dat zo'n bounce aanwezig zal zijn in audio versterker tijdens het schakelen van het ingangssignaal! In het geval dat een dergelijk ratelend contact werkt in combinatie met digitale microschakelingen, moeten maatregelen worden genomen om chatter te onderdrukken in de vorm van RC-ketens of RS - triggers.
Verschillende contacten, waaronder reed-contacten, worden ook gebruikt in moderne microcontroller-circuits, maar in hen wordt contactbounce programmatisch onderdrukt. Het vermindert ook de algehele prestaties van het systeem.
Reed-schakelaarontwerp
Het ontwerp van verschillende soorten reed-schakelaars is weergegeven in figuur 2.
afbeelding 2. Reed-schakelaarontwerp
Alle reed-schakelaars zijn verzegelde glazen flesbinnen welke zich bevindt contactgroep. Contacten zijn magnetische kernen die in de uiteinden van de cilinder zijn gelast. De uiteinden van de kernen zijn ontworpen om te worden aangesloten op een extern elektrisch circuit.
De meest voorkomende reed-schakelaar met contactgroep of zoals getoond in de afbeelding "open". Elke contactkern is gemaakt van ferromagnetische elastische draad, die is afgeplat tot een rechthoekige vorm. Permalloy-draad met een diameter van 0,5 - 1,3 mm wordt gebruikt voor de vervaardiging van aders, afhankelijk van het vermogen van de reed-schakelaar en dienovereenkomstig de afmetingen.
Direct contact makende oppervlakken zijn gecoat met edelmetaal, goud, palladium, rhodium, zilver en daarop gebaseerde legeringen. Een dergelijke coating vermindert niet alleen overgangsweerstand, maar draagt ook bij aan verhoogde corrosieweerstand van het contactoppervlak.
De interne ruimte van de container is gevuld met een inert gas (waterstof, argon, stikstof of een mengsel daarvan) of eenvoudigweg geëvacueerd, helpt ook om contactcorrosie te verminderen en hun betrouwbaarheid te vergroten. Bij de vervaardiging van kernen zijn zodanig geplaatst dat er tussen hen trouwens een opening is van een bepaalde grootte.
Fig. 3. Reed-schakelaar
Het principe van de reed-schakelaar
Om de contactgroep te activeren, is het noodzakelijk om een magnetisch veld van voldoende sterkte rond de reed-schakelaar te creëren. Bovendien maakt het niet uit hoe dit veld wordt gemaakt, hetzij eenvoudig door een permanente magneet of door een elektromagneet. De krachtlijnen van het externe magnetische veld magnetiseren de interne contacten - de kernen van de reed-schakelaar, waardoor ze de elasticiteitskrachten overwinnen, trekken het elektrische circuit aan en sluiten het.
In deze toestand blijven de contacten zolang er een magnetisch veld van voldoende sterkte om hen heen is: het is voldoende om de elektromagneet uit te schakelen of de gebruikelijke permanente magneet weg te verwijderen, zodra de contacten opengaan. De volgende contactbewerking zal plaatsvinden wanneer het magnetische veld opnieuw verschijnt. Uit alles wat is gezegd, kan worden geconcludeerd dat de contacten drie functies tegelijkertijd uitvoeren: elastische elementen (veren), een magnetisch circuit en feitelijk geleidende contacten.
De reed-schakelaar, die werkt bij het openen, is enigszins anders. Het magnetische systeem is zo ontworpen dat de contacten - kernen bij blootstelling aan een magnetisch veld onder dezelfde naam worden gemagnetiseerd en daarom elkaar afstoten en het elektrisch circuit onderbreken.
Bij de schakelende reed-schakelaar is een van de drie contacten in de regel normaal - gesloten is gemaakt van niet-magnetisch metaal en beide normaal - open contacten zijn gemaakt van ferromagnetisch, zoals hierboven vermeld. Daarom, wanneer een magnetisch veld op de reed-schakelaar werkt, sluiten normaal open contacten eenvoudig en opent een niet-magnetisch normaal gesloten contact dat op zijn oorspronkelijke plaats blijft.
Note. Normaal open contact, die open is bij afwezigheid van een besturingsactie, in dit geval een magnetisch veld. respectievelijk normaal gesloten contact gesloten in afwezigheid van een magnetisch veld.
Natuurlijk is er altijd een magnetisch veld aanwezig, bijvoorbeeld het magnetische veld van de aarde. En het lijkt onmogelijk om iets te zeggen over de afwezigheid van een magnetisch veld. Maar het magnetische veld van de aarde is niet voldoende om de reed-schakelaar te laten werken, daarom kan het worden verwaarloosd en kan de afwezigheid van een magnetisch veld, in dit geval extern, worden gezegd.
Lees verder in het volgende artikel.
Vervolg van het artikel: "Reed-schakelaars: controlemethoden, gebruiksvoorbeelden"
Boris Aladyshkin
Zie ook op electro-nl.tomathouse.com
: